Molecular analyses of group 1 late embryogenic abundant (Lea) genes in soybean (Glycine max (L.) Merr.)

The entire soybean Sle gene family was cloned and characterized. The five Sle genes (Sle1-5) could be divided into two classes based on sequence identity. Sle1-4 map to 4 different linkage groups. Sle1 and Sle5 are expressed weeks earlier in seed development than Sle2 and Sle3. Sle4 is a pseudogene. Maximal levels of Sle mRNA accumulate in the seeds, before desiccation had occurred, and decline rapidly upon seed imbibition. Desiccation does not induce Sle expression in seeds. Unlike most of its homologs, ABA is not necessary to induce Sle expression in cultured embryos and only moderately increases Sle mRNA levels. Sle expression is confined to embryo tissues and Sle mRNA accumulates at similar levels in both the embryo axis and in the cotyledons. Neither ABA nor desiccation induce expression of the Sle genes in vegetative tissues;The DNA sequence of the promoter region of four Sle genes was examined and several putative regulatory motifs were identified. Transcriptional fusion of the Sle1 promoter was able to drive GUS gene expression on both embryo and endosperm of transgenic tobacco seeds. Mutated versions of the Sle1 promoter were also analyzed. Neither the two G-box core or a third ACGT containing motif appeared to be major sites for proper promoter regulation in tobacco seeds. Rather, the Sphl box and its flanking CCACAT repeats play a major positive role on this response;Taken together these results suggest that an ABA-dependent transduction pathway, acting upon the G-box core motifs or on the proximal ACGT core, does not appear to be the main regulatory pathway controlling the Sle1 gene expression during soybean late embryo development. Therefore, other yet unknown pathway(s) acting upon the Sphl box and its flanking sequences CCACAT sequence is likely to play a major role in Sle1 promoter function

Multivariate analysis of resistance components to Asian rust in soybean genotypes

O objetivo deste trabalho foi detalhar os ciclos de infecção da Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. em genótipos de soja, para o estabelecimento de grupos de genótipos mais promissores para o uso como fontes de resistência à ferrugem. Os componentes do ciclo de infecção foram quantifi cados em 48 genótipos. Foram avaliados: tipo de lesão, intensidade de esporulação, severidade, número de lesões e de urédias e produtividade de urediniósporos. Pela análise de agrupamentos, formaram-se quatro grupos: A – desenvolveu a maior quantidade de doença; B – desenvolveu a menor quantidade de doença; C – baixa resistência inicial e D – alta resistência inicial. Os genótipos dos grupos B, C e D apresentaram lesões RB (“redish-brown”) e variaram quanto à resistência inicial, resistência tardia, intensidade de esporulação, estabilidade da resposta qualitativa, produtividade de urediniósporos e número de dias para atingir 50% da severidade máxima. Entreas variáveis analisadas, as que apresentaram importância prática foram as avaliações das respostas qualitativas e as de severidade. Esta última refl ete os efeitos combinados de resistência sobre todos os componentes da infecção e apresentam importância prática na diferenciação de genótipos, quanto à resistência à doença. Osgenótipos dos grupos B, C e D manifestaram resistência qualitativa e quantitativa, em diferentes graus, e promissores para serem utilizados como fontes de genes de resistência à ferrugem-asiática-da-soja.The objective of this study was to detail the infection cycles of Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. in soybean genotypes, in order to establish a group of the most promising genotypes for use as sourcesof resistance to Asian soybean rust. The infection cycle components were quantifi ed in 48 genotypes. The assessments consisted of: type of lesion, intensity of sporulation, severity, number of lesions and uredinias, and productivity of urediniospores. The cluster analysis formed four groups: A – developed the highest amount of disease; B – developed the lowest amount of disease; C – low initial resistance; and D – high initial resistance. All the genotypes of groups B, C and D had RB (redish-brown) lesions and varied for initial resistance, delayedresistance, intensity of sporulation, stability of the qualitative response, productivity of urediniospores, and number of days to reach 50% of the maximum severity. Qualitative responses and disease severity evaluations refl ect the combined effects of resistance on all the infection components and show practical importance in genotypes differentiation, regarding disease resistance. The genotypes of groups B, C and D presented qualitative and quantitative resistance, in different degrees, and they are promising genotypes as sources of resistance to Asian soybean rust

