Identificação e mapeamento genético de genes de resistência à ferrugem asiática da soja

A produção da cultura da soja [Glycine max (L.) Merril] nas Américas do Sul e Norte está sendo ameaçada pela recente disseminação da ferrugem asiática da soja (FAS). A doença, causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi Sidow, é considerada a doença fúngica mais ameaçadora para a soja nas Américas. Atualmente, a utilização de fungicidas é o único método efetivo no controle da doença, elevando os custos de produção e expondo o ambiente a altos níveis de produtos químicos. Assim, o desenvolvimento de cultivares resistentes ou tolerantes é o objetivo principal em diversos programas de melhoramento de soja. Quatro loci identificados em introduções de plantas (PIs), todas portadoras de alelos dominantes, que conferem o fenótipo de resistência, estão descritos e são denominados: Rpp1 (PI 200492), Rpp2 (PI 230970), Rpp3 (PI 462312) e Rpp4 (PI 459025). Como primeiro passo em direção ao desenvolvimento de cultivares resistente/tolerantes à FAS, a base genética da resistência foi investigada em sete populações F2. As populações foram derivadas do cruzamento entre a cultivar brasileira suscetível CD 208 com sete diferentes introduções de plantas (PI 459025 . Rpp4, PI 230970- Rpp2, PI 224270, PI 200456, PI 200526, PI 200487, PI 471904) portadoras de resistência à FAS. As análises das segregações fenotípicas (F2) e genotípicas (F2:3) demonstram que a resistência em cada PI é controlada por um único gene. Em quatro PIs a resistência se comportou como dominante, enquanto que em uma PI a resistência é controlada por um gene com dominância incompleta e em duas outras a resistência é recessiva. Um teste de alelismo demonstrou que tais genes recessivos não são alelos. Este é o primeiro caso de genes recessivos controlando a resistência à ferrugem asiática em introduções de planta de soja e podem representar um novo mecanismo de resistência. O mapeamento genético por marcadores de microssatélites dos genes Rpp foi realizado em cinco das PIs estudadas (PI 459025 . Rpp4, PI 224270, PI 200456, PI 200526, PI 471904). Tal mapeamento posicionou dois genes Rpp presentes nas fontes originais de Rpp2 e Rpp4 nos grupos de ligação (LG) J e G, respectivamente, do mapa de ligação consenso da soja. Ainda, um novo locus de resistência à FAS - rpp5 . presente na PI 200456, foi mapeado no LG . N. Analisados em conjunto, os dados genéticos e moleculares sugerem a existência de alelos múltiplos ou genes intimamente ligados governando a resistência à FAS. Os resultados reportados fornecem novos alelos e ferramentas eficientes para programas de melhoramento que visam o desenvolvimento de cultivares com uma resistência duradoura e de amplo espectro. Além disso, representam uma base para futuros estudos moleculares da interação patógeno hospedeiro.Soybean [Glycine max (L.) Merril] production in South and North America has been recently threatened by the widespread dissemination of the Asian Soybean Rust (ASR). The disease, caused by the fungus Phakopsora pachyrhiz Sidow, is considered the most threatening fungal disease in soybean in the Americas. Currently, chemical spray with fungicides is the only effective method to control the disease, increasing production costs and exposing the environment to higher levels of fungicides. Thus, the development of resistant or tolerant cultivars is a major goal in several soybean breeding programs. Four loci identified in plant introductions (PIs), all carrying dominant alleles that confer a resistant phenotype have been described and are named: Rpp1 (PI 200492), Rpp2 (PI 230970), Rpp3 (PI 462312) and Rpp4 (PI 459025). As a first step towards the development of ASR resistant/tolerant cultivars, the genetic basis of ASR resistance in seven F2 populations were investigated. The populations were derived by crossing the Brazilian adapted susceptible cultivar CD 208 to each of seven different ASR resistant plant introductions (PI 459025 . Rpp4, PI 230970- Rpp2, PI 224270, PI 200456, PI 200526, PI 200487, PI 471904). Phenotypic (F2) and genotypic (F2:3) segregation showed that the resistance in each PI is controlled by a single gene. In four PIs the resistance behaved as dominant. In one PI the resistance is controlled by a gene with incomplete dominance and in two others the resistance is recessive. Allelism test demonstrated that these recessive genes are non-allelic. This is the first case of recessive genes controlling asian rust resistance in soybean plant introductions and may represent a new type of resistant allele. Molecular mapping of Rpp genes using microssatellites was performed in five of these PIs (PI 459025, PI 224270, PI 200456, PI 200526, PI 471904). Two Rpp genes present on the original sources of Rpp2 and Rpp4 mapped on linkage group (LG) J and G, respectively, of the soybean consensus molecular map. Moreover, a new ASR resistance locusr pp5- present in PI 200456 was mapped in LG-N. Taking together, the genetic and molecular data suggested the existence of multiple alleles or closely linked genes governing ASR resistance. The results reported here provide new alleles and efficient tools for breeding programs aiming the development of more durable and broad spectrum resistance. Besides, these results provide basis for future molecular studies of hostpathogen interactions