Assessment of SNPs associated with the decolorization of special beans for export and domestic consumption

O feijoeiro comum apresenta grãos de cores, formas e tamanhos variados. Existem os feijões especiais, com grãos grandes e coloridos. Estes feijões, podem apresentar perda de cor durante o processamento térmico, importante problema para a industrialização e comercialização. Ainda não foi possível elucidar a variação na sensibilidade ao processamento térmico durante a industrialização, que causa a perda de cor no grão cozido e deprecia sua qualidade física. Assim, o objetivo da pesquisa foi caracterizar e validar marcadores SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) para a característica de descoloração em variedades de feijões especiais. Para o sequenciamento e avaliação dos SNPs foram usados primeiramente 21 genótipos de feijão, sendo oito de origem Andina e 13 de origem Mesoamericana. Depois mais 20 genótipos de origem Andina foram plantados totalizando assim 41 genótipos (28 Andinos e 13 Mesoamericanos) na análise final. Os genótipos foram avaliados quanto ao polimorfismo de SNPs e desbotamento dos grãos após-cozimento, visando ampliar a base de materiais genéticos avaliados. Assim, sementes de 41 genótipos de feijões especiais foram semeadas em casa de vegetação para a multiplicação. Folhas trifoliadas jovens foram coletadas para extração de DNA, que foram usadas para o sequenciamento e alinhamento dos 21 genótipos, no intuito de encontrar os SNPs associados à perda de cor dos grãos. Sete regiões foram sequenciadas contendo SNPs-alvos, previamente identificados na literatura como associados à descoloração em germoplasma de feijão preto de origem Andina. Os grãos foram avaliados quanto ao parâmetro de diferença de cor (ΔE) antes e depois do cozimento. por método similar ao processo industrial para enlatamento de grão pré-cozido. Os resultados do sequenciamento revelaram quatro SNPs para as sete regiões avaliadas. Os valores de ΔE variaram entre 4,23 e 22,49 para os feijões Andinos (menor valor para Montcalm), e de 5,63 (BRS FP 403) a 9,35 (BRS Campeiro) para os Mesoamericanos. Somente para os feijões Andinos foram identificadas associações do SNP com os menores valores de ∆Ε. Para esses SNPs foram desenvolvidas sondas TaqMan, as quais foram avaliadas com uma amostragem ampliada de feijões caracterizados quanto ao ∆Ε. Dois com grande potencial para seleção indireta de genótipos de feijão associados a menores valores de ∆Ε, confirmados por meio de regressão linear simples (p-valor ≤ 0,01 p-valor ≤ 0,01) p-valor ≤ 0,01 p-valor ≤ 0,01). Esses SNPs serão incorporados na rotina da seleção assistida por marcadores junto ao programa de melhoramento genético de feijão para a seleção de genótipos de origem andina com menor descoloração de grãos no processamento térmico industrial. The common bean has grains of different colors, shapes and sizes. There are special beans, with large, colorful beans. These beans may show color loss during thermal processing, an important problem for industrialization and commercialization. It has not yet been possible to elucidate the variation in sensitivity to thermal processing during industrialization, which causes color loss in the cooked grain and depreciates its physical quality. Thus, the objective of the research was to characterize and validate SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) markers for the discoloration characteristic in special bean varieties. For the sequencing and evaluation of the SNPs, 21 bean genotypes were used first, eight of Andean origin and 13 of Mesoamerican origin. Then another 20 genotypes of Andean origin were planted, thus totaling 41 genotypes (28 Andean and 13 Mesoamerican) in the final analysis. The genotypes were evaluated for polymorphism of SNPs and fading of post-cooking grains, aiming to expand the base of evaluated genetic materials. Thus, seeds of 41 special bean genotypes were sown in a greenhouse for multiplication. Young trifoliate leaves were collected for DNA extraction, which were used for the sequencing and alignment of the 21 genotypes, in order to find the SNPs associated with grain color loss. Seven regions were sequenced containing target SNPs, previously identified in the literature as associated with discoloration in Andean black bean germplasm. The grains were evaluated for the color difference parameter (ΔE) before and after cooking. by a method similar to the industrial process for canning pre-cooked grain. The results of the sequencing revealed four SNPs for the seven regions evaluated. The ΔE values varied between 4.23 and 22.49 for Andean beans (lowest value for Montcalm), and from 5.63 (BRS FP 403) to 9.35 (BRS Campeiro) for Mesoamericans. Only for Andean beans, associations of the SNP with the lowest values of ∆Ε were identified. For these SNPs, TaqMan probes were developed, which were evaluated with an extended sampling of beans characterized in terms of ∆Ε. Two SNPs were identified with great potential for indirect selection of bean genotypes associated with lower values of ∆Ε, confirmed by simple linear regression (p-value ≤ 0.01). These SNPs will be incorporated into the marker-assisted selection routine within the bean breeding program for the selection of Andean genotypes with less grain discoloration in industrial thermal processing. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq