Avaliações Fenotípicas
As estimativas das médias para o caráter produção de grãos (PG) foram semelhantes para as duas populações, sendo 60,25 g.planta-1 para a população OL e 60,07 g.planta-1 para a população PR (Tabela 1). Os intervalos de confiança a 5% de cada população para esse caráter apresentaram sobreposição, indicando que possivelmente não há diferenças significativas entre tais médias. Considerando que as linhagens que deram origem à população
OL foram selecionadas de acordo com os teores de óleo de seus grãos, a semelhança entre os
valores estimados das médias de cada população indica que as linhagens da população OL também são divergentes para o caráter produção de grãos. Para os caracteres componentes da produção (comprimento da espiga, CE; diâmetro da espiga, DE; número de fileiras da espiga, NFI e número de grãos por fileira, NGF), não ocorreram sobreposições entre os intervalos de confiança das duas populações, sendo as médias da população OL superiores para os caracteres CE, DE e NFI e a média para o caráter NGF da população PR foi superior à população em 2 grãos por fileira. Quanto aos caracteres morfológicos (altura da planta, AP; altura da espiga, AE; número de folhas da primeira espiga, NFO e número de ramificações do pendão, NR), apenas para o caráter NFO houve sobreposição de intervalos, sendo que as estimativas das médias da população PR foram superiores para os demais caracteres (Tabela 1). Assim, observa-se que os caracteres apresentam comportamentos distintos para as duas populações.
Considerando os coeficientes de correlação de todos os caracteres com PG (Tabela 2), as correlações foram superiores para a população OL, exceto entre os caracteres NFI e NGF com PG, superiores na população PR. Em ambas populações, de forma geral, os maiores valores de correlação ocorreram entre os componentes da produção (CE, DE, NFI e NGF) e PG e os menores entre os caracteres morfológicos (AP, AE, NFO e NR) e PG. Na população OL, todos os valores de correlação significativos entre PG e os outros caracteres foram positivos e maiores que aqueles obtidos na população PR. Os maiores valores ocorreram entre o caráter DE e PG, sendo que tais valores foram semelhantes nas duas populações (
r
=0,45
*er
=0,38
*,para OL e PR, respectivamente). As principais diferenças entre as duas populações ocorreram entre os caracteres NFI e NGF com PG, que apresentaram correlações significativas e negativas somente na população PR, e entre AE com PG, que apresentaram correlação significativa e positiva na mesma população, reiterando o fato de as correlações serem propriedades específicas de cada população. Conforme esperado, o maior valor de correlação ocorreu
entre AP e AE, nas duas populações. Porém, NR não foi correlacionado com PG, como normalmente ocorre em populações de milho (Geraldi et al., 1985; Souza Jr. et al., 1985).
QTL's para Produção de Grãos
Para a população OL, considerando o limite de significância de 15,80, foram mapeados cinco QTL's para produção de grãos denominados: olpg02, olpg05, olpg07, olpg08a e olpg08b, localizados nos cromossomos 2, 5, 7 e 8 (dois últimos), respectivamente. A distância entre esses dois últimos foi de, aproximadamente, 9 cM (Tabela 3). O maior valor da variância fenotípica explicada por cada QTL foi 7,59% (olpg05) e o menor valor foi 4,12% (olpg08b), sendo que os valores de 2
R
para os demais QTL's foram próximos: 4,60%, 4,61% e 4,64%, para os QTL's, olpg02, olpg07 e olpg8a, respectivamente. Apenas para o QTL olpg07 foi observada a ação gênica aditiva (d
a=0,13
), sendo que os dois QTL's do cromossomo 8 apresentaram ação gênica do tipo dominância parcial (d
a=0,22
para olpg08a ed
a=0,48
para olpg08b). Os QTL's olpg02 e olpg05 apresentaram ação gênica dominante (d
a=1,05
ed
a=1,04
, respectivamente). Considerando o efeito conjunto de todos esses QTL's, ponderado pelo valorde 2
R
, a ação gênica média observada foi de dominância parcial (GMD=0,64
), resultado coincidente com o esperado para o caráter produção de grãos (Stuber et al., 1987; Veldboomet al., 1994b; Austin e Lee, 1998).
Para a população PR, considerando o limite de significância de 16,19, apenas um QTL foi mapeado (prpg02) no cromossomo 2, sendo que o mesmo apresentou
R
2=5,15
% e ação gênica do tipo dominância parcial (d
a=0,31
) (Tabela 5). Nota-se que somente no cromossomo 2 há QTL's para esse caráter em ambas populações. Considerando os bins das marcas flanqueadoras de cada QTL (Gardiner et al., 1993), observa-se que os QTL's do cromossomo 2, mapeados em cada população, não foram localizados nas mesmas regiões cromossômicas, sendo olpg02 localizado na região dos bins 2.05-2.06 e prpg02 na região dos bins 2.02-2.02/03. Além disso, os efeitos genéticos são distintos: enquanto olpg02 apresentou dominância, prpg02 apresentou dominância parcial. Assim, tanto a localização quanto o tipo de efeito parece indicar que os QTL's olpg02 e prpg02 das populações OL e PR são diferentes (Figura 1).Mangolim (2002) mapeou 13 QTL's associados ao teor de óleo em sementes F2:3 de 408 plantas na mesma população OL do presente trabalho. Tais QTL's foram localizados nos cromossomos 1 (2 QTL's), 2 (1 QTL), 3 (1 QTL), 4 (1 QTL), 5 (3QTL's), 6 (3 QTL's), 7 (1 QTL) e 9 (1 QTL).
Apenas um QTL, localizado no cromossomo 5, aproximou-se do QTL mapeado neste trabalho. A distância entre este QTL e o QTL olpg05 foi de apenas 4 cM, sendo que o efeito de ambos foi de
dominância e os valores de 2
R
foram, respectivamente, 4,42% e 7,59%. Considerando aproximidade entre eles e a ação gênica, é possível que nessa região haja QTL's ligados ou, ainda, apenas um QTL com efeito pleiotrópico sobre tais caracteres, o que explicaria a correlação entre teor de óleo e produção. Considerando que dos 5 QTL's mapeados para PG, apenas um mostrou-se próximo a um QTL associado ao teor de óleo, é possível que o uso de seleção com base exclusivamente no caráter de interesse possa mostrar bons resultados. Como normalmente há correlação negativa entre teor de óleo e produção de grãos, o conhecimento sobre a localização e número de QTL's que controlam os caracteres teor de óleo e produção de grãos, pode auxiliar na seleção de genótipos com alto teor de óleo e alta produtividade (Berke e Rocheford, 1995).
Outros QTL's foram mapeados nos mesmos cromossomos em ambos trabalhos, embora em posições mais distantes. No cromossomo 5, além do QTL-5b, Mangolim (2002) mapeou outros dois QTL's (QTL-5a e QTL-5c), distantes de olpg05 em 37 cM e 77 cM, respectivamente, evidenciando tratar-se de QTL’s distintos, não ligados ao QTL-5b. No cromossomo 2, olpg02 foi mapeado a 44 cM do QTL-2 e no cromossomo 7, olpg07 foi mapeado a 54 cM do QTL-7. Oito QTL's associados ao teor de óleo (QTL-1a, QTL-1b, QTL-3, QTL-4, QTL-6a, QTL-6b, QTL-6c, QTL-9) e 2 QTL's associados à PG (olpg8a e olpg8b), foram localizados em cromossomos com QTL's para apenas um dos dois caracteres. Assim, com exceção dos QTL's olpg05 e QTL-5b, tanto os QTL's mapeados para teor de óleo, quanto aqueles mapeados para PG, poderiam ser manipulados com especificidade para cada caráter. Nessa circunstância, o cromossomo 8, com dois QTL's associados à PG, pode ser importante para PG e os cromossomos 5 e 6, com três QTL's cada, associados ao teor de óleo, podem ser importantes para o caráter teor de óleo.
Sibov (2002) mapeou QTL's associados à produção de grãos, à altura da planta, à altura da espiga e à umidade dos grãos em 400 famílias F2:3, avaliadas em cinco ambientes. Tais famílias foram obtidas de 400 plantas da mesma população PR deste trabalho. Dos quatro QTL's associados à produção de grãos (Gy2, Gy7, Gy8a e Gy8b), apenas um deles (bin 2.03-2.04) foi mapeado relativamente próximo ao QTL prpg02 (bin 2.02-2.02/03), a uma distância de 28 cM. Considerando que neste trabalho foram avaliadas plantas individuais num único ambiente e que Sibov (2002) avaliou progênies com repetições em vários locais diferentes, além de ter mapeado QTL's na média dos ambientes (QTL's estáveis), é provável que os genes que estão se expressando nas duas situações sejam distintos, evidenciando a interação entre QTL's e ambientes.
A grande diferença entre os mapas obtidos por diferentes autores dificulta comparações entre os QTL’s detectados no presente trabalho e aqueles mapeados na literatura. Considerando somente os QTL’s que poderiam estar associados aos encontrados neste trabalho, Stuber et al. (1987) também mapearam QTL's associados à produção de grãos nos cromossomos 5 e 8 com valores de 2
R
de 0,89% e 1,75%, respectivamente. Edwards et al. (1992) mapearam QTL's associados à produção nos cromossomos 2 (um QTL) e 8 (dois QTL's). Stuber et al. (1992) mapearam QTL's em duas populações de retrocruzamento. Numa delas, os QTL's coincidentes com o presente trabalho foram mapeados nos cromossomos 2 (R
2=9,72%
), 5 (R
2=11,30%
) e 7 (R
2=7,98%
). Na outra população, os QTL's associados àprodução de grãos foram mapeados nos cromossomos 5 (
R
2=12,9%
), 7 (R
2=8,02%
) e 8(
R
2=7,98%
). Berke e Rocheford (1995) mapearam seis QTL's associados à produção de grãosnos cromossomo 2, sendo que todos eles apresentaram somente efeito aditivo, e também mapearam oito QTL's no cromossomo 5, sendo seis deles com efeito aditivo e dois deles com efeito de dominância. Austin e Lee (1996) mapearam três QTL's associados à produção de grãos: um no cromossomo 5, com efeito aditivo e
R
2=3%
; um no cromossomo 7, com efeitoaditivo e
R
2=3,9%
e outro no cromossomo 8, com efeito aditivo eR
2=7,6%
. As diferenças entre os mapas construídos par material de clima temperado, dificultam afirmar se há QTL’s em comum.QTL’s para Componentes da produção
Para a população OL, foram mapeados dois QTL's para comprimento da espiga (CE), quatro QTL's para diâmetro da espiga (DE) e três QTL's para número de fileiras de grãos por espiga (NFI), responsáveis aproximadamente por entre 3% e 12% da variância fenotípica. Não foram mapeados QTL's para número de grãos por fileira (NGF) (Tabela 3). Para CE, foram mapeados QTL's nos cromossomos 3 (ação gênica dominante) e 5 (ação gênica sobredominante). O QTL do cromossomo 3 foi mapeado num intervalo adjacente ao intervalo em que foi detectado QTL para o caráter DE (phi0053-phi0073 e phi0073-dupssr0017, respectivamente). No mesmo intervalo do QTL do cromossomo 5 (bnlg1700-dupssr0010), foram mapeados QTL's associados ao DE (dominância parcial) e ao NFI (dominância parcial). Por se tratar de um intervalo de 11 cM, provavelmente trata-se de um QTL que contribui para a correlação entre esses caracteres, em função de pleiotropia ou de QTL’s diferentes, porém
ligados. Como trata-se de caracteres componentes da produção, o tipo de ação gênica é consistente com o que é observado na literatura.
Para a população PR, foram mapeados sete QTL's para CE, cinco para DE e NFI e quatro para NGF. A porcentagem da variância fenotípica explicada por cada QTL variou, aproximadamente, de 2% a 11% (Tabela 5). Para CE, foram mapeados QTL's nos cromossomos 1, 3, 4, 5, 9 e 10. Para o intervalo phi0128-umc1153 do cromossomo 5, também foram mapeados QTL's associados ao NFI (dominância parcial) e à NGF (dominância parcial). Embora o intervalo entre essas marcas seja de 30 cM, a distância entre prngf05 e prce05 é de 2 cM e entre prce05 e prnfi05 é de 14 cM. Considerando tais distâncias e a correlação entre tais caracteres ( =0,62*
r e *
15
,
0
−
=
r
, para NGF e CE e para CE e NFI, respectivamente), é possível que haja um únicoQTL com efeito pleiotrópico ou QTL’s diferentes, porém ligados (Tabela 2). Para o intervalo bnlg1452-bnlg602 do cromossomo 3, também foi mapeado um QTL associado ao DE. Nos intervalos umc1733-bnlg0619 do cromossomo 9 e bnlg1451-bnlg0640 do cromossomo 10, foram mapeados QTL's associados à CE e NGF, corroborando a alta correlação entre tais caracteres (Tabela 2).
QTL’s para Caracteres Morfológicos
Para a população OL, foram mapeados seis QTL's associados à altura da planta (AP), dois associados à altura da espiga (AE), dois ao número de folhas da espiga superior (NFO) e três associados ao número de ramificações do pendão (NR). A porcentagem da variância fenotípica explicada pelos QTL's variou, aproximadamente, de 5% a 11% (Tabela 4). O valor do grau médio de dominância (GMD) indicou ação gênica do tipo dominância parcial para todos os caracteres. Os dois intervalos do cromossomo 3 (phi0073-dupssr0017 e bnlg0197-bnlg1108) nos quais foram mapeados QTL's para AP, também apresentaram QTL's para AE, sendo que, no primeiro intervalo, também foi mapeado um QTL para NR. Porém, como esse caráter não foi correlacionado com os demais (Tabela 2), possivelmente tratam-se de QTL’s diferentes. Nota-se que os dois QTL’s identificados para AE estão muito próximos aos QTL’s localizados para AP, que contudo, são em maior número. Em função da distância entre eles ser praticamente zero, nos dois intervalos, pode-se afirmar que trata-se de um único QTL em cada intervalo com ação
pleiotrópica, explicando a correlação encontrada nessa população ( *
67
,
0
=
r
) (Tabela 2). Noentanto, existem QTL’s independentes para AP, o que explicaria o fato de a correlação não ser absoluta. No intervalo phi0034-bnlg0657 do cromossomo 7, foram mapeados QTL's muito
próximos para AP e NFO (Figura 1), o que também explicaria a correlação ( * 48 , 0 = r ) entre esses caracteres (Tabela 2).
Para a população PR, foram mapeados três QTL's para AP e NFO, seis para NR e um para AE (Tabela 6). A porcentagem da variância fenotípica explicada pelos QTL's variou, aproximadamente, de 2% a 13%. O valor do grau médio de dominância indicou ação gênica do tipo dominância parcial para AE e NFO e ação aditiva para AP e NR. No intervalo bnlg1094- bnlg0434 do cromossomo 7 foram mapeados QTL's para AP e AE (Figura 2), a uma distância aproximada de 8 cM. Diferentemente do que foi observado na população OL, a distância entre os QTL’s comuns é relativamente elevada para a população PR, sendo um indício de ligação entre QTL’s diferentes e não pleiotropia, como no caso da população anterior. Isso reitera o fato da correlação entre caracteres ser uma propriedade intrínseca da população. Nota-se, inclusive, que esses QTL’s ligados e/ou pleiotrópicos foram encontrados em cromossomos diferentes nas duas populações. Contudo, podem haver QTL’s comuns, pois foram mapeados QTL’s para AP no cromossomo 7 nas duas populações, no mesmo intervalo (bin 7.02-7.03). No intervalo umc1845-bnlg0166 do cromossomo 2 foram mapeados QTL's para NFO e NR.
Embora os dois mapas tenham sido construídos para populações tropicais (Figuras 1 e 2), nota-se que há diferenças entre eles. Levando em consideração os bins em que se localizam os marcadores, nota-se que QTL’s ligados na população OL (bin 3.05-3.06) estão aproximadamente nessa mesma posição na população PR (bin 3.04), o que pode indicar QTL’s comuns. No caso do cromossomo 5, esses QTL’s associados estão em posições diferentes nas duas populações: bins 5.03-5.04 em OL e bin 5.07-5.09 em PR, o que indica QTL’s diferentes em cada população.
Mapeamento de QTL's nas Duas Populações
População OL
Para a população OL, foram mapeados QTL's em todos os cromossomos, exceto para os cromossomos 9 e 10. Dos 27 QTL's detectados (Tabelas 3 e 4), sete foram localizados no cromossomo 3, sete no cromossomo 5 e quatro no cromossomo 7 (Figura 2). Considerados em conjunto, os QTL’s localizados nesses três cromossomos representam 67% do total de QTL's mapeados em todo o genoma para essa população. Os sete QTL's do cromossomo 3 estão localizados numa região de 52,9 cM de tamanho, calculada considerando os QTL’s dos extremos do intervalo (olce03 e olae03). Seis deles estão num intervalo de 30,3 cM se os extremos forem olnr03 e olae03, e cinco desses QTL’s estão num intervalo de 12,3 cM, se os
extremos forem olap03 e olae03. Os sete QTL's do cromossomo 5 estão alocados numa região de 58,1 cM (extremos olnfi05a e olnfi05c), sendo que cinco deles estão num intervalo de 17 cM (extremos olce05 e olap05). Os quatro QTL's do cromossomo 7 estão numa região de 25,1 cM (extremos olnfo07 e olap07), sendo que três deles estão alocados num intervalo de 8 cM (olnfo07, olpg07 e olap07a). Considerando somente os QTL's mais próximos em cada intervalo (cinco no cromossomo 3, cinco no cromossomo 5 e três no cromossomo 7), tem-se que 48 % de todos os QTL's mapeados para essa população estão localizados próximos, em intervalos menores que 17 cM, o que caracteriza pequenas regiões cromossômicas com locos importantes no controle da variação dos caracteres quantitativos. Contudo, observando apenas o tamanho de cada intervalo e as correlações fenotípicas dos caracteres envolvidos não é possível concluir se essas regiões genômicas, envolvidas na expressão de diversos caracteres, contém QTL's ligados e/ou QTL's com efeitos pleiotrópicos.
No cromossomo 3, como exposto acima, foram mapeados QTL's associados aos caracteres AP, AE, e DE, numa região muito próxima (12,3 cM), além de um QTL associado a NR e outro a CE, localizados mais afastados (Figura 2). Os caracteres AP, AE e DE são significativamente correlacionados, sendo que nenhum deles está significativamente correlacionado ao caráter NR e todos estão correlacionados com CE (Tabela 2). Dois QTL's
associados à AP e à AE, caracteres que apresentam correlação significativa ( *
67
,
0
=
r
) paraesta população (OL), foram mapeados na mesma posição por análises independentes, formando dois pares (olap03a e olae03a; olap03b e olae03b), o que talvez indique a presença de um QTL de efeito pleiotrópico envolvido na expressão dos dois caracteres. Como entre esses pares também foi mapeado um QTL associado ao DE (olde03), caráter correlacionado tanto à AP quanto à AE, é possível que os cinco QTL's mapeados sejam, na verdade, apenas um único QTL com efeito pleiotrópico. Contudo, considerando que o caráter NR não foi correlacionado a nenhum desses três caracteres, é possível que haja outro QTL afetando o caráter NR e ligado a esse possível QTL pleiotrópico. Em função da distância do QTL CE em relação aos demais, é possível também que haja outro QTL associado a esse caráter ligado aos demais.
No cromossomo 5, os cinco QTL's mapeados próximos à marca dupssr0010 e associados aos caracteres AP, CE, DE, NFI e PG estão num intervalo de 17 cM (Figura 2). Todos os caracteres controlados por esses QTL's são correlacionados entre si, exceto NFI, que é apenas
correlacionado com DE ( *
31
,
0
=
r
) (Tabela 2). Além disso, há ainda outros dois QTL's associados ao NFI e relativamente próximos a esse grupo de cinco QTL’s (Figura 2). Em função da pequena distância entre os QTL's dos caracteres correlacionados, pode haver a ocorrência de um único QTL com efeito pleiotrópico controlando todos esses caracteres e outro QTL associado a NFI ligado a ele.No cromossomo 7, foram mapeados quatro QTL's num intervalo de 25,1 cM, associados aos caracteres NFO, PG e AP (dois QTL's). Três QTL's estão num intervalo de 8 cM (olnfo07, olpg07 e olap07a), e como tais caracteres são significativamente correlacionados, pode se tratar de um único QTL com efeito pleiotrópico. A distância de 17 cM entre esse possível “QTL pleiotrópico” (olnfo07-olpg07-olap07a) e o outro QTL (olap07b) além da correlação significativa entre os caracteres envolvidos (AP, NFO e PG), parece indicar que o QTL olap07b está ligado ao “QTL pleiotrópico”.
Nessa população OL, os maiores valores de correlação ocorreram entre AP e AE ( =0,67*
r ), CE e NGF (r=0,57*), AP e NFO (r=0,48*), DE e PG (r=0,45*). É interessante ressaltar que essas correlações ocorreram entre caracteres de mesmo tipo, ou seja, entre componentes da produção e entre caracteres morfológicos. Para AP e AE, houve ligação ou pleiotropia entre QTL's que controlam esses caracteres somente em dois casos, nos cromossomo 3. Há 4 QTL's para AP que aparentemente não estão ligados a QTL's para AE. Assim sendo, isso poderia explicar o fato de a correlação não ser absoluta, uma vez que há QTL's segregando independentemente. Além disso, parece haver mais QTL's controlando AP que AE. Para CE e NGF, não foram mapeados QTL's associados a NGF, dificultando comparações. Para AP e NFO, só o QTL mapeado para NFO encontrou-se ligado a um QTL para AP, talvez explicando o moderado valor de correlação encontrado. Os caracteres DE e PG apresentaram QTL's ligados ou pleiotrópicos somente no cromossomo 5.
População PR
Para a população PR, foram mapeados QTL's em todos os cromossomos, exceto no cromossomo 6 (Figura 2). Dos 35 QTL's detectados para essa população, houve tendência destes QTL's formarem grupos, sendo quatro no cromossomo 1, seis no cromossomo 2, três no cromossomo 3, seis no cromossomo 5, dois no cromossomo 7, quatro do cromossomo 8 (em dois grupos), dois no cromossomo 9 e dois no cromossomo 10. Juntos, tais QTL's representam 83% do total de QTL's mapeados em todo o genoma. No cromossomo 1, os quatro QTL's mapeados para NFI, NFO, NGF e CE encontram-se num intervalo de 17,4 cM. Dentre esses caracteres, são correlacionados NFI e NGF, NFI e CE, NFO e NGF, NGF e CE, sendo esses últimos os que
apresentaram maior magnitude de correlação ( *
62
,
0
=
r
).Dos sete QTL's do cromossomo 2, cinco deles estão próximos e localizados num intervalo de 26,5 cM. Esses cinco QTL's controlam os caracteres NFO, NR, NFI e PG que, de forma geral, não são correlacionados entre si (Tabela 2). Surpreendentemente, os QTL's associados à NR e PG e à NFO e NR, mapeados de forma independente, mostraram mesma posição no
genoma, muito embora esses pares de caracteres não se correlacionaram. Nota-se, contudo, que somente um QTL foi associado à PG, enquanto para NR foram mapeados seis QTL's, sendo somente um deles ligados ou próximos. Assim sendo, os cinco QTL's independentes de NR poderiam explicar a ausência de correlação. A mesma situação ocorre para NFO e NR, pois apenas houve ligação (ou pleiotropia) para um par de QTL's. Assim, nessa região, foram encontradas correlações significativas entre o caráter NFI e os caracteres NR ( *
27
,
0
=
r
) e PG ( *31
,
0
=
r
) (Tabela 2).No cromossomo 3, os três QTL's estão muito próximos, num intervalo de 15,5 cM, controlando exclusivamente os caracteres CE e DE, que não são correlacionados nessa população. Eventualmente, embora tenha sido empregado o mapeamento por intervalo composto, pode ser que os dois QTL's para CE (prce03a e prce03b) sejam um único, devido a efeitos residuais. Do total de QTL's mapeados para ambas características, apenas nesse cromossomo foram mapeados QTL's para ambos caracteres, o que talvez explique a ausência