Marcadores RAPD para detecção de resistência à ferrugem-asiática-da-soja

The objectives of this work were to confirm the PI 459025 inheritance of resistance (Rpp4) to Asian soybean rust pathogen and to detect RAPD markers linked to this resistance gene in soybean populations. Through the cross of the distint parental lines PI 459025 x Coodetec 208, a population was obtained, whose F2 and F2:3 generations had their populations artificially infected and evaluated for the reaction to Phakopsora pachyrhizi, by lesion type classification (RB – resistant and TAN – susceptible). Using the phenotypic results, the bulked segregant analysis was performed and two DNA bulks were obtained from homozygous resistant and homozygous susceptible plants, respectively. Out of the 600 random RAPD primers analyzed, three were identified as polymorphic fragments related to resistance, between contrasting bulks and parents. Through chi-square test, confirmations were obtained for the monogenic inheritance, with complete dominance segregation for resistance to the pathogen, and the 3:1 segregation of band presence for the markers. The three markers are linked to the resistance locus, in repulsion phase, at 5.1, 6.3 and 14.7 cM from it, in the linkage group G, which was confirmed by using the microsatellite marker Satt288. These makers are promising in assisted selection for Asian soybean rust resistance.Os objetivos deste trabalho foram confirmar a herança da resistência da PI 459025 (Rpp4) à ferrugem-asiática-da-soja e identificar marcadores moleculares do tipo RAPD, ligados a este gene de resistência, em populações de soja. Pelo cruzamento dos genitores contrastantes PI 459025 x Coodetec 208 obteve-se uma população, cujas populações das gerações F2 e F2:3 foram artificialmente infectadas e avaliadas quanto à reação ao fungo Phakopsora pachyrhizi, pelo tipo de lesão (RB – resistente e TAN – suscetível). Com os resultados da avaliação fenotípica, dois "bulks" foram obtidos com DNA de plantas homozigóticas resistentes e suscetíveis, respectivamente, pela análise de "bulks" segregantes. De 600 iniciadores RAPD aleatórios, foram identificados três com fragmentos polimórficos entre os "bulks" e parentais contrastantes quanto à resistência. Pela análise do qui-quadrado, confirmaram-se: a herança monogênica, com dominância completa quanto à resistência ao patógeno, e a segregação 3:1 para a presença de banda dos três marcadores. Os três marcadores são ligados respectivamente a 5,1, 6,3 e 14,7 cM de distância do loco de resistência, em fase de repulsão no grupo de ligação G, o que foi confirmado pela utilização do marcador microssatélite Satt288. Estes marcadores são promissores na seleção assistida para resistência à ferrugem-asiática-da-soja

Somatic embryogenesis in soybean (Glycine max (l.) Merril)

Diversos fatores foram investigados a fim de se determinar uma metodologia para regeneração de plantas de soja (Glycine max (L.) Merrill) via embriogênese somática, tendo como base o germoplasma brasileiro de soja. Para isso, cotilédones imaturos foram cultivados in vitro sob diversas condições (regime hormonal, tipo e. concentração de açúcar, etc.). Foram avaliados os parâmetros referentes à embriogênese e a calogênese, assim como observações organográficas e anatômicas. Os resultados obtidos mostraram que altas concentrações (10-25 mg/l) de 2,4-D ou 2,4,5-T (11,5-17,5 mg/l), interrompem a ontogênese do embrióide no estádio globular de desenvolvimento, provavelmente por assegurar o estado meristemático das células. Baixas concentrações destas auxinas promoveram um desenvolvimento precoce dos embrióides. Nessas condições os embrióides eram em sua grande maioria morfologicamente anormais e não puderam ser convertidos em plântulas. A vacuolização precoce das células foi um dos eventos celulares associados a esse processo. Os embrióides tiveram origem multicelular a partir de células da epiderme e sub-epiderme do explante. A sacarose, em concentrações variando de 1,0 a 2,0% foi o açúcar que proporcionou maior eficiência de embriogênese. O processo de indução de embriogênese foi fortemente inibido pela irradiação do explante com raios ϒ. A adição de L-glutamina, L-prolina, caseína hidrolisada, extrato de malte ou extrato de levedura não estimulou a indução de embriogênese. A suplementação com ABA ou BA inibiu a indução de embriogênese e não favoreceu a maturação dos embrióides. As maiores eficiências de embriogênese foram obtidas cultivando-se os explantes na posição abaxial. Tanto a indução de embriogênese quanto a maturação dos embrióides foram fortemente afetadas pelo genótipo da planta doadora do explante. Não foi evidenciada a existência de interação entre genótipo e o meio de cultura (tipo e concentração de auxina). A luz favoreceu a indução de embriogênese, sob altas concentrações de auxina, mas inibiu completamente a maturação dos embrióides. Os embrióides induzidos pelo 2,4,5-T apresentaram uma maior frequência de maturação. Com base nesses resultados foi proposto um protocolo reproduzível para regeneração de plântulas assim como um modelo de origem dos embrióides. A aplicação dessa metodologia na obtenção de somaclones e de plantas de soja transgênicas foi discutida.Several factors were studied in order to stabilish a methodology for soybean Glycine max (L.) Merrill) plant regeneration through somatic embryogenesis, im Brazilian soybean germplasm. Immature cotyledons were cultured in vitro, under several conditions (type and concentrations of plant regulators, sugars, etc.). Parameters of embryogenesis, callus formation, morphological and anatomical observations were assessed qualitative and quantitatively. The results threin analysed showed that high concentrations (10-25 mg/l) of 2,4-D or 2,4,5-T (11,5-17,5 mg/l) 2,4,5-T suspended embryoid ontogenesis at the globular stage, probably by maintaining the meristematic state of the cell. Low auxin concentrations promoted premature embryo development. In this condition, mostly embryoids were morphological abnormal and could not be converted into plantlets. Early vacuolation of the cells was an event associated with this process. Somatic embryos had multicellular origin from epidermal and su-epidermal explant cells. Concentrations of sucrose ranging from 1.0 to 2.0% presented the highest embryogenesis efficiency. The process of embryogenesis induction was strongly inhibited by explant gamma rays irradiation. Addition of L-glutamine, L-proline, casein hydrolysate, malt extract, or yeast extract to culture medium, did not enhance embryonic induction. Medium supplementation with ABA or BA inhibited embryogenesis induction and did not favour embryoid maturation. The highest embryogenesis efficiency was obtained culturing the explants with the abaxial surface in contact with the medium Either embryogenesis induction and embryoid maturation was strongly influenced by the genotype of the explant donor plant. It was not found any interaction between genotype and culture medium. The presence of light favoured embryogenesis induction, under high auxin concentration, but completely supressed embryoid maturation. Embryoids formed by the addition of 2,4,5-T showed a high maturation frequency. Regarding these results, a reproducible procedure for plantlet regeneration was proposed, as well as a model for embryoid origin. The potential application of this metodolog in the obtention of somaclones and transgenic soybean plants is discussed

Marcadores RAPD para detecção de resistência à ferrugem-asiática-da-soja

Os objetivos deste trabalho foram confirmar a herança da resistência da PI 459025 (Rpp4) à ferrugem-asiática-da-soja e identificar marcadores moleculares do tipo RAPD, ligados a este gene de resistência, em populações de soja. Pelo cruzamento dos genitores contrastantes PI 459025 x Coodetec 208 obteve-se uma população, cujas populações das gerações F2 e F2:3 foram artificialmente infectadas e avaliadas quanto à reação ao fungo Phakopsora pachyrhizi, pelo tipo de lesão (RB - resistente e TAN - suscetível). Com os resultados da avaliação fenotípica, dois bulks foram obtidos com DNA de plantas homozigóticas resistentes e suscetíveis, respectivamente, pela análise de bulks segregantes. de 600 iniciadores RAPD aleatórios, foram identificados três com fragmentos polimórficos entre os bulks e parentais contrastantes quanto à resistência. Pela análise do qui-quadrado, confirmaram-se: a herança monogênica, com dominância completa quanto à resistência ao patógeno, e a segregação 3:1 para a presença de banda dos três marcadores. Os três marcadores são ligados respectivamente a 5,1, 6,3 e 14,7 cM de distância do loco de resistência, em fase de repulsão no grupo de ligação G, o que foi confirmado pela utilização do marcador microssatélite Satt288. Estes marcadores são promissores na seleção assistida para resistência à ferrugem-asiática-da-soja.The objectives of this work were to confirm the PI 459025 inheritance of resistance (Rpp4) to Asian soybean rust pathogen and to detect RAPD markers linked to this resistance gene in soybean populations. Through the cross of the distint parental lines PI 459025 x Coodetec 208, a population was obtained, whose F2 and F2:3 generations had their populations artificially infected and evaluated for the reaction to Phakopsora pachyrhizi, by lesion type classification (RB - resistant and TAN - susceptible). Using the phenotypic results, the bulked segregant analysis was performed and two DNA bulks were obtained from homozygous resistant and homozygous susceptible plants, respectively. Out of the 600 random RAPD primers analyzed, three were identified as polymorphic fragments related to resistance, between contrasting bulks and parents. Through chi-square test, confirmations were obtained for the monogenic inheritance, with complete dominance segregation for resistance to the pathogen, and the 3:1 segregation of band presence for the markers. The three markers are linked to the resistance locus, in repulsion phase, at 5.1, 6.3 and 14.7 cM from it, in the linkage group G, which was confirmed by using the microsatellite marker Satt288. These makers are promising in assisted selection for Asian soybean rust resistance

Análise multivariada dos componentes da resistência à ferrugem-asiática em genótipos de soja Multivariate analysis of resistance components to Asian rust in soybean genotypes

O objetivo deste trabalho foi detalhar os ciclos de infecção da Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. em genótipos de soja, para o estabelecimento de grupos de genótipos mais promissores para o uso como fontes de resistência à ferrugem. Os componentes do ciclo de infecção foram quantificados em 48 genótipos. Foram avaliados: tipo de lesão, intensidade de esporulação, severidade, número de lesões e de urédias e produtividade de urediniósporos. Pela análise de agrupamentos, formaram-se quatro grupos: A - desenvolveu a maior quantidade de doença; B - desenvolveu a menor quantidade de doença; C - baixa resistência inicial e D - alta resistência inicial. Os genótipos dos grupos B, C e D apresentaram lesões RB ("redish-brown") e variaram quanto à resistência inicial, resistência tardia, intensidade de esporulação, estabilidade da resposta qualitativa, produtividade de urediniósporos e número de dias para atingir 50% da severidade máxima. Entre as variáveis analisadas, as que apresentaram importância prática foram as avaliações das respostas qualitativas e as de severidade. Esta última reflete os efeitos combinados de resistência sobre todos os componentes da infecção e apresentam importância prática na diferenciação de genótipos, quanto à resistência à doença. Os genótipos dos grupos B, C e D manifestaram resistência qualitativa e quantitativa, em diferentes graus, e promissores para serem utilizados como fontes de genes de resistência à ferrugem-asiática-da-soja.The objective of this study was to detail the infection cycles of Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. in soybean genotypes, in order to establish a group of the most promising genotypes for use as sources of resistance to Asian soybean rust. The infection cycle components were quantified in 48 genotypes. The assessments consisted of: type of lesion, intensity of sporulation, severity, number of lesions and uredinias, and productivity of urediniospores. The cluster analysis formed four groups: A - developed the highest amount of disease; B - developed the lowest amount of disease; C - low initial resistance; and D - high initial resistance. All the genotypes of groups B, C and D had RB (redish-brown) lesions and varied for initial resistance, delayed resistance, intensity of sporulation, stability of the qualitative response, productivity of urediniospores, and number of days to reach 50% of the maximum severity. Qualitative responses and disease severity evaluations reflect the combined effects of resistance on all the infection components and show practical importance in genotypes differentiation, regarding disease resistance. The genotypes of groups B, C and D presented qualitative and quantitative resistance, in different degrees, and they are promising genotypes as sources of resistance to Asian soybean rust