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RAPD markers and morphoagronomic traits in determining genetic diversity among chili peppers and sweet peppers/Marcadores RAPD e caracteres morfoagronomicos na determinacao da diversidade genetica entre acessos de pimentas e pimentoes.

INTRODUCAO

No intuito de se estimar a diversidade genetica presente em uma colecao de germoplasma, os acessos devem ser caracterizados e avaliados. Essa caracterizacao pode ser morfoagronomica, citologica, bioquimica, fisiologica ou molecular. Independente do metodo utilizado, o importante e que os resultados possibilitem uma boa distincao dos acessos e permitam identificar duplicatas e tambem acessos com caracteristicas relevantes que possam ser de interesse aos diversos programas de melhoramento. A escolha do metodo a ser utilizado depende da disponibilidade de recursos e da precisao desejada pelo pesquisador (CONTI et al., 2002).

A identificacao de um acesso com base apenas em caracteristicas fenotipicas nao oferece total seguranca devido a insuficiencia ou escassez de polimorfismo, plasticidade ambiental, dependencia do estadio de desenvolvimento e dominanciarecessividade. Assim sendo, faz-se necessario um bom conhecimento quanto a extensao da diversidade genetica dentro da colecao de germoplasma e quanto ao parentesco entre os acessos, uma vez que tais informacoes sao cruciais para a exploracao do germoplasma, focalizando areas com maxima diversidade genetica (HE et al., 1995). O uso de marcadores moleculares e uma alternativa para avaliacao desta variabilidade, permitindo a identificacao das diferencas entre os materiais (polimorfismo) em nivel de DNA, minimizando a interferencia ambiental e aumentando a confiabilidade na distincao dos acessos (BASTIANEL et al., 1998).

A caracterizacao morfoagronomica e feita com base em caracteres que sejam de facil deteccao e mensuracao, tenham alta herdabilidade e que sofram pouca influencia ambiental. Para o genero Capsicum, essa caracterizacao se baseia na lista de descritores do International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI, 1995), que sugere a utilizacao de 21 descritores essenciais de caracterizacao e dois de avaliacao. Diversas colecoes de germoplasma de Capsicum tem sido assim caracterizadas, porem, utilizando um numero variavel de descritores, como mostram os trabalhos de INOUE & REIFSCHINEIDER (1989), TEIXEIRA (1996), RAMOS et al. (2000, 2001) e SUDRE et al. (2005).

A caracterizacao molecular pode ser feita por meio de diferentes tecnicas, entre elas, o RAPD. Esta tecnica tem auxiliado a identificacao de variabilidade genetica em diferentes populacoes de plantas e colecoes de germoplasma. Diversos trabalhos em Capsicum que utilizam RAPD tem demonstrado sua utilidade como fonte de informacoes filogeneticas na identificacao de cultivares, em estudos de genealogia, mapeamento genetico, distincao entre acessos, identificacao de duplicatas, estimativa de taxa de intercruzabilidade, entre outros (INAI et al., 1993; PRINCE et al., 1995; VAZQUEZ et al., 1996; LIVINGSTONE et al., 1999; RODRIGUEZ et al., 1999; LIN et al., 2000; BAOXI et al., 2000; ENGLE et al., 2001; KALOO et al., 2002; ILBI, 2003; PARAN et al., 2004; SUGITA et al., 2005; RUANET et al., 2005; COSTA et al., 2006). Embora seja um marcador de baixa repetibilidade de resultados, ele tem como principais vantagens a simplicidade de utilizacao, o baixo custo e a rapidez na geracao de resultados, o que o torna eficiente e adequado para ser utilizado em estudos de diversidade genetica, em colecoes de germoplasma, na distincao de acessos e no reconhecimento de materiais duplicados.

Os objetivos deste trabalho foram analisar a divergencia genetica entre 52 acessos de Capsicum spp. com base em dados morfoagronomicos e moleculares e estimar a relacao entre as distancias geneticas obtidas com base nos caracteres morfoagronomicos e nos marcadores RAPD.

MATERIAL E METODOS

Um total de 52 acessos de Capsicum spp., coletados em feiras, em diferentes regioes do Brasil ou doados pela Empresa de Pesquisa Agropecuaria do Estado do Rio de Janeiro (PESAGRO-RIO) e previamente identificados botanicamente por SUDRE et al (2006) (Tabela 1), foram caracterizados com base em descritores propostos pelo IPGRI (1995) e com base em marcadores RAPD.

A caracterizacao morfoagronomica foi efetuada em condicoes de campo, em blocos casualizados, com tres repeticoes e 10 plantas por parcela. Os dados foram obtidos por meio da moda de cada descritor, num total de 30 plantas. Foram estudadas 13 variaveis multicategoricas e duas binarias, sendo considerados descritores essenciais pelo IPGRI (1995): cor do caule, cor da antera, cor da corola, numero de flores por axila, posicao da flor, habito de crescimento, cor do fruto no estadio intermediario, cor do fruto no estadio maduro, forma do fruto, epiderme do fruto, cor da semente, numero de loculos, cor da folha cotiledonar, constricao anular do calice e presenca de constricao do fruto. Os dados para cada variavel foram tomados seguindo-se os criterios propostos pelo IPGRI (1995). As variaveis multicategoricas foram transformadas em matrizes binarias conforme proposto por CRUZ & CARNEIRO (2003), resultando em 57 marcas polimorficas e apenas uma monomorfica.

A caracterizacao molecular, via RAPD, foi realizada a partir de folhas jovens de tres plantas por acesso. De cada um dos 52 acessos avaliados, foram colhidas amostras em bulk e o DNA foi extraido, segundo o protocolo proposto por DOYLE & DOYLE (1987). A amplificacao desse DNA foi realizada conforme WILLIAMS et al. (1990). Detalhes sobre os reagentes e o protocolo de amplificacao utilizados podem ser consultados em COSTA (2004). Os iniciadores utilizados foram OPAW-02, OPR-06, OPAX-08, OPAW-15, OPV-05, OPR-19, OPAV-06 e OPAU-08 (serie Operon Technologies). Esses iniciadores foram selecionados por revelarem polimorfismo com base em estudo previo conduzido com individuos representando as diferentes especies utilizadas neste estudo (COSTA et al., 2006).

Os produtos de amplificacao foram analisados por eletroforese em gel de agarose 1,2%, submetida a uma corrente de 75 V por aproximadamente tres horas e meia, corados com brometo de etidio e visualizados sob luz ultravioleta no Eagle Eye II. Foram obtidas 96 bandas, sendo que destas, 84 foram polimorficas. Cada banda polimorfica foi caracterizada como presente (1) ou ausente (0) para todos os genotipos, resultando numa matriz de dados binarios.

Os dados morfoagronomicos, moleculares e a analise conjunta desses dados (morfoagronomicos + moleculares) foram realizadas utilizando-se o coeficiente de similaridade de Jaccard, com o uso do programa GENES (CRUZ, 2004). As matrizes de distancias obtidas para cada analise foram agrupadas pelo metodo hierarquico UPGMA (Unweighted Pair-Group Method Using Arithmetic Average) com auxilio do programa Statistica (versao 5.0).

RESULTADOS E DISCUSSAO

No dendrograma gerado com base nos dados morfoagronomicos, um corte a 80% levou a formacao de dois grupos principais (Figura 1), o primeiro deles contendo acessos de C. annuum, C. baccatum e C. frutescens e o segundo grupo contendo apenas acessos de C. chinense. No primeiro grupo, verificou-se que, embora tenham sido separados por especie, os acessos formaram dois subgrupos, um deles reunindo acessos de C. annuum (Ia), e outro subgrupo reunindo as especies C. baccatum e C. frutescens (Ib). Foi observado ainda que, dentro do subgrupo referente a especie C. annuum, dois pares de acessos foram considerados similares (UENF 1381 e 1567, e UENF 1420 e 1421), nao sendo possivel distingui-los somente com base nas caracteristicas consideradas nesta avaliacao.

No dendrograma gerado com base nas marcas RAPD (Figura 2), um corte a 50% levou a formacao de dois grupos principais. Porem, nesse caso, um grupo foi composto apenas por acessos de C. baccatum, variedades pendulum e baccatum, e o outro grupo foi subdividido em tres subgrupos, correspondendo as especies C. annuum, C. chinense e C. frutescens. Dentro do subgrupo formado por C. chinense nao houve distincao entre os acessos UENF 1551e 1558; UENF 1424, 1555 e 1585; e UENF 1497 e 1498. Assim, essa analise foi menos informativa no que se refere a distincao dos acessos, resultando num maior numero de possiveis duplicatas, quando comparada com a analise morfoagronomica.

No terceiro dendrograma (Figura 3), a analise conjunta dos dados morfoagronomicos e moleculares separou os acessos em dois grupos, semelhante ao ocorrido na analise molecular (corte a 60% da distancia genetica). Com a associacao desses dados, verificouse a diferenciacao de todos os acessos analisados, o que nao ocorreu nas analises individuais, conforme mencionado anteriormente.

O padrao de agrupamento formado pela analise de caracteres morfoagronomicos (Figura 1) foi bastante distinto dos demais (Figuras 2 e 3) e foi o unico que contradisse a proposta de divisao dos complexos genicos de Capsicum existente na literatura (PICKERSGILL, 1991; ZIJLSTRA et al., 1991). De acordo com essa proposta, as especies de Capsicum sao distribuidas em tres complexos genicos, com base em caracteristicas morfologicas, citogeneticas e de cruzabilidade. Dentro do complexo genico C. annuum, que engloba as especies domesticadas C. annuum var. annuum, C. chinense e C. frutescens, existe uma maior proximidade e maior possibilidade de troca de genes entre essas especies, o que ocorre tambem no complexo C. baccatum, que engloba a especie C. baccatum, variedades pendulum, baccatum e praetermissum e tambem C. tovarii (TONG & BOSLAND, 1999).

As analises morfoagronomicas, que resultaram no agrupamento de C. baccatum com C. annuum e C. frutescens, separando essas duas ultimas especies de C. chinense, permitem supor uma maior proximidade e possibilidade de troca de genes entre acessos de C. baccatum, C. annuum e C. frutescens. O trabalho desenvolvido por CAMPOS (2006) corrobora esta suposicao, no qual se verificou a formacao de hibridos interespecificos entre os acessos de C. annuum e C. baccatum e tambem entre C. frutescens e C. baccatum, sendo estes ultimos, no entanto, de baixo vigor.

E interessante ressaltar que nos dois primeiros dendrogramas nao houve distincao entre alguns acessos, sugerindo a existencia de duplicatas, mas, ao se reunirem os dados morfoagronomicos e moleculares, todos os acessos foram distintos entre si, o que permitiu descartar essa hipotese. Isso demonstra nao apenas a relevancia de se obter o maior numero possivel de informacoes sobre os acessos, mas tambem a complementaridade dessas duas analises tao distintas.

Trabalhando com a diversidade genetica baseada em marcadores moleculares e em descritores morfoagronomicos, TEIXEIRA (1996) concluiu que estes ultimos foram ineficientes para a distincao taxonomica. Ja BIANCHETTI (1996), utilizando descritores morfoagronomicos e marcadores moleculares, conseguiu agrupar os acessos de acordo com a classificacao taxonomica. SUDRE et al. (2006) tambem obtiveram eficiencia na distincao taxonomica entre acessos de Capsicum, utilizando descritores morfoagronomicos qualitativos. Nesse trabalho, os autores utilizaram a analise de variaveis multicategoricas e as funcoes discriminantes de Anderson e conseguiram identificar 100% das especies e variedades botanicas estudadas.

[FIGURA 1 OMITTED]

[FIGURA 2 OMITTED]

[FIGURA 3 OMITTED]

CONCLUSOES

Considerando os resultados, pode-se concluir que a caracterizacao morfoagronomica e os marcadores moleculares foram complementares na avaliacao da diversidade genetica da colecao de Capsicum estudada. A associacao desses dados foi fundamental para uma completa distincao dos acessos, bem como para a exclusao da existencia de duplicatas na colecao. Esses dados demonstram a importancia do uso de diferentes tecnicas na caracterizacao de colecoes de germoplasma para o conhecimento e uso dos acessos.

AGRADECIMENTOS

A Fundacao Carlos Chagas de Amparo a Pesquisa do Estado Rio de Janeiro (FAPERJ), pela concessao da bolsa de Mestrado para a primeira autora.

REFERENCIAS

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ZIJLSTRA, S. et al. Pollen tube growth in interspecific crosses between Capsicum species. HortScience, v.26, p.585-586, 1991.

Fabiane Rabelo da Costa (I) * Telma Nair Santana Pereira (I) Claudia Pombo Sudre (I) Rosana Rodrigues (I)

(I) Laboratorio de Melhoramento Genetico Vegetal, Centro de Ciencias e Tecnologias Agropecuarias, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). Avenida Alberto Lamego, 2000, Parque California, 28013-602, Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil. E.mail: fabiane@uenf.br. * Autor para correspondencia.
Tabela 1--Numero de registro, identificacao e procedencia de
52 acessos de Capsicum spp. da colecao de germoplasma da UENF.

Acesso   No UENF   Especie                         Procedencia

01       1381      C. annuum var. annuum           PESAGRO/Itaguai
02       1382      C. annuum var. annuum           PESAGRO/Itaguai
03       1417      C. baccatum var. pendulum       UFLA/MG
04       1418      C. chinense                     UFLA/MG
05       1419      C. chinense                     UFLA/MG
06       1420      C. annuum var. annuum           AGROCERES
07       1421      C. annuum var. annuum           AGROCERES
08       1422      C. annuum var. annuum           TOPSEED
09       1423      C. annuum var. annuum           Aracaju, SE
10       1424      C. chinense                     Campos, RJ
11       1425      C.frutescens                    Campos, RJ
12       1426      C. baccatum var. pendulum       Campos, RJ
13       1489      C. baccatum var. pendulum       RJ
14       1490      C. baccatum var. pendulum       RJ
15       1491      C. frutescens                   RJ
16       1492      C. baccatum var. pendulum       RJ
17       1494      C. baccatum var. pendulum       RJ
18       1495      C. baccatum var. baccatum       RJ
19       1496      C. baccatum var. pendulum       RJ
20       1497      C. chinense                     RJ
21       1498      C. chinense                     RJ
22       1499      C.baccatum var. pendulum        RJ
23       1500      C.baccatum var. pendulum        RJ
24       1501      C.baccatum var. pendulum        RJ
25       1502      C. annuum var. annuum           Mexico
26       1503      C. annuum var. annuum           Mexico
27       1551      C. chinense                     Goiania, GO
28       1553      C. chinense                     Goiania, GO
29       1554      C. chinense                     Goiania, GO
30       1555      C. chinense                     Goiania, GO
31       1556      C. baccatum var. pendulum       Goiania, GO
32       1557      C.frutescens                    Goiania, GO
33       1558      C. chinense                     Campos, RJ
34       1559      C. annuum var. glabriusculum    Cachoeiras de
                                                     Macacu, RJ
35       1560      C.frutescens                    Cachoeiras de
                                                     Macacu, RJ
36       1561      C.frutescens                    Campos, RJ
37       1562      C. annuum var. annuum           Vicosa, MG
38       1565      C. annuum var. annuum           Vicosa, MG
39       1567      C. annuum var. annuum           Vicosa, MG
40       1569      C. annuum var. annuum           Vicosa, MG
41       1570      C. chinense                     PA
42       1571      C. chinense                     Aracaju, SE
43       1572      C. chinense                     Aracaju, SE
44       1573      C. baccatum var. pendulum       Duas Barras, RJ
45       1575      C.annuum var. annuum            Campos, RJ
46       1577      C. chinense                     Goiania, GO
47       1578      C. annuum var. annuum           Mexico
48       1584      C. baccatum var. baccatum       Rio das Ostras, RJ
49       1585      C. chinense                     Parintins, AM
50       1586      C. chinense                     Parintins, AM
51       1587      C. frutescens                   Parintins, AM
52       1588      C.frutescens                    Parintins, AM
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Author:da Costa, Fabiane Rabelo; Pereira, Telma Nair Santana; Sudre, Claudia Pombo; Rodrigues, Rosana
Publication:Ciencia Rural
Article Type:Report
Date:May 1, 2009
Words:3074
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