Resistence of banana genotypes to Meloidogyne icognita, M. javanica and M. arenaria and genetic variability based on RAPD molecular markers

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, 2007.Espécies do nematóide formador de galhas (Meloidogyne spp.) causam danos em raízes de banana em todos os locais de plantio. Existe uma grande necessidade de obter variedades melhoradas de banana, garantindo uma produção sustentável e ambientalmente segura. Uma exigência dos programas de pesquisa objetivando obter novas cultivares é a formação, caracterização e avaliação de coleções de germoplasma. Nos últimos anos, técnicas que possibilitam a caracterização diretamente em nível de DNA têm permitido identificar a variabilidade e avaliar a diversidade genética disponível em bancos de germoplasma. O objetivo deste trabalho foi estudar a reação de genótipos de banana a três espécies de nematóides formadores de galhas, M. incognita, M. javanica e M. arenaria e, analisar a diversidade genética de genótipos de banana com diferentes níveis de resistência com base em marcadores moleculares RAPD. Três experimentos, um por espécie de nematóide foram conduzidos sob condições de casa de vegetação. As plantas (uma por vaso) foram inoculadas com uma suspensão de nematóides contendo 2.500 ovos e juvenis. Em cada experimento, cada genótipo teve quatro repetições em um delineamento inteiramente casualizado. As plantas foram retiradas 180 dias depois da inoculação. Os números totais de nematóides no solo e raiz contados em cada vaso foram utilizados para calcular o fator de reprodução do nematóide (FR = população final/população inicial). Peso de raízes, nematóides por grama de raiz, número de nematóides por raiz, número de nematóides do solo e número total de nematóides também foram avaliados. De acordo com a escala de percentagem de redução do fator de reprodução, os clones 5854-03, Birmanie, 4279-06, Pisang Nangka e Jaran se comportaram como resistentes a M. incognita. Os clones Pipit, 4223-06, Caipira, Pisang Nangka, Tjau Lagada e Jaran foram classificados como resistentes a M. javanica. Os clones 4279-06 e Birmanie, além de serem resistentes a M. incognita, também foram resistentes a M. arenaria. Os clones Pisang Nangka e Jaran foram resistentes a M. incognita e M. javanica. Estes clones são promissores para programas de melhoramento visando obter cultivares de banana com resistência múltipla ao nematóide das galhas. Para avaliação da diversidade genética dos genótipos, o DNA genômico foi extraído e testado com 13 primers decâmeros para obter marcadores RAPD. Estes foram então convertidos em uma matriz de dados binários para estimar a distância genética entre os genótipos e então avaliados com base em análises de agrupamento e de dispersão gráfica. Entre os 224 marcadores resultantes, 215 (95,98%) foram polimórficos e apenas 9 (4,02%) foram monomórficos. A distância genética entre os genótipos variou de 0,26 (entre 1319-01 e 1318-01) a 0,78 (entre Caipira e 1319-01). A distância genética entre os genótipos mostrou o alto grau de variabilidade genética nos genótipos. A análise de agrupamento separou o grupo das cultivares do grupo dos híbridos diplóides, com algumas exceções. A alta variabilidade genética observada neste trabalho confirma a importância dos diplóides de banana em programas de melhoramento. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTSpecies of the root-knot nematode (Meloidogyne ssp.) cause root damages everywhere bananas are planted. There is an urgent need to obtain improved varieties of banana, assuring a sustainable and environmentally safe production. Research programas aiming to obtain new cultivars require to build up, to characterize and to evaluate germplasm collection. In the last yeras, techniques that allow to characterize directly at DNA level have favored to identify variability and to evaluate the diversity available in germplasm banks. The aim of this work was to study host reaction of banana, genotypes to three species of the root-knot nematode, M. incognita, M. javanica, M. arenaria, and to analyse the genetic variability of banana genotypes with different levels of resistance based on RApd molecular markers. Three experiments, one per nematode species were conducted under greenhouse conditions. The plants (one per pot) were inoculated with a nematode suspension containing 2.500 eggs and juveniles. For each experiment, esch genotype was replicated four times in a completely rendomized design. Plants were harvested 180 days after inoculation. Total numbers of soil and root nematodes counted in each pot was applied to calculate the factor of reproduction (FR = population final/population initial). Fresh root weigh, nematodes per gram of root, numbers of nematodes per root system, numbers of soil nematodes and total numer o nematodes were also evaluated. According to the scale of percent reduction of the factor of reproduction, the clones 5854-03, Birmanie, 4279-06, Pisang Nangka and Jaran behaved as resistant to M. incognita. The clones Pipit, 4223-06, Caipira, Pisang Nangka, Tjau Lagada and Jaran were classified as resistant to M. javanica. The clones 4279-06 and Birmane, behaved as resistant to M. incognita and to M. arenaria. The clones Pisang Nangka and Jaran were classified as resistant to M. incognita and M. javanica. These clones are promising genotypes for breeding programs aiming to obtain banana cultivars with multiple resistance to the root-knot nemetode. Genomic DNA was extracted from all the genotypes, then tested with 13 decameric primers to obtain RAPD markers, These markers were converted into a binary data matrix to estimate genetic distance between genotypes, and further evaluated by cluster and graphic dispersion analyses. Among 224 resultant marers, 215 (95,98%) werw polymorphic, and only 9 (4,02%) were monomorphic. The genetic distance between the genotypes ranged from 0,26 (between 1319-01 and 1318-01) TO 0,78 (Between Caipira and 1319-01). The genetic distance between the genotypes testify the high level of genetic variability among the genotypes. With a few exception, cluster analysis split the genotypes in two groups, one comprising the cultivars, and the other one with diploid ones. The rich genetic variability found in this work confirms the importance diploids to banana breeding programs