Automation of DNA marker analysis for molecular breeding in crops: practical experience of a plant breeding company

Abstract

In modern plant breeding, DNA marker analyses are of increasing importance and, as the methods become more widely adopted, the capacity for high-throughput analyses at low cost is crucial for its practical use. Automation of the analysis processes is a way to meet these requirements. In order to achieve this, while keeping adequate flexibility in the analysis processes, Svalo¨f Weibull AB (SW) has developed a fully automated polymerase chain reaction system. It has been evaluated on barley and canola lines and is capable of analysing up to 2200 samples per day at a cost of 0,24 € per analysis for markerassisted selection and quality control of genetically modified organisms. A detailed description of this system is given, and improvements to the throughput and applications are discussed.

Marcadores moleculares na predição do sexo em plantas de mamoeiro

“…Os marcadores utilizados na validação foram: RAPD BC210 (Lemos et al, 2002), identificado em plantas femininas, hermafroditas e progênies autofecundadas da variedade Baixinho de Santa Amália; SCAR Cf, identificado em três cultivares de mamoeiro da Colômbia: Catira, ILS647 e ILS649 (Chaves-Bedoya & Nuñez, 2007); SCAR Napf, desenvolvido com uso de pools de DNA de plantas masculinas e femininas das variedades COII, Pusa Giant e Washington (Parasnis et al, 2000); SCAR SDP, desenvolvido por meio do uso das variedades Sunrise Solo e Waimanalo, linhagens nativas IK-2, IK-7, IK-10 e TK-5, originárias do Japão, bem como a Me-1, originária do México (Urasaki et al, 2002); e SCAR W11, identificado pela técnica de bulk segregante na população F 2 do cruzamento 'Sunrise Solo' x 'UH 365' (Deputy et al, 2002). Algumas características desses marcadores são descritas na Tabela 1.…”

“…As condições de amplificação seguiram as especificações dos autores que descreveram os marcadores (Parasnis et al, 2000;Deputy et al, 2002;Lemos et al, 2002;Urasaki et al, 2002;Chaves-Bedoya & Nuñez, 2007), sendo realizadas em termociclador PTC-100 (MJ Research).…”

“…Em todos os marcadores, as bandas estão presentes nas plantas hermafroditas e ausentes nas femininas (Parasnis et al, 2000;Deputy et al, 2002;Lemos et al, 2002;Urasaki et al, 2002;Chaves-Bedoya & Nuñez, 2007), o que indica a existência de ligação específica ao alelo M 2 (Hofmeyr, 1967). Assim, na análise dos dados, as plantas sabidamente femininas, que possuíam as marcas, foram consideradas como falso-positivas e as hermafroditas sem os alelos, como falso-negativas.…”

“…O avanço das pesquisas tem permitido resultados positivos, já que alguns marcadores do tipo SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) (Parasnis et al, 2000;Deputy et al, 2002;Urasaki et al, 2002;Chaves-Bedoya & Nuñez, 2007), RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) (Sondur et al, 1996;Deputy et al, 2002;Lemos et al, 2002;Urasaki et al, 2002), microssatélites (Parasnis et al, 1999) e AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) (Ma et al, 2004) foram desenvolvidos e podem ser utilizados para determinação precoce do sexo das plantas de mamoeiro. Desse modo, a ausência de falso-positivos e falso-negativos na genotipagem sexual é fator preponderante para a escolha de marcas adequadas à seleção assistida por marcadores, ainda na fase de mudas, antes do plantio.…”

“…De acordo com Paris & Carter (2000), existe a possibilidade de uma pessoa realizar uma triagem completa, desde a extração do DNA até as reações de PCR, em pelo menos 384 plântulas por dia. Dayteg et al (2007) apresentaram um sistema de genotipagem automática em cevada e canola capaz de analisar cerca de 2.200 amostras por dia a um custo aproximado de R$ 0,62 por análise. Ao considerar uma cultura implantada com espaçamento de 3,0x2,0 m, e uso de variedades com segregação de 2:1 entre plantas hermafroditas e femininas, o custo das análises por hectare seria de R$ 1.560,00.…”