Número cromossômico e conteúdo de DNA nuclear em espécies do gênero Amaranthus (Amaranthaceae)

The objective of this work was to determine the chromosome number and nuclear DNA content of five species of the genus Amaranthus, which commonly occur in Brazil. Metaphase chromosomes were obtained through the flame drying technique and stained with 5% Giemsa, and DNA content was determined by flow cytometry. 2n=32 chromosomes were observed in A. hybridus and 2n=34 in the other studied species, indicating the occurrence of descendant dysploidy. The nuclear DNA content ranged from 1.28 to 1.79 pg, and A. deflexus had the highest value.O objetivo deste trabalho foi determinar o número de cromossomos e o conteúdo de DNA nuclear em cinco espécies do gênero Amaranthus, de ocorrência comum no Brasil. Cromossomos metafásicos foram obtidos pela técnica de secagem à chama e corados com Giemsa 5%, e o conteúdo de DNA foi determinado por citometria de fluxo. Observou-se 2n=32 cromossomos em A. hybridus e 2n=34 nas demais espécies estudadas, o que é indicativo de ocorrência de disploidia descendente. O conteúdo de DNA nuclear variou de 1,28 a 1,79 pg, e A. deflexus apresentou o maior valor

Caracterização de sementes, determinação do tamanho do genoma e contagem cromossômica de Amaranthus cruentus, A. viridis e do híbrido interespecífico

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017.Os grãos de amaranto (Amaranthus cruentus) são altamente nutritivos e contém elevados teores de cálcio e ferro. O amaranto apresenta alto poder energético, fácil digestão e pode ser utilizado em farinhas especiais, livres de glúten, ampliando o mercado de produtos nutritivos para celíacos. Estudos conduzidos pela Universidade de Brasília em campo de produção de A. cruentus, cultivar BRS Alegria, infestado com a espécie silvestre invasora A. viridis, evidenciou a presença de plantas diferenciadas e com características intermediárias entre as duas espécies. Desta forma, estudos têm sido conduzidos para confirmar a ocorrência de cruzamento interespecífico e a produção de híbridos de interesse para o melhoramento genético de A. cruentus. Hibridação interespecífica é uma importante ferramenta que possibilita a introgressão de genes de interesse em espécies cultivadas, ampliando variabilidade genética. O presente estudo teve como objetivo avaliar as características biométricas e germinativas das sementes de A. viridis, A. cruentus e seu provável híbrido interespecífico. Para tanto foram avaliadas sementes coletadas de 36 plantas de A. viridis, A. cruentus e do híbrido entre elas colhidas em 2015, na área experimental da Fazenda Água Limpa, Universidade de Brasília. As plantas híbridas apresentavam em sua morfologia combinação de características e de sementes da respectiva espécie cultivada e silvestre, dentre elas, destacaram-se a mancha na folha, típica de A. viridis, a coloração vermelha do caule e da inflorescência, típicos de A. cruentus, ramificação da inflorescência típica de A. viridis. As sementes foram obtidas por trilha manual, secadas para atingir 13 % de umidade e armazenadas em câmara fria. Realizou-se a biometria das sementes com o auxílio de lupa Leica EZ4 HD e do programa LAS EZ (Leica Aplication Suite, versão 3.2.1). Foram determinados o comprimento, largura e a espessura de 50 sementes de cada uma das 36 plantas, sendo o comprimento da semente medido a partir do hilo em direção à extremidade oposta. Para o peso de mil sementes foi realizada a contagem, ao acaso, de oito repetições de 100 sementes, pesadas em balança analítica e calculando-se a variância, o desvio padrão e o coeficiente de variação dos valores obtidos nas pesagens. Para os testes de germinação, e índice de velocidade de germinação (IVG) foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes de cada tratamento, semeadas em duas folhas de papel mata borrão (germitest), com três vezes o seu peso em água destilada, colocados no interior de caixas plásticas do tipo gerbox. As caixas foram mantidas em câmara de germinação tipo B.O.D. regulada a temperatura de 20°C. Os resultados obtidos demonstraram que existe alta variabilidade entre as 36 plantas, pois apresentaram diferença significativa no comprimento e espessura das sementes para todos os indivíduos avaliados. A estimativa do tamanho do genoma foi realizada por citometria de fluxo, utilizando-se tampão Marie e Pisum sativum, como padrão interno de referência. Cromossomos metafásicos foram obtidos por fragmentos de pontas de raízes com aproximadamente 5 mm de comprimento, correspondente ao meristema radical dos tratamentos controle (Amaranthus cruentus cv BRS Alegria e A. viridis) e do híbrido interespecífico, para análise de ploidia, utilizando-se citometria de fluxo. O peso de mil sementes variou entre 354,3 e 923,7 mg, verificando-se correlação positiva entre coloração e o peso de mil sementes, sendo que as plantas com sementes escuras apresentaram sementes mais leves, quando comparadas com aquelas de sementes claras, típicas de A. cruentus. A germinação também apresentou efeitos ligados a coloração da semente, onde as sementes escuras apresentaram uma germinação tardia, por provável impermeabilidade da testa. Os valores do conteúdo de DNA variaram de 0,99 pg a 1,27 pg, sem apresentar diferença estatística. A amostra 21 apresentou menor conteúdo de DNA em uma de suas repetições, entretanto ao realizar a contagem cromossômica apresentou 2n = 34, igualmente a A. cruentus e A. viridis. A obtenção de híbridos férteis sugere que as espécies A. cruentus e A. viridis apresentam proximidade genômica. Estudos adicionais se fazem necessários para elucidar a relação entre as espécies e possível uso no melhoramento genético.Grains of amaranth (Amaranthus cruentus) are highly nutritious and contain high levels of calcium and iron. Amaranth has high energetic power, easy digestion and can be used in special flours, gluten-free, expanding the market of nutritious products for celiacs. Studies carried out by the University of Brasília in A. cruentus production field, BRS Alegria, infested with the invasive wild species A. viridis, evidenced the presence of differentiated plants with intermediate characteristics between the two species. Studies have been conducted to confirm the occurrence of interspecific crosses and the production of hybrids of interest for the genetic improvement of A. cruentus. Interspecific hybridization is an important tool that allows introgression of genes of interest in cultivated species, increasing genetic variability. The present study aimed to evaluate the biometric and germinative characteristics of A. viridis, A. cruentus and its probable interspecific hybrid. Seeds collected from 36 plants of A. viridis, A. cruentus and from the hybrid harvested in 2015, in the experimental area of Fazenda Água Limpa, University of Brasília, were evaluated. Hybrid plants had a combination of characteristics and seeds of the respective cultivated and wild species, such as A. viridis leaf spot, red stem and inflorescence, typical of A. cruentus, ramification of the typical A. viridis inflorescence. The seeds were threshed by hand, dried to 13% humidity and stored in a cold room. Seed biometry was performed using the Leica EZ4 HD magnifier and the LAS EZ program (Leica Aplication Suite, version 3.2.1). The length, width and thickness of 50 seeds of each of the 36 plants were determined, the length of the seed being measured from the wire towards the opposite end. For the weight of one thousand seeds, we counted, at random, eight replicates of 100 seeds, weighed in analytical balance and calculating the variance, the standard deviation and the coefficient of variation of the values obtained in the weighings. For germination and germination rate (IVG) tests, four replicates of 50 seeds of each treatment were used, sown on two sheets of germitest paper, with three times their weight in distilled water, placed in the Interior of gerbox plastic boxes. The boxes were kept in a germinating chamber (B.O.D.) Regulated at a temperature of 20 ° C. The results showed that there is a high variability among the 36 plants, as they showed a significant difference in seed length and thickness for all individuals evaluated. Genome size estimation was performed by flow cytometry, using the Marie and Pisum sativum buffer, as the internal reference standard. The metaphase chromosomes were obtained by fragments of root tips approximately 5mm long, corresponding to the radical meristem of the control treatments (Amaranthus cruentus cv BRS Alegria and A. viridis) and of the interspecific hybrid, for ploidy analysis, using flow. The one thousand seed weight ranged from 354.3 to 923.7 mg, with a positive correlation between staining and the weight of one thousand seeds. The seeds with dark testa presented lighter seeds when compared to those with light color testa, Typical of A. cruentus. The germination also showed effects related to seed coloration, where the dark seeds had late germination, due to probable impermeability of testa. The values of the DNA content varied from 0.99pg to 1.27pg, without presenting statistical difference. Sample 21 had the lowest DNA content in one of its replicates. However, when performing the chromosome count, it was 2n = 34, similarly to A. cruentus and A. viridis. The fertile hybrids suggest that A. cruentus and A. viridis present genomic proximity. Further studies are needed to elucidate the relationship between species and possible use in breeding

Caracterização citogenética de três espécies de bambu nativas da América do Sul: Guadua chacoensis (Rojas) Londoño & P.M. Peterson, Guadua angustifolia Kunth e Chusquea tenella Nees (Poaceae)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, 2017.Os bambus (Poaceae: Bambusoideae) são gramíneas perenes, de múltiplas utilidades, principalmente como produto florestal não-madeireiro, sendo a única linhagem da família a se diversificar em hábitat florestal. A subfamília é composta por 120 gêneros e 1.641 espécies, distribuídas entre as tribos Olyreae (bambus herbáceos), Arundinarieae (bambus lenhosos temperados) e Bambuseae (bambus lenhosos tropicais), apresentando vasta distribuição mundial. A tribo Bambuseae é dividida em duas linhagens distintas, de origem paleo? e neotropical. O grupo neotropical é composto por 373 espécies distribuídas em 20 gêneros, onde o Brasil constitui o principal centro de diversidade e endemismo de espécies. Apesar das múltiplas utilidades dos bambus, o uso comercial destas plantas não é amplamente difundido no país, diferentemente de países asiáticos. Recentemente, foi estabelecida uma nova lei no Brasil que vem estimulando o cultivo desta gramínea, intitulada "Política Nacional de Incentivo à Gestão Sustentável e Cultivo de Bambu (PNMCB)". O presente trabalho foi desenvolvido por meio do projeto multidisciplinar e interinstitucional denominado ?Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável da Cadeia Produtiva do Bambu no Sul do Brasil? (CNPq/2013), que tem como objetivo identificar e superar gargalos científicos e tecnológicos limitantes para a cadeia produtiva de bambus. As espécies selecionadas para o estudo foram Guadua chacoensis e G. angustifolia, cujos colmos tem grande potencial de uso na construção civil, e Chusquea tenella, principal representante da tribo Bambuseae na Ilha de Santa Catarina. A história evolutiva de um determinado grupo taxonômico pode ser acessada pela comparação entre características citogenéticas, como o cariótipo e tamanho do genoma. Com isso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o cariótipo das três espécies selecionadas através da determinação do número cromossômico somático (2n), número e localização de bandas heterocromáticas e de sítios de DNAr 5S e 45S, determinação do nível de ploidia, assim como a estimativa do tamanho do genoma. Ambas as espécies de Guadua apresentaram 2n=46, enquanto que em C. tenella foram observados 2n=44 cromossomos, sendo este o primeiro registro para a última espécie. Os cariótipos das três espécies se mostraram estáveis, onde o bandeamento com fluorocromos revelou um par de bandas CMA+/DAPI-, e a FISH revelou um par de sítios de cada família de DNAr, estes ocorrendo em cromossomos distintos. Os sítios de DNAr 45S se encontraram colocalizados com o par de bandas CMA+/DAPI- nas três espécies estudadas. A citometria de fluxo estimou o tamanho do genoma de G. chacoensis em 3,98 pg DNA/2C, G. angustifolia em 3,99 pg DNA/2C e de C. tenella em 4,77 pg DNA/2C, sendo o primeiro registro para G. chacoensis e para o gênero Chusquea. Em gramíneas, considera-se que a variação no tamanho do genoma não esteja relacionada ao número cromossômico em geral, mas à porção de DNA repetitivo. As marcações citogenéticas empregadas revelaram que as espécies são paleopoliploides diploidizados. Os mecanismos putativamente envolvidos na evolução do cariótipo das espécies são discutidos, bem como a escolha das possíveis técnicas a serem empregadas para a confirmação da condição indicada de diploidização.Abstract : Bamboos (Poaceae: Bambusoideae) are perennial grasses of multipurpose, mainly as non-timber forest product, being the only lineage of the family to diversify in forest habitat. The subfamily is composed of 120 genera and 1,641 species, distributed among the tribes Olyreae (herbaceous bamboos), Arundinarieae (temperate woody bamboos) and Bambuseae (tropical woody bamboos), with a worldwide distribution. The tribe Bambuseae is divided in two distinct lineages, which have paleo- and neotropical origin. The neotropical group encompass 373 species distributed in 20 genera, where Brazil is the main center of diversity and endemism of species. Despite the multiple uses of the bamboos, the commercial use of these plants is not widespread in this country, unlike in Asian countries. Recently, a new law was established in Brazil in order to stimulates the bamboo productive chain, entitled ?National Policy of Encouragement to Sustainable Management and Cultivation of Bamboo (PNMCB)". The present work was developed through the multidisciplinary and interinstitutional project called "Technologies for the Sustainable Development of the Bamboo?s Productive Chain in the South Brazil" (CNPq/2013), which aims to identify and overcome limiting scientific and technological bottlenecks for the productive chain of bamboo. The selected species for the study were Guadua chacoensis and G. angustifolia, which culms have great potential of use in the civil construction, and Chusquea tenella, principal element of the tribe Bambuseae at Santa Catarina?s Island. The evolutionary history of a given taxonomic group can be accessed by comparing cytogenetic features such karyotype and genome size. Thus, the objective of this research was to characterize the karyotype of the three-selected species through determination of somatic chromosome number (2n), number and location of heterochromatic bands and 5S and 45S rDNA sites, determination of ploidy level, as well as genome size estimation. Both Guadua species presented 2n = 46, while C. tenella showed 2n = 44 chromosomes, being the first record for this last species. The karyotypes of the three species were shown stable, where the fluorochrome banding revealed a pair of bands CMA+/DAPI-, and FISH revealed a pair of sites from each rDNA family, occurring on distinct chromosomes. The 45S rDNA sites were colocalized with the pair of bands CMA+/DAPI- in the three species. Flow cytometry estimated the genome size of G. chacoensis in 3.98 pg DNA/2C, G. angustifolia in 3.99 pg DNA/2C and of C. tenella in 4.77 pg DNA/2C, being the first record for G. chacoensis and for the genus Chusquea. In grasses, it is considered that the variation in genome size is not overall related to chromosome number, but to the portion of repetitive DNA. The cytogenetic markers revealed that the species are diploidized paleopolyploids. The putative mechanisms involved in the karyotype evolution of the species are discussed, as well as the choice of possible techniques to be employed to confirm the indicated diploidization condition