Reconstrução da base genética de cultivares de soja utilizando Grafos de Recombinação Ancestral

A base genética da soja cultivada é reconhecidamente estreita, refletindo o uso recorrente de um número reduzido de ancestrais nos programas de melhoramento. Tradicionalmente, a contribuição genética de ancestrais é estimada por registros genealógicos (pedigrees), por meio de coeficientes de identidade por descendência (Identity by Descent – IBD), que representam o relacionamento genético esperado entre indivíduos. Entretanto, essa abordagem não considera diretamente a variação decorrente dos processos de recombinação, segregação e seleção ao longo das gerações. A estimativa do IBD observado requer a inferência da transmissão efetiva de segmentos genômicos dos ancestrais para seus descendentes. Mais recentemente, os Grafos de Recombinação Ancestral (Ancestral Recombination Graphs – ARGs) têm sido empregados para reconstruir genealogias locais, integrando eventos de recombinação e coalescência e permitindo inferir relações ancestrais ao longo do genoma. O objetivo deste trabalho foi utilizar ARGs para estimar a contribuição genômica de 45 ancestrais fundadores, previamente descritos, para a base genética de 331 cultivares brasileiras de soja. Foram analisados dados genotípicos obtidos com o Illumina Infinium SoySNP50K BeadChip, totalizando 39.948 SNPs avaliados em 434 acessos de soja. Destes, 389 eram cultivares (331 brasileiras, 55 estadunidenses e 3 japonesas) e 45 eram acessos fundadores, incluindo 21 cultivares estadunidenses e 24 landraces, predominantemente de origem chinesa e japonesa. Os genótipos foram faseados com o software Beagle v5.4. Em seguida, árvores locais foram inferidas para cada cromossomo utilizando a biblioteca ARG-Needle v1.1.0, convertidas para o formato tree sequence e analisadas com a biblioteca tskit v1.0.1. Para cada árvore local, foi identificado o ancestral fundador que compartilhava o ancestral comum mais recente (MRCA) com cada cultivar. Os comprimentos dos segmentos atribuídos a cada fundador foram somados e convertidos em porcentagem do comprimento total do genoma, permitindo estimar a contribuição genômica de cada ancestral para as cultivares analisadas. As estimativas revelaram elevada concentração da base genética em um número reduzido de fundadores. CNS (PI548445), S-100 (PI548488), Roanoke (PI548485), PI54610 e Tokyo (PI548493) apresentaram as maiores contribuições médias (35,1%, 13,6%, 6,6%, 3,6% e 2,9%, respectivamente), totalizando 61,8% da base genética das cultivares avaliadas. Apenas 11 dos 45 fundadores (24,4%) corresponderam a 75,6% da contribuição genômica total. Entre as 389 cultivares, CNS foi identificado como o principal ancestral em 343 (88,2%), seguido por Lincoln (22), S-100 (14), Mandarin (10) e Roanoke (4). Nas 331 cultivares brasileiras, CNS foi o principal ancestral em 330 (99,7%), sendo ‘Alta’ a única exceção, com Mandarin (PI548378) como ancestral predominante e contribuição estimada de 26,2%. Os resultados corroboram estudos anteriores ao recuperar os cinco principais ancestrais fundadores previamente descritos para as cultivares brasileiras de soja (CNS, S-100, Roanoke, Tokyo e PI54610), diferindo apenas na ordem relativa de contribuição entre Tokyo e PI54610. Esses achados demonstram que a inferência de ARGs é uma abordagem eficiente para estimar diretamente a contribuição genômica desses ancestrais com base na história evolutiva do genoma.