Variabilidade genética para crescimento do caule e produção de borracha em Hevea brasiliensis

Basic knowledge of genetic characteristics of populations is necessary to conduct effective breeding and selection. The objective of this paper is describing the genetic variation of rubber yield and the correlation with other traits, and estimating the genetic parameters for girth growth and total number of latex vessels. Sixty seven clones of Hevea brasiliensis (Willd. ex Adr. de Juss.) Muell.-Arg. were tested at five sites during 10 years. Characters girth growth at panel opening and rubber yield, showed broad sense heritability on plot mean level, from 0.32 to 0.66 and 0.59 to 0.92, respectively. Predicted genetic gains equal to 0.73 cm and 0.79 g increase respectively on girth and yield in the opening panel and mature phases seems realistic, even with moderate selection intensities. Genetic correlations with rubber yield, bark thickness and total number of latex vessels were very large, and almost no genotype-environment interaction was present for girth growth. High genotype-environment interaction was present for rubber yield with genetic and phenotypic correlations across the sites, ranging from 0.64 to 0.92 (genetic) and 0.63 to 0.89 (phenotypic). Total number of latex vessels rings had a high heritability, ranging from 20.0% to 64.0% in the sites E and B, respectively.O conhecimento básico das características presentes nas populações de plantas é essencial para a condução dos trabalhos de seleção e melhoramento. Neste trabalho, objetivou-se descrever a variação genética da produção de borracha e correlacioná-las com outras características, assim como estimar os parâmetros genéticos para perímetro do caule e o número de anéis de vasos laticíferos. Um total de 67 clones de seringueira [Hevea brasiliensis (Willd. ex Adr. Juss.) Muell.-Arg.] foram avaliados em cinco locais durante 10 anos. Os caracteres perímetro do caule na abertura do painel e produção de borracha mostraram herdabilidades no sentido amplo ao nível de média de parcela entre 0,32 a 0,66 e 0,59 a 0,92, respectivamente. Ganhos genéticos preditos de 0,73 cm e 0,79g de incremento de perímetro na fase juvenil parecem viáveis mesmo com uma intensidade de seleção moderada. Correlações genéticas entre produção de borracha, espessura de casca e número total de vasos laticíferos foram muito altas, e praticamente não houve interação genótipo-ambiente para perímetro do caule. Alta interação genótipo-ambiente foi detectada para produção de borracha, com correlações genéticas e fenotípicas por locais variando entre 0,64 e 0,92 (genéticas) e 0,63 e 0,89 (fenotípicas). O caráter total de anéis de vasos laticíferos apresentou alta herdabilidade, variando de 20% até 63% nos locais E e B, respectivamente

Genomic selection in rubber tree breeding: A comparison of models and methods for managing G×E interactions

Several genomic prediction models combining genotype × environment (G×E) interactions have recently been developed and used for genomic selection (GS) in plant breeding programs. G×E interactions reduce selection accuracy and limit genetic gains in plant breeding. Two data sets were used to compare the prediction abilities of multienvironment G×E genomic models and two kernel methods. Specifically, a linear kernel, or GB (genomic best linear unbiased predictor [GBLUP]), and a nonlinear kernel, or Gaussian kernel (GK), were used to compare the prediction accuracies (PAs) of four genomic prediction models: 1) a single-environment, main genotypic effect model (SM); 2) a multienvironment, main genotypic effect model (MM); 3) a multienvironment, single-variance G×E deviation model (MDs); and 4) a multienvironment, environment-specific variance G×E deviation model (MDe). We evaluated the utility of genomic selection (GS) for 435 individual rubber trees at two sites and genotyped the individuals via genotyping-by-sequencing (GBS) of single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Prediction models were used to estimate stem circumference (SC) during the first 4 years of tree development in conjunction with a broad-sense heritability (H2) of 0.60. Applying the model (SM, MM, MDs, and MDe) and kernel method (GB and GK) combinations to the rubber tree data revealed that the multienvironment models were superior to the single-environment genomic models, regardless of the kernel (GB or GK) used, suggesting that introducing interactions between markers and environmental conditions increases the proportion of variance explained by the model and, more importantly, the PA. Compared with the classic breeding method (CBM), methods in which GS is incorporated resulted in a 5-fold increase in response to selection for SC with multienvironment GS (MM, MDe, or MDs). Furthermore, GS resulted in a more balanced selection response for SC and contributed to a reduction in selection time when used in conjunction with traditional genetic breeding programs. Given the rapid advances in genotyping methods and their declining costs and given the overall costs of large-scale progeny testing and shortened breeding cycles, we expect GS to be implemented in rubber tree breeding programs

Different methods to assess yield temporal stability in rubber

O objetivo deste trabalho foi avaliar, durante seis anos, a estabilidade temporal da produção de borracha natural de 25 genótipos superiores de Hevea brasiliensis, utilizando os métodos de Wricke, Eberhart & Russell, Lin & Binns, análise dos efeitos aditivos principais e interação multiplicativa (AMMI) e média harmônica da performance relativa dos valores genéticos (MHPRV). Os genótipos IAC 40 e IAC 300 foram identificados como estáveis e produtivos, pelos métodos de Eberhart & Russell, Lin & Binns, MHPRV e Biplot AMMI. Houve alteração no ordenamento dos demais genótipos mais estáveis identificados a partir dessas análises. Os resultados observados no Biplot AMMI mostraram concordância com os observados no método de Wricke para a identificação de genótipos estáveis, mas menos produtivos. A utilização simultânea de diferentes métodos permite a indicação mais precisa de genótipos estáveis. Análises de estabilidade baseadas em diferentes princípios mostram concordância na indicação de genótipos estáveis.The objective of this work was to assess, during six years, the temporal stability of natural rubber yield of 25 superior Hevea brasiliensis genotypes, using the Wricke, Eberhart & Russell, Lin & Binns, additive main effect and multiplicative interaction (AMMI) analysis, and harmonic mean of the relative performance of the genetic values (HMRPGV) methods. The IAC 40 and IAC 300 genotypes were identified as stable and high yielding by the Eberhart & Russell, Lin & Binns, HMRPGV, and AMMI Biplot methods. The ranking of the other more stable genotypes identified by these analyses was altered. The observed results in the AMMI Biplot agreed with those observed in the Wricke method for identifying stable, but lower yielding genotypes. The simultaneous use of different methods allows a more accurate indication of stable genotypes. Stability analyses based on different principles show agreement in indicating stable genotypes

Efeito da poda apical nos atributos morfofisiológicos do porta-enxerto clonal de seringueira GT1

The rubber tree rootstocks require a period in nursery to reach the grafting stage, and it is necessary the application of practices to optimize the time of seedling formations. The objective of this work was to evaluate the effect of apical pruning on the morphophysiological attributes of the GT1 rubber tree rootstocks. The experiment was performed from May 2014 to May 2015 and the treatments consisted in T1: without apical pruning; T2: apical pruning performed once after the third mature leaf release; T3: apical pruning performed monthly after the third mature leaf release; T4: apical pruning performed once after the fourth mature leaf release; T5: apical pruning performed monthly after the fourth mature leaf release; T6: apical pruning performed once after the fifth mature leaf release and T7: apical pruning performed monthly after the fifth mature leaf release. Measurements were performed monthly, measuring the diameter and height of the plants, from 90 to 360 DAT (days after planting transfer). At 360 DAT were evaluated: dry mass of root, stem, leaves and total dry mass; number of leaflets; length of the pivoting root; volume of the root system; leaf area and mineral element content in leaves. The apical pruning influenced stem diameter, height, dry stem mass, dry leaf mass and leaf area of plants. Plants submitted to apical pruning showed dry root mass, total dry mass, root length, root volume and number of leaflets similar to those not budded. The treatments with monthly apical pruning showed a higher concentration of mineral elements in the leaves. The apical pruning performed monthly after the fourth mature leaf release allowed the development in diameter of the rootstocks of the rubber tree in a period similar to the plants not blossomed, but ally to a smaller height, which facilitates the cultural treatments.Os porta-enxertos de seringueira requerem um período em viveiro para atingir o estádio de enxertia, sendo necessária a aplicação de práticas para otimizar o tempo de formação das mudas. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da poda apical nos atributos morfofisiológicos dos porta-enxertos de seringueira GT1. O experimento foi realizado no período de maio de 2014 a maio de 2015 e os tratamentos consistiram em T1: sem poda apical; T2: poda apical realizada uma vez após o terceiro lançamento foliar maduro; T3: poda apical realizada mensalmente após o terceiro lançamento foliar maduro; T4: poda apical realizada uma vez após o quarto lançamento foliar maduro; T5: poda apical realizada mensalmente após o quarto lançamento foliar maduro; T6: poda apical realizada uma vez após o quinto lançamento foliar maduro e T7: poda apical realizada mensalmente após o quinto lançamento foliar maduro. As mensurações foram realizadas mensalmente, medindo-se o diâmetro e a altura das plantas, de 90 até 360 DAT (dias após o transplantio). Aos 360 DAT foram avaliados: massa seca de raiz, caule, folhas e massa seca total; número de folíolos; comprimento da raiz pivotante; volume do sistema radicular; área foliar e teores de elementos minerais nas folhas. A poda apical influenciou no diâmetro do caule, da altura, da massa seca de caule, da massa seca foliar e da área foliar das plantas. Plantas submetidas às podas apicais apresentaram a massa seca de raiz, a massa seca total, o comprimento de raiz, o volume de raiz e o número de folíolos semelhantes às não despontadas. Os tratamentos com poda apical realizada mensalmente apresentaram maior concentração de elementos minerais nas folhas. A poda apical realizada mensalmente após o quarto lançamento foliar maduro possibilitou o desenvolvimento em diâmetro dos porta-enxertos de seringueira em período semelhante às plantas não despontadas, porém aliado a uma menor altura, que facilita os tratos culturais

Parâmetros genéticos e ganhos de seleção estimados em progênies jovens de seringueira

The objective of this work was to assess the genetic parameters and to estimate genetic gains in young rubber tree progenies. The experiments were carried out during three years, in a randomized block design, with six replicates and ten plants per plot, in three representative Hevea crop regions of the state of São Paulo, Brazil. Twenty‑two progenies were evaluated, from three to five years old, for rubber yield and annual girth growth. Genetic gain was estimated with the multi‑effect index (MEI). Selection by progenies means provided greater estimated genetic gain than selection based on individuals, since heritability values of progeny means were greater than the ones of individual heritability, for both evaluated variables, in all the assessment years. The selection of the three best progenies for rubber yield provided a selection gain of 1.28 g per plant. The genetic gains estimated with MEI using data from early assessments (from 3 to 5‑year‑old) were generally high for annual girth growth and rubber yield. The high genetic gains for annual girth growth in the first year of assessment indicate that progenies can be selected at the beginning of the breeding program. Population effective size was consistent with the three progenies selected, showing that they were not related and that the population genetic variability is ensured. Early selection with the genetic gains estimated by MEI can be made on rubber tree progenies.O objetivo deste trabalho foi avaliar os parâmetros genéticos e estimar ganhos genéticos em progênies jovens de seringueira. Os experimentos foram realizados durante três anos, em delineamento de blocos ao acaso, com seis repetições e dez plantas por parcela, em três regiões representativas da heveicultura paulista. Vinte e duas progênies foram avaliadas, dos três aos cinco anos de idade, quanto à produção de borracha e incremento anual do caule. O ganho genético foi estimado com o índice multiefeitos (IME). A seleção pela média das progênies proporcionou maior ganho genético do que a seleção baseada em indivíduos, já que os valores de herdabilidade das médias de progênies foram maiores do que os da herdabilidade individual, para ambas as variáveis, em todos os anos de avaliação. A seleção das três melhores progênies quanto à produção de borracha proporcionou um ganho de seleção de 1,28 g por planta. Os ganhos genéticos estimados pelo IME com dados das primeiras avaliações (dos 3 aos 5 anos) foram altos em geral, para produção de borracha e incremento anual do caule. Os elevados ganhos genéticos obtidos para incremento anual no primeiro ano de avaliação indicam que as progênies podem ser selecionadas no início do programa de melhoramento. O tamanho efetivo da população foi condizente com as três progênies selecionadas e mostrou que elas não são aparentadas e que a variabilidade genética da população está garantida. A seleção precoce, com os ganhos genéticos estimadospelo IME, pode ser feita em progênies de seringueira

Perfomance de novos clones de Hevea da série IAC 400

O programa de melhoramento de Hevea do Instituto Agronômico de Campinas (IAC) completou a avaliação dos clones da série IAC 100, IAC 200 e IAC 300. O desempenho médio em torno de 22 clones de [Hevea brasiliensis (Willd. ex Adr. de Juss.) Muell.-Arg.], desenvolvidos pelo IAC, por um período de 11 anos foi avaliado na região Centro Oeste do estado de São Paulo. Dentre os 22 novos clones, seis são resultantes de hibridação intraespecífica (IAC 400, IAC 404, IAC 405, IAC 406, IAC 410, IAC 412) e o restante, clones primários resultantes de ortetes selecionados dentro de progênies de meios irmãos. O clone RRIM 600, de origem Malaia, foi usado como testemunha. O experimento foi conduzido sob delineamento de blocos ao acaso com três repetições. Desempenho da produção sob o período de quatro anos, média do perímetro do caule no décimo primeiro ano, incremento médio anual do perímetro antes e durante a sangria, espessura de casca, número de anéis de vasos laticíferos no sétimo ano de casca virgem, análise por termogravimetria da borracha produzida, percentagem de incidência de seca do painel de sangria, danos causados pelo vento e doenças como antracnose do painel e das folhas foram observados. A maioria dos clones foi superior em produção em relação ao clone RRIM 600. O clone IAC 400 registrou a mais alta produção (97,40 g árvore-1 sangria-1) em quatro anos de sangria o qual foi seguido pelo IAC 411 (78,87 g árvore-1 sangria-1) visto que o clone testemunha registrou 50,36 g árvore-1 sangria-1. Todos os clones selecionados tiveram crescimento vigoroso. Incrementos do perímetro do caule estiveram acima da média. Exceto o IAC 423, outros clones apresentaram espessura de casca virgem na abertura do painel (mm) variando de 4.84mm (IAC 401) a 6.38 mm (IAC 416). As borrachas estudadas apresentaram boa estabilidade térmica até cerca de 300ºC e não foram observadas diferenças no comportamento térmico entre as amostras dos clones da série IAC e as do clone RRIM 600.The Hevea breeding program of Instituto Agronômico de Campinas (IAC) has completed clonal evaluation on the following series: IAC 100, IAC 200 and IAC 300. The performance of 22 clones of Hevea brasiliensis (Willd. ex Adr. de Juss.) Muell.-Arg., evolved at IAC, over a period of eleven years was evaluated in the Western Central part of the São Paulo State, Brazil. Among these 22 new clones, six were intraspecific hybrid clones (IAC 400, IAC 404, IAC 405, IAC 406, IAC 410, IAC 412) and the remaining are primary those resulted from selected ortets within half-sib progenies. An old popular clone RRIM 600, of Malaysian origin, was used as the control. The trial was laid out in a randomized block design with three replications. Yield performance over a period of four years, mean girth at the 11th year, girth increment before tapping and on tapping, thermal property of natural rubber produced, bark thickness, number of latex vessel rows in seven year virgin bark, percentage incidence of tapping panel dryness, wind damage and diseases like leaf and panel anthracnose have been observed. Sixty one percent of the clones were superior in relation to the control for yield. The clone IAC 400 recorded the highest yield (97.40 g tree-1 tap-1) over four years of tapping, followed by IAC 411 (78.87 tree-1 tap-1), whereas the control clone RRIM 600 recorded 50.86 g tree-1 tap-1. All selected clones were vigorous in growth. Girth increment of these clones was average to above average. Except for IAC 423, other clones had thick virgin bark at opening ranging from 4.84 mm for IAC 401 to 6.38 mm for IAC 416. The natural rubbers from IAC clones have shown good thermal stability up to 300ºC and no differences in the thermal behavior among rubber from clones of the IAC series and the clone RRIM 600 were found in inert atmosphere

De Novo Assembly And Transcriptome Analysis Of The Rubber Tree (hevea Brasiliensis) And Snp Markers Development For Rubber Biosynthesis Pathways.

