Seleção assistida por marcadores moleculares na piramidação de genes de resistência ao míldio na videira

Abstract

Vinhos finos são derivados exclusivamente de cultivares europeias (Vitis vinifera L.), tais como Cabernet Sauvignon, Chardonnay, Pinot Noir e Merlot, que conferem qualidade superior às cultivares americanas. No entanto, estas cultivares são suscetíveis a diversas doenças e, quando cultivadas em regiões com elevada precipitação, ocorre a infecção do míldio da videira (Plasmopara viticola), que pode resultar na perda de até 100% da produção, quando não manejada eficazmente. A alternativa mais sustentável é o desenvolvimento de cultivares resistentes. O uso da seleção assistida por marcadores moleculares (SAMM) permite piramidar genes de resistência, além de reduzir de 5 a 10 anos o tempo para o lançamento de cultivares resistentes com qualidade para vinhos finos. Assim, o presente trabalho objetivou aplicar SAMM para selecionar progênies contendo alelos de resistência (R-genes) à P. viticola piramidados. Para o estudo foi utilizada uma população de cruzamento (PR1 x PR-8) que segrega para os alelos de resistência Rpv1, Rpv3.1 e Rpv10. O DNA de 61 progênies e dos parentais foi extraído utilizando protocolo baseado no método CTAB. O DNA foi amplificado via PCR com marcadores moleculares do tipo CAPS e microssatélites, ligados aos três alelos de resistência ao míldio. Os marcadores CAPS foram amplificados via PCR, os amplicons digeridos com enzima específica e os fragmentos de DNA foram separados por meio de eletroforese em gel de agarose (1,5%). Os marcadores microssatélites amplificados via PCR e os amplicons separados em eletroforese de capilar. Complementarmente, foi realizada a análise fenotípica, na qual foi aplicada uma suspensão contendo esporos de P. viticola sobre discos foliares de cada progênie e, após sete dias, foi feita a análise do nível de resistência utilizando o descritor OIV-452. Como resultado, foram identificadas 12 progênies com nenhum alelo de resistência, 25 com apenas um alelo e 21 com ao menos dois alelos de resistência piramidados. Das progênies que obtiveram piramidação, três possuem Rpv1 + Rpv10, quatro possuem Rpv1 + Rpv3.1, nove possuem Rpv10 + Rpv3.1 e cinco possuem Rpv1 + Rpv3.1 + Rpv10. As progênies contendo ao menos um alelo Rpv foram mais resistentes que as progênies sem nenhum alelo Rpv, com exceção do alelo Rpv3.1, para o qual as 14 progênies demonstraram suscetibilidade. Este resultado sugere adaptação do patógeno a este alelo de resistência. De modo geral, a piramidação de alelos Rpv aumentou a resistência e nenhuma das progênies contendo alelos piramidados foi suscetível, com exceção das que apresentaram Rpv3.1 + Rpv10. Estes resultados são fundamentais para o programa de melhoramento genético da UFSC em parceria com a Epagri.

Fine wines are made exclusively from European varieties (Vitis vinifera L.), such as Cabernet Sauvignon, Chardonnay, Pinot Noir and Merlot, which provide superior quality to American varieties. However, these varieties are susceptible to several pathogens and, when grown in regions with high rainfall, infection with downy mildew (Plasmopara viticola) occurs, which can result in the loss of up to 100% of harvest, when not effectively managed. The most sustainable alternative is the development of resistant cultivars. The use of marker-assisted selection (MAS) makes it possible to pyramid resistance genes, in addition to reducing the time to release resistant varieties with high wine quality by 5 to 10 years. Thus, the present work aimed to apply MAS to select progenies containing pyramided resistance genes (R-genes) to P. viticola. For the study, a crossing population (PR-1 x PR-8) was used that segregates for the resistance alleles Rpv1, Rpv3.1 and Rpv10. DNA was extracted from 61 progenies and parents using the CTAB protocol. DNA was amplified via PCR with CAPS and SSR-type molecular markers, linked to three downy mildew resistance alleles, the amplicons digested with a specific enzyme, the DNA fragments were separated using agarose gel electrophoresis (1.5%). SSR markers amplified via PCR and amplicons separated in capilar electrophoresis. Additionally, phenotypic analysis was carried out, in which a suspension containing P. viticola spores was applied to the leaf discs of each progeny and, after seven days, the resistance level was analyzed using the descriptor OIV-452. As a result, 12 progenies were identified with no resistance allele, 25 with only one allele and 21 with at least two pyramided resistance alleles. From progenies containing pyramided alleles, three have Rpv1 + Rpv10, four have Rpv1 + Rpv3.1, nine have Rpv10 + Rpv3.1 and five have Rpv1 + Rpv3.1 + Rpv10. Progenies containing at least one Rpv allele were more resistant than progenies without any Rpv allele, except for the Rpv3.1 allele, to which the 14 progenies demonstrated susceptibility. This result suggests pathogen adaptation to this resistance allele. In general, the pyramiding of Rpv alleles increased resistance and none of the progenies containing pyramided alleles were susceptible, except for those that presented Rpv3.1 + Rpv10 The latter result is completely unexpected and require additional investigation. These results are fundamental for the UFSC genetic breeding program in partnership with Epagri.