Studies with the tomato locus Ty-1 and search for new molecular markers for Tomato severe rugose virus tolerance

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2013.O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) é uma das hortaliças mais importantes no Brasil, sendo também uma das culturas que mais sofrem danos pelo ataque de diversos patógenos, com especial destaque para as diferentes espécies do gênero Begomovirus (família Geminiviridae). Um dos métodos de controle mais promissores tem sido o uso de cultivares contendo genes de resistência. O locus dominante Ty-1 (introgredido da espécie selvagem S. chilense) tem sido a principal fonte de resistência empregada nos programas de melhoramento genético no mundo. Acessos e linhagens contendo o locus Ty-1 apresentam resistência/tolerância a begomovírus monopartidos do complexo do Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) e para alguns vírus do complexo de espécies de genoma bipartido presente no Brasil, incluindo o Tomato severe rugose virus (ToSRV). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito na expressão fenotípica da resistência em tomateiros com distintas dosagens/configurações alélicas do locus Ty-1 (homozigotas dominantes, heterozigotas e homozigotas recessivas) após inoculação com um isolado de ToSRV (Capítulo 2) e identificar em duas populações de mapeamento marcadores RAPD ( Random Amplified Polymorphic ) ( Sequence Characterized Amplified Region ) com ampla utilização em sistemas de seleção assistida de diferentes eventos de introgressão do locus Ty-1 (Capítulo 3). As notas de severidade atribuídas às plantas que continham o locus dominante Ty-1 em dupla dosagem (homozigotas resistentes) foram significativamente mais baixas do que as que continham apenas uma cópia do locus (heterozigotas). Por sua vez, plantas heterozigotas apresentaram notas mais baixas que as plantas duplo-recessivas (ty-1/ty-1). Os resultados indicam aos programas de melhoramento do tomateiro que híbridos com uma melhor expressão fenotípica da tolerância/resistência ao ToSRV devem, sempre que possível, apresentar o alelo dominante Ty-1 em homozigose. No Capítulo 3, seis primers RAPD foram selecionados gerando polimorfismos para a região contendo o locus Ty-1 exclusivamente para população #1; quatorze foram exclusivamente polimórficos na população #2 e nove detectaram polimorfismos nas duas populações. Um marcador SCAR codominante (heteroduplex) foi gerado a partir do marcador RAPD OPC-19. A análise de sequência e sua ancoragem no genoma do tomateiro confirmaram que esse marcador está localizado na mesma região do locus Ty-1 no cromossomo 6, recomendando o seu uso em sistemas de seleção assistida. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important vegetable crops in Brazil and it is also the one that suffer the most with the attack of many pathogens, especially virus species from the genus Begomovirus (Geminiviridae family). The most promising control strategy has been the employment of cultivars with resistance/tolerance genes to this group of pathogens. The dominant locus Ty-1 (introgressed from the wild species S. chilense) has been one of the most important sources of resistance in tomato breeding programs throughout the world. Accessions and inbred lines carrying this locus display high levels of resistance to monopartite begomovirus species of the Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) complex and also against some viruses of the bipartite species complex from Brazil, including Tomato severe rugose virus (ToSRV). The objectives of the present work were to evaluate the effect on the phenotypic expression after inoculation with one ToSRV isolate in tomato plants carrying distinct dosages/allelic states of the locus Ty-1 (homozygous resistant, heterozygous, and homozygous recessive) (Chapter 2) and to identify in two mapping populations novel and robust RAPD ( Random Amplified Polymorphic DNA ) ( Sequence Characterized Amplified Region ) Ty-1 that would be suitable for employment in distinct assisted-selection programs (Chapter 3). The group of plants with double dominant locus dosage (homozygous resistant) had a disease grade significantly lower than that of heterozygous plants in both evaluations. Heterozygous plants had also superior performance when compared with plants displaying double recessive locus dosage (ty-1/ty-1). Our results indicate to breeding programs that F1 hybrids should have, whenever possible, both parental lines with the Ty-1 locus in homozygous condition in order to have the best phenotypic expression of tolerance/resistance against ToSRV isolates. In Chapter 3, six RAPD primers were selected due to the presence of polymorphic amplicons for the genomic region encompassing the locus Ty-1 exclusively for population #1; fourteen primers were able to detect polymorphic amplicons exclusively in population #2 and nine were able to detect polymorphic markers in both populations. One SCAR amplicon (derived from RAPD OPC-19) generated a marker with a peculiar heteroduplex and codominant pattern. The sequence analysis of the SCAR allowed us to anchor this marker in the physical map that corresponds iv to a region where the Ty-1 locus resides on tomato chromosome 6. Therefore, the use of this marker can be also recommended for employment in marker-assisted selection systems