RESUMO
GENÉTICA DE RESISTÊNCIA: MAPEAMENTO DE GENES DE RESISTÊNCIA À BRUSONE EM CRUZAMENTO ENTRE VARIEDADES TRADICIONAIS DE ARROZ DE SEQUEIRO DO BRASIL
A localização de genes de resistência Magnaporthe oryzea no genoma de arroz e o desenvolvimento de estratégias de emprego de genes de resistência completa e/ou parcial no melhoramento genético é parte importante do desenvolvimento de variedades melhoradas em regiões tropical. A busca de resistência durável ao patógeno depende do conhecimento do processo de interação patógeno-hospedeiro. O Banco de Germoplasma de Arroz possui acessos de Oryza oriundos de várias partes do mundo com potencial de abrigar genes de resistência M. oryzae. Entre os acessos, adaptados às regiões edafoclimáticas do Brasil e pouco explorados como fonte de resistência à brusone, encontram-se as variedades tradicionais de arroz coletadas em diferentes regiões do território nacional. Neste estudo, a avaliação da interação entre isolados de Magnaporthe oryzae coletados na região do Brasil Central e genitores de população de linhagens puras recombinantes de arroz (RILs – Recombinant Inbred Lines), possibilitou a seleção do isolado 623, raça fisiológica IA-1, apresentando reação de incompatibilidade (resistência) com a variedade tradicional japonica tropical Puteca, e de compatibilidade (suscetibilidade) com a variedade tradicional japonica tropical Chorinho. A análise de polimorfismo de DNA em 192 locos microssatélites e SNPs distribuídos pelo genoma de arroz permitiu a construção de um mapa genético com 1074,19 cM e distância de recombinação média entre marcadores de 5,59 cM. A fenotipagem da população RIL contendo 169 linhagens e testes de ligação com os 192 locos microssatélites genotipados possibilitou a identificação do loco RM7213, próximo ao centrômero do Cromossomo 6, significativamente associado ao controle de resistência ao isolado M. oryzae 623. O gene mapeado foi provisoriamente denominado Pi-Put1. A região do marcador RM7213 possui aglomerados de genes de resistência à brusone, muitos deles de amplo espectro de resistência, incluindo genes já clonados através de mapeamento genético. O desenvolvimento de resistência durável à brusone do arroz depende de informações básicas da genética de resistência ao patógeno, que podem ser utilizadas para aumentar a eficiência do emprego de piramidização de genes de resistência à brusone nas cultivares desenvolvidas pelo programa de melhoramento genético.
ABSTRACT
Linkage mapping of Magnaporthe oryzae resistance genes and the development of strategies of gene deployment to obtain major or partial resistance to rice blast is an important component of rice breeding programs in tropical regions. The search for durable resistance to the M. oryzae depends on the knowledge of the interaction between the pathogen and the plant. The Rice Germplasm Bank is a reservoir of Oryza accessions from different regions of the world which are potential sources of resistance to M. oryzae. Traditional rice varieties, which have been collected in several regions of the Brazilian territory, are among the accessions, adapted to different conditions of soil and climate in Brazil, which have not yet been explored as sources of resistance to rice blast. In this study, the evaluation of the phenotypic interaction between M. oryzae isolates collected in the Araguaia River Valley and parents of a population of recombinant inbred lines (RIL) allowed the identification of isolate 623, physiological race IA-1, which is able to induce incompatibility reaction (resistance) in the traditional tropical japonica variety Puteca, and compatibility (susceptibility) in the traditional tropical japonica variety Chorinho. DNA polymorphism analysis in 192 microsatellite and SNP loci, distributed in the rice genome, allowed the construction of a genetic map with 1074.19 cM and average recombination distance of 5.59 cM between markers. Interaction phenotype and linkage analysis allowed the identification of microsatellite locus RM7213, located near the centromere region of chromosome 6, significantly associated with resistance to M. oryzae 623. This gene was temporarily called Pi-Put1. The region of maker RM7213 has a cluster of blast resistant genes, some of them with broad resistance to blast races. This region can be further explored by breeding programs in order to obtain new cultivars resistant to the pathogen.
INTRODUÇÃO
A brusone do arroz, causada por Magnaporthe oryzae (Hebert) Barr, é uma das mais importante doença da cultura, afetando a produção de arroz em todas as áreas onde a espécie é cultivada. O uso de genes de resistência ao patógeno é a maneira mais eficiente, econômica e ambientalmente adequada de minimizar os danos causados pelo fungo.
O patógeno, no entanto, apresenta uma alta variabilidade em patogenicidade (Valent e Chumley, 1994) e diversidade genética (Garrido, 2001). Na região Central do Brasil, a variabilidade genética observada em amostras colhidas em pequenas áreas de uma lavoura infectada pelo patógeno é maior do que em amostras colhidas em áreas extensas de regiões de clima temperado, como o Sul do Brasil (Brondani et al., 2000). Amostras colhidas em apenas 1 ha de lavoura de arroz no polo de produção de arroz irrigado do Tocantins, na região de Formoso do Araguaia, incluem raças fisiológicas pertencentes a oito grupos de patótipos (AI- IG e II) (Dias Neto et al., 2010a). Esta variabilidade do patógeno por certo afeta a durabilidade da resistência das variedades lançadas pelos programas de melhoramento genético de arroz. Tem sido observado que a quebra de resistência das variedades melhoradas no Brasil Central em geral ocorre apenas dois anos após o lançamento das mesmas (Rangel et al., 2009).
Segundo Ohse (2008), é grande a necessidade de desenvolvimento de estratégias que facilitem a piramidização direta ou indireta (ex. multilinhas, sintéticos) de genes de resistência nas novas variedades advindas dos programas de melhoramento. Espera-se, desta forma, o desenvolvimento de variedades com resistência estável e durável ao fungo causador da brusone. Para isto, o conhecimento da genética da interação Magnaporthe oryza é fundamental. No desenvolvimento de multilinhas, por exemplo, o conhecimento do espectro
de resistência das fontes de resistência à doença a diferentes raças do patógeno e o controle genético de resistência constitui-se em informação básica para a definição de estratégias de piramidização direta e indireta de genes de resistência. Dados de localização e efeito de genes de resistência ao patógeno no genoma de arroz são importantes para este fim.
Até o momento, ainda é limitada na literatura a descrição de estudos de mapeamento de genes de resistência à brusone com isolados de M. oryzae obtidos de lavouras de arroz em território nacional e envolvendo a análise da interação do fungo com variedades tradicionais ou linhagens usadas pelos programas nacionais de melhoramento genético de arroz (Ohse, 2008). O presente estudo visa ampliar o conhecimento nesta área. O emprego de genes de resistência a diferentes raças da doença pelos programas de melhoramento depende deste tipo de conhecimento para o desenvolvimento de estratégias eficazes de obtenção de variedades resistentes.
O objetivo deste trabalho foi identificar regiões do genoma de arroz associadas ao controle de resistência à brusone utilizando isolados do patógeno coletados na região Central do Brasil e variedades tradicionais de arroz do Banco de Germoplasma. Para isto, uma população de linhagens puras recombinantes (RILs – Recombinant Inbred Lines) derivadas do cruzamento entre as variedades tradicionais brasileiras Chorinho e Puteca foi utilizada para mapear locos de resistência a isolados de Magnaporthe oryzae coletados em Formoso do Araguaia, TO.