Genetic and ecological variability of Stylosanthes macrocephala determined by RAPD markers and GIS

Stylosanthes macrocephala M. B. Ferr. et S. Costa é uma leguminosa utilizada sob consorciação em pastagens, adubação e recuperação de áreas degradadas. A falta de características morfológicas e agronômicas estáveis e de informações ecogeográficas dos locais de coleta dos acessos tem dificultado o melhoramento genético da espécie. A fim de obter descritores ecológicos, moleculares e avaliar a variabilidade genética da coleção de S. macrocephala, 87 acessos foram analisados com o auxílio do Sistema de Informações Geográficas (SIG) e de marcadores moleculares RAPD. Os acessos provieram de sete Estados, cinco bacias hidrográficas, sete tipos de vegetação e sete tipos de solos. As altitudes dos locais de coleta variaram de 1 a 1.298 m e a pluviometria anual média de 550 a 2.870 mm. A variabilidade de descritores ecológicos sugeriu diversidade adaptativa na coleção. Com base em 161 marcadores RAPD, verificou-se que as distâncias genéticas entre os acessos de S. macrocephala variaram entre 0,02 e 0,42. Com base nessas distâncias, dez grupos de similaridade genética foram estabelecidos. Observou-se tendência de separação por bacias hidrográficas e elevada variabilidade genética entre os acessos coletados nos estados da Bahia e de Minas Gerais. A alta variabilidade genética da coleção de S. macrocephala evidencia a importância desses acessos para futuros trabalhos de melhoramento genético.Stylosanthes macrocephala M. B. Ferr et S. Costa is a leguminous species used as forage, cover crop and as a pioneer plant to recover degraded areas. Inexistence of stable morphological descriptors and lack of ecogeographic information about collecting sites bring difficulties to the studies of this species. The objective of this work was to use the geographic information system (GIS) and RAPD markers to obtain ecological and molecular descriptors and to study the genetic variability of 87 S. macrocephala accessions. The accessions were collected from different ecogeographical areas in seven Brazilian States, five hydrographic regions, seven vegetation types and seven soil types. Collecting sites ranged from 1 to 1,298 m above sea level with annual rainfall from 550 to 2,870 mm. Accession distribution along those diverse ecosystems indicate high adaptive diversity. Using 161 RAPD markers, genetic distances between accessions ranged from 0.02 to 0.42. These genetic distances allowed the establishment of ten genetic groups. Accessions collected in specific hydrographic region tended to be grouped in the same genetic group. Accessions collected in Bahia and Minas Gerais States showed high genetic variability. The high genetic variability observed in the accessions showed the importance of this S. macrocephala collection for breeding programs

Genetic and morpho-agronomic characterization of Stylosanthes guianensis (Aubl.) Sw. germplasm.

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 claudio takao karia.pdf: 2242096 bytes, checksum: 8b502fdb3ff4995409e0345270eaaed3 (MD5) Previous issue date: 2008-08-21Plant genetic resources maintained ex situ, in germplasm banks, are few used in agricultural systems and genetic plant breeding programs. One of the main reasons of this incipient use is the difficulty to obtain information about stored accessions, especially the characterization and preliminary evaluation data. Stylosanthes guianensis is a predominantly self-pollinated and diploid species, which has a great number of this stored accessions and potential for use in agricultural systems. There are approximately one thousand accessions of the S. guianensis in Embrapa‟s germplasm bank. Moreover, only one genotype of this species is now available to commercial growers in Brazil, the cultivar Mineirão. To promote the use of these resources, this study aimed to characterize accessions of S. guianensis, stored in the germplasm bank of Embrapa, using morpho-agronomic traits and microstellites markers (SSR). In morpho-agronomic characterization 535 accessions were evaluated using 23 quantitative traits. The data were analyzed by a principal component analysis (PCA), the Ward's agglomerative hierarchical clustering method, and by univariate analysis of variance, associated to a Tukey test for comparisons among means of the established groups. Thirteen similarity accession groups were established, five of them were considered the ones with the highest potential use in agricultural systems. Regarding these potential groups, it is possible to reduce from 535 to 126 accessions to be thoroughly evaluated. The molecular characterization was made in 437 accessions, using seven microsatellites fluorescent primers, and the detection of the DNA fragments generated by PCR (Polimerase Chain Reaction) was accomplished by a capillary electrophoresis. The seven loci provided 45 alleles (6.43 alleles/locus), of which four were private alleles. Both, principal coordinates analysis and cluster analysis, in this case, by UPGMA agglomerative method, showed a tendency to group accessions together by botanical varieties (canescens, guianensis and pauciflora), except for the microcephala variety. The correlation between the genetic and morpho-agronomic dissimilarities was highly significant, however, it was of low magnitude (r = 0.23, P ≤ 0.0001). This indicates that both evaluations are important and should be performed to achieve a more complete characterization of these accessions and, possibly, of the species. Taking account the germplasm accessions with agronomic potential, selected based on the morpho-agronomic evaluation, several of them presented significant genetic dissimilarities to the Mineirão cultivar. These accessions should be better assessed for agronomic traits, and crossed with this cultivar in breeding programs of the species. The results of this research will allow increasing the efficiency and effectiveness of the germplasm bank activities, helping the choice of genotypes to be tested in agronomic evaluations, and stimulating further researches with these genetic resources.Os recursos genéticos vegetais armazenados ex situ, em geral, são pouco utilizados nos sistemas de produção e no melhoramento genético de plantas. Um dos principais motivos deste uso incipiente é a dificuldade de se obterem as informações sobre os acessos armazenados, sobretudo os dados de caracterização e avaliação preliminar. A espécie Stylosanthes guianensis, diplóide e preferencialmente autógama, possui grande quantidade desses acessos e potencial de utilização em sistemas agrícolas. Somente no Banco de Germoplasma da Embrapa existe uma coleção com cerca de mil acessos registrados de S. guianensis. Por outro lado, apenas um genótipo dessa espécie é hoje comercializado no Brasil, a cultivar Mineirão. Para promover a utilização desses recursos, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar os acessos de S. guianensis, armazenados no Banco de Germoplasma da Embrapa, utilizando-se caracteres morfoagronômicos e marcadores de locos microssatélites (SSR). Na caracterização morfoagronômica, foram avaliados 535 acessos acerca de 23 caracteres quantitativos. Os dados correspondentes foram estatisticamente investigados empregando-se a análise de componentes principais, a análise de agrupamento, pelo método aglomerativo de Ward, e a análise de variância (univariada), associada ao teste de Tukey, para comparar as médias dos grupos identificados. Foram estabelecidos treze grupos de acessos similares, dos quais, cinco foram considerados de maior potencial para a utilização nos sistemas agrícolas. Considerando-se apenas os grupos potenciais, é possível reduzir o número de acessos a serem avaliados mais detalhadamente, de 535 para 126 acessos. Na caracterização genético-molecular foram considerados 437 acessos da coleção, utilizando-se sete primers microssatélites, marcados com fluorescência, e a detecção dos fragmentos de DNA obtidos via PCR (reação da polimerase em cadeia) foi feita por meio da técnica de eletroforese em capilar. Os sete locos produziram 45 alelos (6,43 alelos/loco), dos quais quatro foram alelos privados. Tanto na análise de coordenadas principais, como na análise de agrupamento, neste caso pelo método UPGMA, os acessos demonstraram tendência de se reunirem em grupos, conforme as variedades botânicas da espécie (canescens, guianensis e pauciflora), exceto para a variedade microcephala. A correlação entre as dissimilaridades genéticas e morfoagronômicas foi altamente significativa, porém, de baixa magnitude (r = 0,23; P ≤ 0,0001), indicando que ambas as avaliações são importantes e devem ser realizadas para a melhor caracterização desses acessos e, possivelmente, da espécie. Considerando-se os grupos com potencial agronômico, selecionados na avaliação morfoagronômica, identificaram-se acessos geneticamente bastante dissimilares da cultivar Mineirão, que devem ser mais bem avaliados agronomicamente, para compor possíveis cruzamentos com essa cultivar, em programas de melhoramento da espécie. Assim, os resultados deste trabalho permitirão aumentar a eficiência e a eficácia das atividades no Banco de Germoplasma em estudo, subsidiar a escolha de genótipos a serem testados em avaliações agronômicas, podendo, ainda, estimular outras pesquisas com esses recursos genéticos

Técnicas de estabelecimento da cultura sobre a produção de sementes de capim-pojuca Seed production of pojucagrass as influenced by crop establishment techniques

O capim-pojuca (Paspalum atratum cv. 'Pojuca') é uma gramínea tropical perene utilizada como pastagem cultivada. A produção de sementes dessa cultivar no ano agrícola do estabelecimento da cultura é irregular e, por essa razão, entre outubro/2002 e maio/2003, foi realizado um experimento em Planaltina (DF) para avaliar efeitos de épocas de semeadura e de densidade de plântulas no estabelecimento sobre a produtividade de sementes puras. As quantidades de sementes disponíveis à colheita manual foram influenciadas por época de semeadura e por densidade populacional de plântulas. Semeadura tardia (final da primavera) resultou em produtividade reduzida em conseqüência de redução do número de inflorescências m-2. Semeadura realizada em meados da primavera resultou em produtividades reduzidas por tombamento das plantas. Os efeitos adversos de épocas foram atenuados por redução na densidade populacional de plântulas, mas seu impacto sobre a produtividade de sementes foi menor que o resultante de épocas de semeadura. Nesse experimento, a maior produtividade de sementes puras (331kg ha-1), no ano agrícola de estabelecimento da cultura resultou de semeadura realizada em meados de novembro e onde, por ocasião do estabelecimento, havia 10 plântulas m-2.Pojucagrass (Paspalum atratum cv. 'Pojuca') is a perennial tropical grass used as cultivated pasture. Seed production of this cultivar is erratic, especially in the year of the seed crop establishment. Between October 2002 and May 2003, an experiment was carried out in Planaltina (DF), Brazil, to evaluate the effects of time of sowing and of seedling population densities upon the seed production potential of this grass in the year of the crop establishment. Pure seed yield, harvested by means of the 'sweating' method, was affected both by time of sowing and by seedling densities. As time of sowing was delayed to late Spring, yield was reduced in association with a reduction in inflorescence density. In ealier sowing (mid Spring), seed yield was reduced as a consequence of plant lodging. The adverse effects of delayed sowing upon pure seed yield was attenuated by lower seedling population densities but this effect was not as pronounced as that resulting from time of sowing. Thus, the highest pure seed yield (331kg ha-1) in the year of crop establishment resulted from a mid-November sowing and where there were 10 seedlings m-2

Using genetic diversity information to establish core collections of Stylosanthes capitata and Stylosanthes macrocephala

Stylosanthes species are important forage legumes in tropical and subtropical areas. S. macrocephala and S. capitata germplasm collections that consist of 134 and 192 accessions, respectively, are maintained at the Brazilian Agricultural Research Corporation Cerrados (Embrapa-Cerrados). Polymorphic microsatellite markers were used to assess genetic diversity and population structure with the aim to assemble a core collection. The mean values of H O and H E for S. macrocephala were 0.08 and 0.36, respectively, whereas the means for S. capitata were 0.48 and 0.50, respectively. Roger's genetic distance varied from 0 to 0.83 for S. macrocephala and from 0 to 0.85 for S. capitata. Analysis with STRUCTURE software distinguished five groups among the S. macrocephala accessions and four groups among those of S. capitata. Nei's genetic diversity was 27% in S. macrocephala and 11% in S. capitata. Core collections were assembled for both species. For S. macrocephala, all of the allelic diversity was represented by 23 accessions, whereas only 13 accessions were necessary to represent all allelic diversity for S. capitata. The data presented herein evidence the population structure present in the Embrapa-Cerrados germplasm collections of S. macrocephala and S. capitata, which may be useful for breeding programs and germplasm conservation.847861Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq