Reactive Oxygen Species and Antioxidant Enzymes Involved in Plant Tolerance to Stress

Plants are continuously exposed to several stress factors in field, which affect their production. These environmental adversities generally induce the accumulation of reactive oxygen species (ROS), which can cause severe oxidative damage to plants. ROS are toxic molecules found in various subcellular compartments. The equilibrium between the production and detoxification of ROS is sustained by enzymatic and nonenzymatic antioxidants. Due to advances in molecular approaches during the last decades, nowadays it is possible to develop economically important transgenic crops that have increased tolerance to stresses. This chapter discusses the oxidative stress and damage to plants. In addition, it reports the involvement of antioxidant enzymes in the tolerance of plants to various stresses

Melhoramento por haplodiploidização androgenética: variação genotípica no tamanho das anteras e no estágio de desenvolvimento dos micrósporos em aveia

Oat (Avena spp.) is poorly responsive to the haplodiploidization process, which leads to the production of homozygous lines in one step, increasing breeding efficiency. Androgenetic haploids in small grain cereal crops are obtained from microspores cultured at the mononucleate stage, which can be identified by the size of anthers. In order to identify the appropriate anther size for in vitro culture, microspore cytological analyses were made in Avena sativa cultivars UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout and Avena sterilis CAV 3361, cultivated in growth chamber under controlled light and temperature conditions. Variation was observed within and among genotypes for anther size at each microspore developmental stage and according to the position of spikelets in the panicle. Architecture variation in panicle shape and non-linear microsporogenesis maturation increased the challenge of identifying potentially androgenetic oat anthers. Cytological screening before culture is critical in identifying microspores at the right stage for oat androgenesis.A aveia (Avena spp.) tem sido pouco responsiva à haplodiploidização, um processo que aumenta a eficiência da seleção no melhoramento por gerar, em uma etapa, linhas puras homozigóticas. A fase mononucleada do micrósporo é critica para o sucesso da androgênese in vitro nos cereais de inverno e, em geral, pode ser inferida pelo tamanho da antera. Foram medidas anteras e analisados citológicamente micrósporos das cultivares de Avena sativa UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout e da linhagem CAV 3361 de Avena sterilis, cultivadas em câmaras de crescimento sob temperaturas dia-noite variando de 16ºC a 9ºC e 12 horas de intensidade luminosa de 300 mol m-2 s-1. O tamanho das anteras em cada fase de desenvolvimento dos micrósporos variou significativamente entre genótipos e de acordo com a região de inserção das espiguetas na panícula. A variação na arquitetura da panícula e a maturação não linear das espiguetas aumentam as dificuldades para a identificação das anteras potencialmente androgenéticas e podem explicar, em parte, os baixos resultados da androgênese na aveia. Os dados mostram a necessidade de uma análise citológica prévia para auxiliar a determinar a fase ideal de desenvolvimento dos micrósporos potencialmente responsivos à cultura de anteras, para o uso da androgenese na aveia

Índice meiótico e viabilidade do pólen em linhagens sintéticas de trigo em comparação com cultivares comerciais de T. aestivum

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Validation of molecular markers associated to leaf rust resistance genes in wheat

O objetivo deste trabalho foi validar marcadores moleculares previamente associados a genes que conferem resistência à ferrugem-da-folha, em genótipos brasileiros de trigo. Cinco marcadores STS e SCAR, identifi cados como associados aos alelos de resistência dos genes Lr1, Lr9, Lr10 e Lr24, foram avaliados por PCR, em 25 genótipos de trigo com conhecida presença ou ausência desses alelos. O marcador STS, associado ao alelo de resistência do gene Lr1, não foi efi ciente em identifi car genótipos brasileiros que possuem este alelo de resistência. Os marcadores STS e SCAR, associados a Lr9, Lr10 e Lr24, foram efi cientes na identifi caçãode plantas que possuem o alelo de resistência desses genes, e podem ser utilizados na seleção por marcadores da resistência à ferrugem-da-folha, em genótipos brasileiros de trigo.The objective of this work was to validate molecular markers previously associated to leaf rust resistance genes in Brazilian wheat genotypes. Five STS and SCAR markers identifi ed as associated to theresistance alleles of the genes Lr1, Lr9, Lr10 and Lr24 were tested by PCR in 25 Brazilian wheat genotypes with known presence or absence of these alleles. The STS marker associated to Lr1 was not effi cient in identifyingBrazilian genotypes carrying its resistance allele. The STS and SCAR markers associated to Lr9, Lr10 and Lr24 are effi cient in identifying plants carrying the resistance alleles for these genes, and therefore, can be usedfor marker-assisted selection of leaf rust resistance in Brazilian wheat genotypes

Atividade isoenzimática em plantas de trigo infectadas com o vírus SBWMV

The aim of this work was to elucidate the effect of the Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV) on the activity and on the isoenzymatic expression of esterases, peroxidases, and aspartate aminotranferases in wheat plants. Biochemical analyses were carried out for four cultivars and one line of wheat, 45 days after emergence with different levels of resistance to SBWMV: BRS Guabiju, BRS 194, BRS 179, BR 23 and PF 980524. In general, intra and interpopulation differences in quality and quantity were detected, when comparing plants with and without symptoms of SBWMV. Nine band patterns were determined in both situations for esterase. To peroxidase and aspartato aminotransferase, three band patterns were detected for both conditions. Eletrophoretic patterns of SBWMV infected plants were observed, when compared with noninfected ones, notably for esterase, which provides a more precise identification of cell metabolic condition.O objetivo deste trabalho foi elucidar a atividade e a expressão isoenzimática das esterases, das peroxidases e das aspartato aminotransferases em função da infecção de plantas de trigo pelo Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV). Foram analisadas, aos 45 dias após a emergência, quatro cultivares e uma linhagem de trigo, com diferentes níveis de resistência ao SBWMV: BRS Guabiju, BRS 194, BRS 179, BR 23 e PF 980524. De modo geral, ocorreram diferenças qualitativas e quantitativas intra e interpopulacional, quando comparadas plantas assintomáticas e sintomáticas ao SBWMV. Para o sistema esterase, nove padrões de bandas foram determinados e para peroxidase e aspartato aminotransferase foram detectados três padrões de bandas, para ambas as condições. Padrões eletroforéticos foram observados para plantas infectadas, quando comparadas com as não infectadas, destacando-se a atividade da esterase, o que permitiu identificar com maior precisão o estado metabólico e diferenciado das células

Tolerância ao alumínio em genótipos de cereais de inverno sob cultivo hidropônico e campo

The objective of this work was to determine the root growth capacity of 75 genotypes of small graine cereals in hydroponic culture under different aluminum concentrations, and to assess the relationship betwen the level of tolerance/sensitivity in hydroponic solution and the resistance/susceptibility index in the field. Barley, triticale, rye, wheat and Aegilops tauschii were evaluated in hydroponics, with Al3+ concentrations that varied between 0.5 (barley), 2 and 6 (triticale), 6 and 10 (rye) and 2 mg L-1 (wheat and Ae. tauschii). The experiments' designs were completely randomized. In the field trial, the same genotypes were assessed, except for Ae. tauschii, in soil with pH 4.4 and 4.85 adjusted to 1/2 and 1/4 of the SMP index. A score scale ranging from 0.5 (highly resistant) to 5 (highly susceptible) was used. A strong relationship between aluminum tolerance in hydroponics and resistance to blight in the field was observed. Cereals selection in hydroponic medium can be considered an efficient tool to support breeding programs for this characteristic.O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de crescimento radicular de 75 genótipos de cereais de inverno em cultivo hidropônico, em diferentes concentrações de alumínio, avaliar a relação entre o grau de tolerância/sensibilidade, em solução hidropônica, e a resistência/suscetibilidade ao crestamento em campo. Os cereais cevada, triticale, centeio, trigo e Aegilops tauschii foram avaliados em hidroponia, com concentrações de Al3+ que variaram entre 0,5 (cevada), 2 e 6 (triticale), 6 e 10 (centeio) e 2 mg L-1 (trigo e Ae. tauschii). Os delineamentos experimentais foram inteiramente casualizados. Em campo, foram avaliados os mesmos genótipos, exceto Ae. tauschii, em solo com pH 4,4 e 4,85, corrigido a 1/2 e 1/4 do índice SMP. Utilizou-se uma escala de notas com variação de escores de 0,5 (altamente resistente) a 5 (altamente suscetível). Foi observada elevada relação entre a tolerância ao alumínio em hidroponia e a resistência ao crestamento em campo. A seleção de cereais em meio hidropônico pode ser considerada eficiente como ferramenta de apoio aos programas de melhoramento genético para essa característica