Diversity and genetic structure of passion fruit (Passiflora spp.) based on markers resistance genes analogs

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i13.34848

Keywords:

Conservation; Genetic diversity; Passion fruit; Genetic resource.

Abstract

The Passiflora genus has a wide distribution and genetic variety that can be used in breeding and conservation programs. However, few species have been explored at the genetic and molecular level. Due to the lack of knowledge of this nature, especially for wild species, the objective was to evaluate the diversity and genetic structure in commercial and wild species of the genus Passiflora. The study consisted of analyzing the amplification profile of 17 combinations of RGA primers in 178 accessions (79 species represented by 166 accessions and 12 varieties - EMBRAPA BRS). For data analysis, the amplification products were submitted to agarose gel electrophoresis and subsequent construction of a binary data table (presence and absence of amplifications). Data were submitted to molecular variance, principal component and Bayesian analysis. The results, considering only the polymorphism between species and varieties (criterion I, adopted in this study) showed seven combinations of RGA primers with relevant numbers of loci presence. When considering all accessions (criterion II, adopted in this study), the 17 combinations of RGA resulted in 100% polymorphic marks. The Bayesian analysis indicated two possibilities of structuring, with k=2 being the most likely structuring and K=5 an alternative, less likely sub-structuring. In the analysis of molecular variance, greater diversity was observed between subgenera and varieties, indicating low genetic structuring between accessions. The main coordinate analysis, on the other hand, showed a wide distribution of accessions representative of the species and greater structuring between these accessions and the varieties. The 17 RGA primers were efficient for genetic characterizations of Passiflora spp.

References

Amorim, J. S., Souza, M. M., Viana, A. J. C., Corrêa, R. X., Araujo, I. S. & Ahnert, D. (2014). Cytogenetic, molecular and morphological characterization of Passiflora capsularis L. and Passiflora rubra L. Plant Systematics and Evolution, 300 (5), 1147–1162. https://doi.org/10.1007/s00606-013-0952-1

Bernacci, L. C., Meletti L. M. M., Soares-Scott, M. D. & Passos, I. R. S. (2006). Espécies de maracujá: caracterização e conservação da biodiversidade. In: Faleiro, F.G.; Junqueira N.T.V.; Braga, M.F (eds.). Maracujá: germoplasma e melhoramento genético. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados. p.559-586.

Bernacci, L. C., Cervi, A. C., Milward- De -Azevedo, M. A., Nunes, T. S., Imig, D. C. & Mezzonato, A. C. (2016). Passifloraceae. In: Lista de Espécies da Flora do Brasil. Jardim Botânico do Rio de Janeiro. Disponível em: http://floradobrasil.jbrj.gov.br/reflora/floradobrasil/FB12506 Acesso em: 13/02/2016.

Cerqueira-Silva, C. B. M., Santos, E. S. L., Vieira, J. G. P., Mori, G. M., Jesus, O. N., Corrêa, R. X. & Souza, A. P. (2014a). New microsatellite markers for wild and commercial species of Passiflora (Passifloraceae) and cross-amplification. Applications in Plant Sciences, 2, 1-5. https://doi.org/10.3732/apps.1300061

Cerqueira-Silva, C. B. M., Jesus, O. N., Santos, E. S. L., Corrêa, R. X. & Souza, A. P. (2014b). Genetic breeding and diversity of the genus Passiflora: progress and perspectives in molecular and genetic studies. International Journal of Molecular Sciences, 15, 14122-14152. https://doi.org/10.3390/ijms150814122

Cerqueira-Silva, C. B. M., Faleiro, F. G., de Jesus, O. N., dos Santos, E. S. L., & de Souza, A. P. (2018). Passion fruit (Passiflora spp.) Breeding. In advances in plant breeding strategies: Fruits (pp. 929-951). Springer, Cham.

Cervi, A. C. & Imig, D. C. (2013). A new species of Passiflora (Passifloraceae) from Mato grosso do sul, brazil. Phytotaxa, 103 (1): 46-50.

Cunha, M. A. P., Barbosa L. V. & Junqueira, N. T. V. (2002). Aspectos botânicos. In: Lima A.A (ed.) Maracujá Produção: aspectos técnicos. Cruz das Almas: Embrapa mandioca e fruticultura; Brasilia, DF: Embrapa Informação Tecnológica, p. 15-24.

Faleiro, F. G., Faleiro, A. S. G., Cordeiro, M. C. R. & Karia, C. T. (2003). Metodologia para operacionalizar a extração de DNA de espécies nativas do cerrado. Planaltina: Embrapa Cerrados.

Gonçalves, Z. S., Lima, L. K. S., Soares, T. L., Abreu, E. F. M., Barbosa, C. J., Cerqueira-Silva, C. B. M., Jesus, O. N. & Oliveira, E.J. (2018). Identification of Passiflora spp. genotypes resistant to Cowpea aphid-borne mosaic virus and leaf anatomical response under controlled conditions. Scientia Horticulturae, 231, 166-178. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.12.008.

Hammond-Kosack, K. E. & Jones, J. D. G. (1997). Plant Disease Resistance Genes. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48, 575–607.

Junqueira, N. T. V., Braga, M. F., Faleiro, F. G., Peixoto, J. R., Bernacci, L.C. (2005). Potencial de espécies silvestres de maracujazeiro como fonte de resistência a de doenças. In Maracujá: Germoplasma e melhoramento genético; Faleiro, F.G., Junqueira, N.T.V., Braga, M.F., Eds.; Embrapa Cerrados: Planaltina, Brazil, pp. 79–108.

Junqueira, k. P., Faleiro, F. G., Junqueira, N. T. V., Bellon, G., Ramos, J. D., Souza, L. S., Santos, E. C. (2007). Obtenção de híbridos interespecíficos de Passiflora laurifolia l. e Passiflora nítida kunth. In: 4º congresso brasileiro de melhoramento de plantas, São Lourenço. Anais do 4º Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas.

Maciel, C. C. (2014). Diversidade de genótipos de melão por meio de descritores morfológicos e marcador RGA. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual De Santa Cruz.

Ulmer, T. & MacDougal, J. M. (2004) Passiflora: Passionflowers of the World. Eds.; Timber Press: Portland, OR, USA, 2004; pp. 27–31.

Meletti, L. M. M., Soares-Scott, M. D., Bernacci, L. C., Passos, I, R. S. (2005). Melhoramento genético do maracujá: passado e futuro. In: Faleiro, F. G., Junqueira, N. T. V., Braga, M. F. (Ed.) Maracujá: germoplasma e melhoramento genético. Planaltina: Embrapa Cerrados, Cap. 3, p. 55-78.

Ministério da Saúde (2010) Farmacopeia Brasileira. Brasília: Editora Anvisa.

Nunes, T. S., Queiroz, L.P. (2006). FLORA DA BAHIA: PASSIFLORACEAE. Sitientibus, 6 (3), 194- 226.

Oliveira, A. J., Oliveira, T. C., Santos, A. A. C., Siqueira, T. A., Duarte, W. M., Caldeira, D. S. A., Vilarinho, M. K. C., Almici, M. S., Silva, G. F., Barelli, M. A. A. & Karsburg, I. V. (2021). Principal molecular markers. Research, Society and Development, 10 (15), e562101523633. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i15.23633.

Ortiz, D. C., Bohórquez, A., Duque, M. C., Tohme, J., Cuéllar, D., Vásquez, T. M. (2012). Evaluating purple passion fruit (Passiflora edulis Sims f. edulis) genetic variability in individuals from commercial plantations in Colombia. Genetic Resources and Crop Evolution, 59, 1089–1099. https://doi.org/10.1007/s10722-011-9745-y

Paula, S. M. DA., Fonseca, M. E. N. DE., Boiteux, L. S. & Peixoto, J. R. (2010). Caracterização genética de espécies de Passiflora por marcadores moleculares análogos a genes de resistência. Revista Brasileira de Fruticultura, 32 (1), 222-229.

Paula, M. S. (2006). Diversidade genética e reação de Pas¬siflora sp. a Meloidogyne Incognita e a Meloidogyne Javanica. Dissertação de mestrado. Universidade de Brasília.

Pereira, A. S. (2012). Genética e pós-melhoramento em cultivares de maracujazeiro amarelo: variabilidade acessada por ferramentas biométricas e moleculares. Dissertação de mestrado. Universidade Estadual Santa Cruz (UESC), Ilhéus – BA.

Peakall, R. E & Smouse P. E. (2012) GenAlEx 6.5: análise genética no excel. Software genético populacional para ensino e pesquisa - uma atualização. Bioinformática, 28, 2537-2539.

Pritchard, J. K., Stephens, M. & Donnelly, P. (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics, 155, 945–959.

Santos Filho, H. P. & Junqueira, N. T. Maracujá: fitossanidade. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2003. 86 p. (Embrapa Informação Tecnológica. Série Frutas do Brasil, 32).

Silva, T. M., Silva Neto, A. B., Teixeira, J. M., Cerqueira-Silva, C. B. M., Gualberto, S. A. & Freitas, J. S. (2021) Optimization of pigment production by Rhodotorula minuta URM 5197 and Rhodotorula mucilaginosa URM 7409 using yellow passion fruit peel (Passiflora edulis). Research, Society and Development, 10, n. 17, p. e152101724311. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i17.24311

Souza, L. N. B., Dias, N. D. S. C., Santana, V. O., Silveira, L. A., Meira, M. R., Santos, E. S. L., Faleiro, F. G. & Cerqueira-Silva, C. B. M. (2020). Amplification test and selection of markers analogue to resistance genes in species and commercial varieties of Passiflora spp. Multi-Science Journal, 3 (1), 65-71. http://dx.doi.org/10.33837/msj.v3i1.1183

Wetzel, M. M. V. S., Gimenes, M. A., Pádua, J. G., José, S. C. B. R. & Neto, L. G. P (2011). Conservação de espécies silvestres com potencial de utilização em programas de pré-melhoramento na coleção base da EMBRAPA. Lopes, M. A., Fávero, A. P., Ferreira, M. A. J. F., Faleiro, F. G., Folle, F. M., Guimarães, E. P (EDS.). Pré-melhoramento de plantas: estado da arte e experiências de sucesso. Embrapa Informações tecnológicas, Brasília, DF. 102-122.

Published

08/10/2022

How to Cite

SOUZA, L. N. B. de .; DIAS, N. D. S. C. .; SILVEIRA, L. A. .; SILVA, T. S. S. .; SOARES, R. A. .; SANTOS, T. O. dos .; MEIRA, M. R. .; SANTOS, E. S. L. dos .; FALEIRO, F. G. .; CERQUEIRA-SILVA, C. B. M. Diversity and genetic structure of passion fruit (Passiflora spp.) based on markers resistance genes analogs. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 13, p. e334111334848, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i13.34848. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/34848. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences