IMPACT OF A WARMED ENVIRONMENT, SPIKE MORPHOLOGY AND GENOTYPE ON FHB LEVELS IN A SOFT RED WINTER WHEAT MAPPING POPULATION

Fusarium head blight (FHB) is a serious disease of wheat (Triticum aestivum) and other small grains; disease severity is affected by temperature and rainfall. This research comprised three studies: an artificially warmed experiment during 2016-2017, a morphology study and an FHB resistance screening study in 2015-2016, using approximately 250 wheat cultivars and breeding lines from programs in the eastern US. The location was the University of Kentucky Spindletop Research Farm in Lexington, KY. Higher levels of Fusarium damaged kernels and the toxin deoxynivalenol (DON) were observed in the warmed treatment compared to the control, and plant development was accelerated. In the FHB resistance screen, significant (p \u3c 0.05) genotype differences for all traits were observed. A GWAS identified 16 SNPs associated with resistance and susceptibility, ranging from -2.14 to 4.01%. Three DON-associated SNPs reduced toxin levels by 3.2, 2.1, and 1.5 ppm. In the morphology study, negative correlations were observed among morphological and disease traits. Small effect SNPs were identified for all morphological traits, which might be useful in genomic selection; traits like spike length, spikelet number and inclination could be used in phenotyping. Response to warming indicates that existing resistance sources may be less effective in a warming climate

Tolerância à germinação na pré‑colheita e produtividade de genótipos de trigo de diferentes programas de melhoramento

The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty‑three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting.O objetivo deste trabalho foi caracterizar o desempenho de genótipos elite de trigo de diferentes programas de melhoramento do Brasil, para caracteres associados à produtividade de grãos e à germinação na pré‑colheita. O estudo foi conduzido em 2010 e 2011 no Município de Capão do Leão, RS, em delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições. Foram avaliados 33 genótipos de trigo quanto aos caracteres relacionados à germinação em pré‑colheita e ao rendimento de grãos. A estimativa da distância genética foi utilizada para predizer combinações potenciais na seleção de plantas com alta produtividade de grãos e tolerância à germinação na pré‑colheita. A análise combinada de grãos germinados e número de queda mostra que os genótipos TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino e BRS Guamirim apresentam tolerância à germinação em pré‑colheita. As combinações de TBIO Alvorada e TBIO Mestre com Fundacep Cristalino mostram alto potencial na recuperação de genótipos superiores para elevada produtividade de grãos e tolerância à germinação em pré‑colheita

Heterosis and heritability of traits related to grain yield in wheat (Triticum aestivum L.).