Hevea brasiliensis (Willd. Ex Adr. Juss.) Muell.-Arg. is the primary source of natural rubber that is native to the Amazon rainforest. The singular properties of natural rubber make it superior to and competitive with synthetic rubber for use in several applications. Here, we performed RNA sequencing (RNA-seq) of H. brasiliensis bark on the Illumina GAIIx platform, which generated 179,326,804 raw reads on the Illumina GAIIx platform. A total of 50,384 contigs that were over 400 bp in size were obtained and subjected to further analyses. A similarity search against the non-redundant (nr) protein database returned 32,018 (63%) positive BLASTx hits. The transcriptome analysis was annotated using the clusters of orthologous groups (COG), gene ontology (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), and Pfam databases. A search for putative molecular marker was performed to identify simple sequence repeats (SSRs) and single nucleotide polymorphisms (SNPs). In total, 17,927 SSRs and 404,114 SNPs were detected. Finally, we selected sequences that were identified as belonging to the mevalonate (MVA) and 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathways, which are involved in rubber biosynthesis, to validate the SNP markers. A total of 78 SNPs were validated in 36 genotypes of H. brasiliensis. This new dataset represents a powerful information source for rubber tree bark genes and will be an important tool for the development of microsatellites and SNP markers for use in future genetic analyses such as genetic linkage mapping, quantitative trait loci identification, investigations of linkage disequilibrium and marker-assisted selection.9e10266

Diversidade genética de acessos cultivados e espécies silvestres de seringueira por meio de marcadores EST‑SSR

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de marcadores EST‑SSR na determinação da diversidade genética de genótipos de seringueira e verificar a transferibilidade destes marcadores para espécies silvestres de Hevea. Foram utilizados 45 acessos de seringueira (H. brasiliensis) do Instituto Agronômico e seis espécies silvestres. As informações fornecidas pela distância genética de Roger modificada foram usadas para analisar os dados de EST‑SSR. O agrupamento UPGMA dividiu as amostras em dois grandes grupos com alta diferenciação genética, enquanto o programa Structure distribuiu os 51 clones em oito grupos. Foi possível traçar um paralelo entre ambos os métodos de agrupamento. Os 30 EST‑SSRs polimórficos mostraram de dois a dez alelos e foram eficientes em amplificar as seis espécies silvestres. Microssatélites funcionais EST‑SSR são eficientes na avaliação da diversidade genética entre clones de seringueira e podem ser usados para traduzir diferenças genéticas entre cultivares e para gerar perfis genéticos de materiais próximos. Os acessos do Instituto Agronômico apresentam elevada diversidade genética. Os marcadores EST‑SSR, desenvolvidos para Hevea brasilensis, apresentam transferabilidade e são capazes de amplificar outras espécies de Hevea.The objective of this work was to evaluate the efficiency of EST‑SSR markers in the assessment of the genetic diversity of rubber tree genotypes (Hevea brasiliensis) and to verify the transferability of these markers for wild species of Hevea. Forty‑five rubber tree accessions from the Instituto Agronômico (Campinas, SP, Brazil) and six wild species were used. Information provided by modified Roger’s genetic distance were used to analyze EST‑SSR data. UPGMA clustering divided the samples into two major groups with high genetic differentiation, while the software Structure distributed the 51 clones into eight groups. A parallel could be established between both clustering analyses. The 30 polymorphic EST‑SSRs showed from two to ten alleles and were efficient in amplifying the six wild species. Functional EST‑SSR microsatellites are efficient in evaluating the genetic diversity among rubber tree clones and can be used to translate the genetic differences among cultivars and to fingerprint closely related materials. The accessions from the Instituto Agronômico show high genetic diversity. The EST‑SSR markers, developed from Hevea brasiliensis, show transferability and are able to amplify other species of Hevea