Wheat is among the most important cereal crops in the world, being significant in the daily diet of large parts of Europe, Americas and Oceania. Brazil is not self-sufficient in this crop, producing less than half of the national demand. Several genetic and environmental factors affect wheat yield. The interaction among genotype and environment results in differential yield response depending of environmental conditions. Thus, the assessment of recommended cultivars and populations formed by the crosses between them, become important tools in helping selection of superior populations. The aim of this study was to evaluate elite cultivars and segregating populations. The assessment was focused on traits influencing yield in order to indicate promising combinations to wheat breeding programs. The experiment was conducted in the winter of 2012, in the Palma experimental farm (CGF/FAEM/UFPel), located in Capão do Leão RS/ Brazil. Parental lines, hybrids (F1) and segregating populations (F2) were sown in a randomized block design with three replications. The experimental units consisted of two 3 meters long lines with 0.3 meters spacing between plants and between lines, with 15 plants per line. The population F1 was obtained in the winter of 2011 and one generation was advanced in greenhouse in 2011/2012 warm season. The following traits were evaluated: plant height (PH); leaf spot (LS); number of spikes per plant (NSP); spike length (SL); spike weight (SW); kernels per spike (KPS); kernels weight per spike (KWPS); spike harvest index (SHI) and plant yield (PY). The analysis of variance showed significant differences for all traits studied. The multiple comparisons of means showed similar behavior for the characters PH, NSP, KPS, SHI and PY. The SL formed two groups where the best group was formed by cultivars: CD 104, Marfim, Nova Era, Ônix, Safira and Tibagi. The cultivars CD 104, Cristalino, Marfim, Nova Era and Raízes were superior regard to SW. The dendrogram formed divided the cultivars into seven groups: group I formed by Abalone; group II by Tibagi; group III by Ônix and Safira; group IV by CD 120; group V by cultivars CD 104 and Nova Era; group VI by Cristalino and Raízes, and group VII formed by Marfim. All populations tested (parents, hybrids and F2) showed differential performance in the assessed traits. Some populations were superior just in F1 (CD 104 x Raízes), others superiors just in F2 (Cristalino x Safira, Nova Era x Raízes), others superiors in F1 and F2 (CD 104 x Nova Era, Abalone x Nova Era), and others inferiors in F1 and F2 (Abalone x Tibagi). Just three combinations showed some characters with significant heterosis, where the combination between Abalone and Nova Era showed high values to NSP (108%), SW (40.62%), KWPS (47.55%) and PY (207.37%). Heritability was higher among families than within families, within blocks or individual based. The higher heritability was 70% for PH. Heritability for the traits studied suggests that the selection must be made in advanced generations; moreover, the selection will be more efficient if performed among families.O trigo atualmente se encontra entre os cereais mais produzidos no mundo, fazendo parte da alimentação diária de grande parte da população da Europa, Américas e Oceania. O Brasil não é autosuficiente nessa cultura, produzindo menos da metade da demanda nacional. Diversos fatores influenciam na produtividade, sendo eles tanto de ordem genética quanto ambiental. A interação entre genótipo e ambiente, faz com que o rendimento responda de forma diferencial dependendo assim das condições ambientais de cultivo. Desta forma, a avaliação do comportamento de cultivares recomendadas para cultivo, bem como da população formada pelos cruzamentos entre elas, se faz importante a fim de contribuir na seleção de populações superiores, que apresentem adaptação à região associado à elevada produtividade. Frente ao exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de cultivares elite, bem como o comportamento das populações segregantes formadas a partir dessas cultivares para caracteres importantes para o rendimento de grãos, visando indicar combinações promissoras para o Programa de Melhoramento de Trigo. O experimento foi conduzido na safra agrícola de 2012, no campo experimental da Palma, pertencente ao Centro de Genômica e Fitomelhoramento (CGF/FAEM/UFPel), localizado na Capão do Leão RS, onde foram semeados os hibridos (F1), população segregante (F2) e os pais. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com três repetições, sendo a unidade experimental composta por duas linhas de três metros, espaçadas 0,3 m entre plantas e entre linhas, com um total de 15 plantas por linha. A população F1 foi obtida na estação fria do ano de 2011, e o avanço de geração foi realizado em casa de vegetação na estação quente de 2011/2012. No experimento foi avaliado os seguintes caracteres: estatura de planta (EST), mancha da folha (MF), número de espigas por planta (NEP), comprimento de espiga (CE), massa de espiga (ME), número de grãos por espiga (NGE), massa de grãos por espiga (MGE), índice de colheita por espiga (ICE) e rendimento de grãos por planta (RGP); totalizando 4500 plantas avaliadas. A análise de variância evidenciou diferença significativa para todos os caracteres estudados. Na análise de médias as cultivares apresentaram comportamento similar para os caracteres EST, NEP, NGE, ICE e RGP. Para CE foram formados dois grupos, sendo o melhor grupo formado por CD 104, Marfim, Nova Era, Ônix, Safira e Tibagi. As cultivares CD 104, Cristalino, Marfim, Nova Era e Raízes apresentaram comportamento superior para ME. O dendrograma formado dividiu as cultivares em sete grupos: grupo I formado por Abalone; grupo II por Tibagi; grupo III por Ônix e Safira; grupo IV por CD 120; grupo V com as cultivares CD 104 e Nova Era, grupo VI por Cristalino e Raízes; e grupo VII formado por Marfim. Todas as populações testadas (pais, híbridos e F2) apresentaram comportamento diferencial perantes os caracteres avaliados. Algumas populações foram superiores apenas na F1 (CD 104 x Raízes), superiores apenas em F2 (Cristalino x Safira, Nova Era x Raízes), superiores em F1 e F2 (CD 104 x Nova Era, Abalone x Nova Era), e inferiores em F1 e F2 (Abalone x Tibagi). Apenas três combinações apresentaram alguns caracteres em heterose, sendo a combinação entre Abalone e Nova Era a que apresentou valores elevados para NEP (108%), ME (40,62%), MGE (47,55%) e RGP (207,37%). A herdabilidade mostrou-se maior entre progênies do que dentro da progênie, dentro do bloco ou no indivíduo. A maior herdabilidade foi de 70% para estatura de planta. A herdabilidade dos caracteres estudados sugere que a seleção deve ser realizada em gerações mais avançadas, além disso, a seleção será mais eficiente se realizada entre progênies

Análise de trilha em genótipos de trigo submetidos ao estresse por encharcamento

Indirect selection can be considered an interesting strategy for plant breeding, especially when an easily measurable/high heritability trait is highly correlated with a target trait which has a lower heritability in segregating populations. The objective of this study was to obtain estimates of phenotypic, genotypic and environmental correlations and to evaluate the partition of genotypic correlations in direct and indirect effects of agronomic variables on the GY variable, through the analysis of two cultivated environments in fifteen wheat segregating populations. The agronomic traits grain yield per plant (GY), number of grains per ear (NGE), grain weight per ear (GWE), thousand grain weight (TGW), number of fertile tillers (NFT), days from emergence to flowering (DEF), days from flowering to maturity (DFM), total development cycle (CYC), and percentage of lodging (LODG), were evaluated in F4 populations under two cropping systems (with and without flooding). In all populations, by means of simple correlations, the selection of more productive plants can be accomplished by indirect selection for NGE, GWE and NFT. Through path analysis, it was possible to identify an indirect effect on GY by NGE. Also, the effect of GWE, NFT, CYC and DEF on the correlation between other characters (NGE x GY, GY x WTG, DFM x GY, GY x CYC and GY x LODG), emphasizing that the NGE, GWE, NFT, DEF and CYC are the main characters to consider for increasing grain yield in wheat.A seleção indireta pode ser considerada uma estratégia interessante para o melhoramento de plantas, especialmente quando um caráter de fácil mensuração ou de maior herdabilidade estiver altamente correlacionado com um caráter de interesse, que apresente menor herdabilidade em populações segregantes. Os objetivos deste trabalho consistiram em obter estimativas de coeficientes de correlação fenotípica, genotípica e ambientais e avaliar os desdobramentos das correlações genotípicas em efeitos diretos e indiretos de variáveis agronômicas sobre o rendimento de grãos por meio da análise de dois ambientes de cultivo em quinze populações segregantes de trigo. Os caracteres agronômicos rendimento de grãos por planta (RG), número de grãos por espiga (NGE), peso dos grãos por espiga (PGE), massa de mil grãos (MMG), número de afilhos férteis (NAF), dias da emergência ao florescimento (DEF), dias do florescimento à maturação (DFM), ciclo total de desenvolvimento (CICLO), e acamamento (ACAM), foram avaliados em quinze populações segregantes F4 de trigo sob dois sistemas de cultivo (com e sem encharcamento). Em todas as populações avaliadas, por meio das correlações simples, a seleção de plantas mais produtivas pode ser realizada pela seleção indireta sobre NGE, PGE e NAF. Mediante a análise de trilha foi possível identificar o efeito indireto do caráter NGE sobre RG. Assim como o efeito do PGE, do NAF, do DEF e de CICLO como causadores da formação da correlação entre outros caracteres (NGE x RG, MMG x RG, de DFM x RG, de CICLO x RG e de ACAM x RG), enfatizando que o NGE, o PGE, o NAF, o DEF e que o CICLO são os principais caracteres a serem considerados para aumentar a produtividade de grãos em trigo

Tolerance to preharvest sprouting and yield of wheat genotypes from different breeding programs

Abstract:The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty-three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting