Seleção genética de Pinus elliottii var. elliottii Engelmann visando estabelecimento de um pomar clonal de sementes

Orientador: Antonio Rioyei HigaMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná,Setor de Ciências Agrárias, Curso de Engenharia Florestal.Resumo: O Brasil possui 7,74 milhões de hectares de florestas plantadas e se destaca mundialmente pela produtividade de seus plantios, que se deve principalmente aos tratamentos silviculturais e aos programas de melhoramento genético. Os plantios das espécies do gênero Pinus se concentram na Região Sul, principalmente nos estados do Paraná e Santa Catarina, sendo a espécie Pinus elliottii var. elliottii a segunda espécie mais plantada. A espécie proporciona múltiplos usos, assim as características avaliadas dentro de um programa de melhoramento genético para a espécie são relacionadas à produção de resina e produtividade. Visando aumento de produtividade, cabe a avaliação de variáveis de crescimento para predição de parâmetros genéticos e ganhos com a seleção por meio da metodologia REML/BLUP. Assim, o objetivo do presente trabalho é estimar parâmetros genéticos e ganhos com a seleção dos melhores indivíduos para formação de pomar clonal de sementes em testes de progênies de Pinus elliottii var. elliottii . O material genético é proveniente de três testes de progênies de meio irmãos de P. elliottii var. elliotti instalados no Paraná e em Santa Catarina em delineamento de blocos ao acaso com cinco repetições e parcelas lineares de 6 plantas. As medições de DAP e altura total foram realizadas aos 8 anos de idade e os dados foram analisados utilizando o software SELEGEN - REML/BLUP®. Para estabelecimento do PCS foram selecionados os 30 melhores indivíduos com base nos valores genéticos individuais para DAP, sendo restritos no máximo de três indivíduos por família. O teste de razão de verossimilhança (LTR) revelou diferenças significativas para os efeitos de progênies para DAP e altura a 1% de probabilidade de erro para os testes instalados nas Fazendas de Canivete e Caraguatá e a 5% para o teste instalado na Fazenda Taió. As herdabilidades individuais no sentido restrito foram moderadas nas Fazendas Canivete e Caraguatá e baixas na Fazenda Taió. As herdabilidades médias de família foram superiores às individuais em todos os locais, indicando maiores ganhos na seleção de famílias. Os coeficientes de determinação dos efeitos da parcela e o coeficiente de variação experimental foram de baixa magnitude demonstrando pequena variação ambiental dentro dos blocos e boa precisão experimental. Os coeficientes de variação genética aditiva individual foram de média magnitude para o DAP. Houve correlação genética positiva entre as variáveis DAP e altura, indicando que a seleção para P. elliottii pode ser realizada com base na característica DAP, que é de mais fácil mensuração. A correlação genética entre os locais foi alta para DAP (0,95), indicando que um só programa de melhoramento atende satisfatoriamente a todos os locais. O estabelecimento do PCS com base na análise conjunta dos locais apresentou ganho de 7,74% e nova média para o DAP de 22 cm, valores superiores à formação de pomares com base nos parâmetros de análise individual por local

Ajuste de efeitos de competição na seleção genética de características em Pinus taeda L.

Orientador: Prof. Dr. Antonio Rioyei HigaCoorientador : Prof. Dr. Diego T. MartinezDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 24/10/2017Inclui referências : f. 102-106Resumo: A seleção genética é a principal ferramenta usada na formação de pomares de sementes de gerações avançadas. O objetivo geral desse estudo foi delinear estratégias de seleção genética visando aumento de crescimento e qualidade de fuste em teste de progênies de Pinus taeda para a formação de pomares de sementes. O teste foi implantado em 2006 em delineamento de blocos casualizados, com sete repetições, parcelas lineares de seis plantas e espaçamento de 2,5 m x 2,0 m. O teste instalado nos locais A, B e D possuem 63 famílias e no local C 53 famílias. Aos nove anos de idade foi efetuada a mensuração da variável diâmetro à altura do peito de todos os indivíduos e avaliadas variáveis de qualidade de fuste, retidão e conicidade para os locais A e D. Em um primeiro momento, procedeu-se o estudo da qualidade experimental do teste baseada nos coeficientes de autocorrelação residual, que teve sua significância testada pelo teste de Durbin-Watson. A análise espacial foi utilizada também para validar a eficiência do uso de covariáveis no ajuste dos dados fenotípicos. Após correção dos dados, foi efetuada a seleção para variáveis de crescimento e para as variáveis de qualidade de fuste. As análises foram efetuadas no software Selegen REML/BLUP®. O uso de covariáveis e a análise espacial são imprescindíveis na análise de dados, pois houve uma grande discrepância na classificação individual das progênies, nos efeitos genotípicos e na definição das zonas de melhoramento entre os dados não ajustados e os ajustados. Os resultados indicaram que a base genética é bastante restrita e, devido a isso, a estratégia indicada é a formação de pomares clonais de sementes com no máximo 100 matrizes, com restrição de no máximo quatro indivíduos por família, contemplando para variáveis de crescimento a seleção das famílias superiores pelo método da média harmônica da performance relativa dos valores genéticos (MHPRVG) e cruzamentos controlados entre progênies das famílias com maiores distâncias genéticas. Ao se incluir as variáveis de qualidade de fuste, o melhor método de seleção, foi o índice de seleção de Smith e Hazel, com igual ênfase para as características DAP, retidão de fuste e fator de conicidade. Recomenda-se ainda a introdução de novos materiais genéticos com o intuito de aumentar a base genética da população estudada. A população selecionada pode ser parte de um programa de melhoramento conduzido em populações múltiplas. Palavras-chave: análise espacial, adaptabilidade, estabilidade, divergência genética, índice de seleção.Abstract: Genetic selection is the main tool used when stablishing advanced generation seed orchards. The general objective of this study was to delineate genetic selection strategies aiming at growth increase and stem quality in a Pinus taeda progenies trial for seed orchards establishment. The trial was established in 2006 in a randomized complete block design with seven replicates, six plants in linear plots and 2.5 m x 2.0 m spacing. The test installed in sites A, B, and D have 63 families and site C has 53 families. At the age of nine, the diameter at breast height of all individuals was measured and the variables of stem quality, straightness and conicity were evaluated for two of the sites. At first, the study of the experimental quality of the test based on residual autocorrelation coefficients was performed. The significance was verified by the Durbin-Watson test. Spatial analysis was also used to validate the efficiency of the covariables in the adjustment of phenotypic data. After the correction of the data, the selection was made for growth variables and for the stem quality variables. The analyses were carried out using Selegen REML / BLUP® software. The use of covariates and spatial analysis are essential in data analysis, since there was a great discrepancy in the individual classification of the progenies, in the genotypic effects and in the definition of breeding areas between the unadjusted and adjusted data. The results indicated that the genetic base is very restricted. Due to this fact, the indicated strategy is the formation of clonal seed orchards with a maximum of 100 matrices. A restriction of four individuals or less per family should be respected; for growth variables, the selection of the elite families using the harmonic mean of the relative performance of the genetic values (MHPRVG) and controlled crosses between progenies of families with greater genetic distances is indicated. When including the variables of quality of stem the best method of selection was using Smith and Hazel selection index with equal emphasis for the characteristics DBH, stem straightness and conicity index. It is also recommended the introduction of new genetic materials in order to broaden the genetic base. The selected population may be part of a genetic improvement program for the studied species, which may be conducted with multiple populations. Keywords: spatial analysis, adaptability, stability, genetic divergence, selection index

GENETIC SELECTION OF Pinus taeda L. THROUGH MULTI-ENVIRONMENT TRIAL

The aim of this study is to select progenies of Pinus taeda through multi-environmental trial to establish clonal seed orchards and advance breeding–program generations. Progeny test was carried out with 53 open-pollinated families planted in four different locations. The study followed a randomized block statistical design, with seven replications in linear plots planted with six plants each. DBH variable was measured in individuals at the age of nine years. All estimates were carried out in Selegen REML/BLUP® software. Genotype x environment interaction was detected; therefore, it required the definition of two breeding zones to minimize its effects. The genetic basis of the assessed population is restricted. Families were distributed into nine different groups, based on genetic divergence analysis, and grouping through the Tocher method, by using Mahalanobis distances. Based on the results, and by taking into consideration the balance between variability maintenance and genetic gains, it is recommended to establish a clonal seed orchard with 50 selected individuals in the experiment, based on a limited number of individuals per family. Intraspecific crossing between divergent families can also be used to increase heterosis and genetic variability in the assessed population

FEASIBILITY OF EARLY Pinus taeda L. SELECTION TO ASSESS GROWTH VARIABLES IN PROGENY TEST

Forest species breeding programs require a long period-of-time for plants to reach the proper age to enable selecting superior genotypes, which is a critical factor in selection processes. Thus, the aims of the current study are to estimate genetic parameters in juvenile and adult plants (6, 10 and 20 years) in order to investigate genetic correlations between variables at different ages and at certain ages; as well as to determine whether it is possible performing efficient early selection in juvenile plants. The test was implemented in 1997; it comprised 120 progenies and followed a randomized block design, with five repetitions - linear plots comprised 5 plants at 2.5 m x 2.5 m spacing. DBH (cm), H (m) and VOL (m³) of all tested subjects were measured at the age of 6, 10 and 20 years. Variance components, genetic parameters, as well as genetic correlations between variables and between ages were estimated in Selegen REML/BLUP® software. Genetic parameter estimates have shown superiority at 10 years, in comparison to that estimated at 6 and 20 years. Variable ‘DBH’ has shown high genetic correlation to height (H) and volume (VOL), whereas DBH x VOL have shown high genetic correlation (0.98) in 10-year-old plants. With respect to genetic correlation between ages, 10-year-old plants have shown moderate correlation to 6- and 20-year-old plants. Early selection is indicated for 10-year-old plants, in 20-year cycles, since plants at this age have shown higher selection efficiency to predict gains in comparison to adult plants

EFEITO DE IBA E DE RIZOBACTÉRIA NO ENRAIZAMENTO DE MINIESTACAS DE ACÁCIA NEGRA

Black wattle is a forest species of great economic importance in the southern of Brazil. Researches for vegetative propagation methods to constitute clonal forests are effective to increase forest productivity. The goal of this work was to evaluate the action of compounds of root promotion in minicuttings of Acacia mearnsii as an alternative to vegetative propagation to the species. The experiment was conducted in July/2018 (winter season), with one negative control, two concentrations of indole butyric acid – IBA (2000 and 4000 mg L-1) and two concentrations of AzoTotal™ (100% e 50%), an inoculant containing Azospirillum brasilense bacterium. In the IBA treatments, the base of minicuttings remained immersed in hydroalcoholic solution 50% for 10 seconds and for the inoculant treatments during 15 minutes. The experiment took place in a greenhouse and after 45 days they were evaluated: the percentage of rooted minicutting; number of roots per minicutting; length of the three largest roots per minicutting; percentage of minicuttings with calluses; percentage of minicuttings survival; percentage of minicutting with budding and percentage of minicutting that kept the leaflets. There was significant difference between treatments considering rooted minicuttings, number of roots by minicutting, length of the three largest roots by minicutting, and there were not observed differences to the other variables analyzed. The use of IBA was more effective for the vegetative propagation process in this species.A acácia negra é uma espécie florestal de expressiva importância econômica na região sul do Brasil e a investigação de métodos de propagação vegetativa para constituição de florestas clonais é de grande valia para aumento da produtividade florestal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação de promotores de enraizamento na miniestaquia de Acacia mearnsii como alternativa para a propagação vegetativa da espécie. O experimento foi conduzido no mês de julho/2018 (estação de inverno), com uma testemunha, duas concentrações de ácido indol butírico – IBA (2000 e 4000 mg L-1) e duas concentrações do inoculante AzoTotal® (100% e 50%) que contem a bactéria Azospirillum brasilense. Para os tratamentos com IBA, as bases das miniestacas permaneceram imersas em solução hidroalcoólica 50% durante 10 segundos e para o inoculante durante 15 minutos. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e após 45 dias avaliou-se a porcentagem de miniestacas enraizadas, número de raízes por miniestaca, comprimento das três maiores raízes por miniestaca, porcentagem de miniestacas com calos, porcentagem de sobrevivência das miniestacas, porcentagem de miniestacas com brotação e porcentagem de miniestacas que mantiveram os folíolos. Houve diferença significativa entre os tratamentos para miniestacas enraizadas, número de raízes por miniestaca, e comprimento das três maiores raízes, não ocorrendo para as demais variáveis analisadas. A utilização de IBA mostrou-se mais eficaz para o processo de propagação vegetativa da espécie

Glial Processes at the Drosophila Larval Neuromuscular Junction Match Synaptic Growth

Glia are integral participants in synaptic physiology, remodeling and maturation from blowflies to humans, yet how glial structure is coordinated with synaptic growth is unknown. To investigate the dynamics of glial development at the Drosophila larval neuromuscular junction (NMJ), we developed a live imaging system to establish the relationship between glia, neuronal boutons, and the muscle subsynaptic reticulum. Using this system we observed processes from two classes of peripheral glia present at the NMJ. Processes from the subperineurial glia formed a blood-nerve barrier around the axon proximal to the first bouton. Processes from the perineurial glial extended beyond the end of the blood-nerve barrier into the NMJ where they contacted synapses and extended across non-synaptic muscle. Growth of the glial processes was coordinated with NMJ growth and synaptic activity. Increasing synaptic size through elevated temperature or the highwire mutation increased the extent of glial processes at the NMJ and conversely blocking synaptic activity and size decreased the presence and size of glial processes. We found that elevated temperature was required during embryogenesis in order to increase glial expansion at the nmj. Therefore, in our live imaging system, glial processes at the NMJ are likely indirectly regulated by synaptic changes to ensure the coordinated growth of all components of the tripartite larval NMJ

p38-γ–dependent gene silencing restricts entry into the myogenic differentiation program

The regenerative capacity of muscle is regulated by p38-γ, which phosphorylates MyoD and leads to formation of a complex that represses myogenin transcription

Seleção em progênies de Pinus caribaea var. hondurensis Morelet para a Região de Prata, MG

Orientador: Prof. Dr. Antonio Rioyei HigaCoorientadores: Prof. Dr. Diego T. Martinez, Prof. Dr. Alexandre Siqueira Guedes CoelhoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal, Departamento de Ciências Florestais. Defesa: Curitiba, 19/10/2022Inclui referênciasÁrea de concentração: Recursos florestais e engenharia florestalResumo: Seleção genética é a principal etapa de um programa de melhoramento de espécies florestais. No entanto, para atingir essa fase, é necessário instalar, avaliar e analisar testes genéticos. Os testes genéticos de espécies florestais são realizados por longos períodos e ocupam grandes áreas e, por isso, representam alguns problemas para os melhoristas. Assim, o objetivo deste trabalho foi definir estratégias de seleção genética para o avanço da geração de plantios seminais e clonais. A análise quantitativa dos caracteres de crescimento foi realizada usando dados de um teste de progênies desbastado. O teste de progênies analisado é composto por híbridos intraespecíficos de Pinus caribaea var. hondurensis, plantado em 2006, no município de Prata, MG. A área está localizada no Bioma Cerrado, que é caracterizado por solos ácidos e de baixa fertilidade e, inverno seco. O teste de progênies foi implantado em delineamento de blocos completos casualizados, com 79 famílias de irmãos completos, com 15 repetições e uma planta por parcela. Os desbastes foram realizados aos seis e oito anos de idade, permanecendo no teste 615 indivíduos de 44 famílias. Para análise estatística foram coletados dados de diâmetro à altura do peito (DAP) em cm, altura total (H) em m e volume em dm³, das árvores com idades de três, quatro, cinco, seis, sete, oito e 11 anos. Os componentes de variância foram estimados por meio do Restricted Maximum Likelihood Method (REML), que foram obtidos por meio do algoritmo de Expectativa-Maximização (EM), utilizando o software R (R Development Core Team, 2019), com a função reml90 do pacote BreedR. No primeiro capítulo, os modelos de análise foram comparados no teste de progênies desbastado. Foram testados o modelo misto convencional de blocos casualizados e modelos que incluem efeitos espaciais e de competição. Estes últimos apresentaram desempenhos superiores ao modelo tradicional misto de blocos casualizados, demonstrando a grande importância da utilização de modelos que contemplem os efeitos da heterogeneidade ambiental e da competição. No segundo capítulo, verificou-se a viabilidade da seleção precoce e o estabelecimento de uma estratégia de seleção. O volume pode ser utilizado na seleção genética, quando o objetivo é selecionar indivíduos com melhor crescimento, pois apresentou forte e significativa correlação com DAP. Esta variável pode ser usada aos cinco anos de idade para seleção precoce. Para a estratégia de produção de sementes, a intensidade de seleção de 30% equilibra os ganhos genéticos e o tamanho efetivo da população. O terceiro capítulo propõe uma estratégia de seleção de clones, utilizando modelos espaciais e de competição. Efeitos não aditivos foram predominantes no controle genético das variáveis analisadas em todas as idades. Há pouco efeito de CGC – Capacidade Geral de Combinação. A seleção dos cinco melhores cruzamentos, para a formação de florestas clonais, proporciona ganhos de 12,7 a 29,6% em volume, em relação à média geral do experimento. Com todas as informações obtidas no desenvolvimento desta tese, conclui-se que a seleção genética de cruzamentos controlados, aliada à conservação da variabilidade genética, pode proporcionar grande potencial para a silvicultura clonal de P. caribaea var. hondurensis.Abstract: Genetic selection is the main step of a forest tree improvement program. However, to achieve this stage, it is necessary set up, evaluate and analyze genetic tests. Genetic tests of a forest tree species are carried out for long periods and occupy large areas and, due to this, they represent certain problems to breeders. Thus, the objective of this work is to define genetic selection strategies for generation advancement of seminal and clonal plantations. Quantitative analysis of growth traits were carried out using data of a thinned progeny test. The progeny test analized is composed by intraspecific hybrids of Pinus caribaea var. hondurensis, planted in 2006, at Prata municipality, MG state. The area is located on the Brazilian Cerrado Biome, which is characterized by acid and unfertile soil and dry winter. The progeny test was planted in a randomized complete blocks design, with 79 full-sib families, with 15 replications and one tree plot. Thinnings were performed at six and eight years of age, with 615 individuals of 44 families remaining in the test. For statistical analysis Data of diameter at breast height (DBH) in cm, total height (H) in m and volume in dm³ were collected from the remaining individuals, ages three, four, five, six, seven, eight and 11 years. The variance components were estimated using the Restricted Maximum Likelihood Method (REML), which were obtained using the expectation-maximization (EM) algorithm, using the R software (R Development Core Team, 2019), with the reml90 function of the breedR package. In the first chapter, analysis models were compared in the thinned progeny test. The conventional randomized block mixed model, and models that include spatial and competition effects were tested. These last ones presented better performances than the traditional mixed model of randomized blocks, demonstrating the great importance of using models that include the effects of environmental heterogeneity and competition. In the second chapter, the feasibility of early selection was verified, and the establishment of a selection strategy. The variable volume can be used in genetic selection, when the objective is to select individuals with better growth, as it presented a strong and significant correlation with the DBH. This variable can be used at age five Years for early selection. For seed production strategy, the selection intensity of 30% balances genetic gains and effective population size. The third chapter proposes a strategy for clone selection, using spatial and competition models. Non-additive effects were predominant in the genetic control of the variables analyzed at all ages. There is little effect of CGC - General Combination Ability. The selection of the five best crosses, for the formation of clonal forests, provides gains of 12.7 to 29.6% in volume. With all the information obtained in the development of this thesis, it is concluded that the genetic selection of controlled crosses, combined with the conservation of genetic variability, can provide great potential for clonal silviculture of P. caribaea var. hondurensis

Ajuste de efeitos de competição na seleção genética de características em Pinus taeda L.

Orientador: Prof. Dr. Antonio Rioyei HigaCoorientador : Prof. Dr. Diego T. MartinezDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 24/10/2017Inclui referências : f. 102-106Resumo: A seleção genética é a principal ferramenta usada na formação de pomares de sementes de gerações avançadas. O objetivo geral desse estudo foi delinear estratégias de seleção genética visando aumento de crescimento e qualidade de fuste em teste de progênies de Pinus taeda para a formação de pomares de sementes. O teste foi implantado em 2006 em delineamento de blocos casualizados, com sete repetições, parcelas lineares de seis plantas e espaçamento de 2,5 m x 2,0 m. O teste instalado nos locais A, B e D possuem 63 famílias e no local C 53 famílias. Aos nove anos de idade foi efetuada a mensuração da variável diâmetro à altura do peito de todos os indivíduos e avaliadas variáveis de qualidade de fuste, retidão e conicidade para os locais A e D. Em um primeiro momento, procedeu-se o estudo da qualidade experimental do teste baseada nos coeficientes de autocorrelação residual, que teve sua significância testada pelo teste de Durbin-Watson. A análise espacial foi utilizada também para validar a eficiência do uso de covariáveis no ajuste dos dados fenotípicos. Após correção dos dados, foi efetuada a seleção para variáveis de crescimento e para as variáveis de qualidade de fuste. As análises foram efetuadas no software Selegen REML/BLUP®. O uso de covariáveis e a análise espacial são imprescindíveis na análise de dados, pois houve uma grande discrepância na classificação individual das progênies, nos efeitos genotípicos e na definição das zonas de melhoramento entre os dados não ajustados e os ajustados. Os resultados indicaram que a base genética é bastante restrita e, devido a isso, a estratégia indicada é a formação de pomares clonais de sementes com no máximo 100 matrizes, com restrição de no máximo quatro indivíduos por família, contemplando para variáveis de crescimento a seleção das famílias superiores pelo método da média harmônica da performance relativa dos valores genéticos (MHPRVG) e cruzamentos controlados entre progênies das famílias com maiores distâncias genéticas. Ao se incluir as variáveis de qualidade de fuste, o melhor método de seleção, foi o índice de seleção de Smith e Hazel, com igual ênfase para as características DAP, retidão de fuste e fator de conicidade. Recomenda-se ainda a introdução de novos materiais genéticos com o intuito de aumentar a base genética da população estudada. A população selecionada pode ser parte de um programa de melhoramento conduzido em populações múltiplas. Palavras-chave: análise espacial, adaptabilidade, estabilidade, divergência genética, índice de seleção.Abstract: Genetic selection is the main tool used when stablishing advanced generation seed orchards. The general objective of this study was to delineate genetic selection strategies aiming at growth increase and stem quality in a Pinus taeda progenies trial for seed orchards establishment. The trial was established in 2006 in a randomized complete block design with seven replicates, six plants in linear plots and 2.5 m x 2.0 m spacing. The test installed in sites A, B, and D have 63 families and site C has 53 families. At the age of nine, the diameter at breast height of all individuals was measured and the variables of stem quality, straightness and conicity were evaluated for two of the sites. At first, the study of the experimental quality of the test based on residual autocorrelation coefficients was performed. The significance was verified by the Durbin-Watson test. Spatial analysis was also used to validate the efficiency of the covariables in the adjustment of phenotypic data. After the correction of the data, the selection was made for growth variables and for the stem quality variables. The analyses were carried out using Selegen REML / BLUP® software. The use of covariates and spatial analysis are essential in data analysis, since there was a great discrepancy in the individual classification of the progenies, in the genotypic effects and in the definition of breeding areas between the unadjusted and adjusted data. The results indicated that the genetic base is very restricted. Due to this fact, the indicated strategy is the formation of clonal seed orchards with a maximum of 100 matrices. A restriction of four individuals or less per family should be respected; for growth variables, the selection of the elite families using the harmonic mean of the relative performance of the genetic values (MHPRVG) and controlled crosses between progenies of families with greater genetic distances is indicated. When including the variables of quality of stem the best method of selection was using Smith and Hazel selection index with equal emphasis for the characteristics DBH, stem straightness and conicity index. It is also recommended the introduction of new genetic materials in order to broaden the genetic base. The selected population may be part of a genetic improvement program for the studied species, which may be conducted with multiple populations. Keywords: spatial analysis, adaptability, stability, genetic divergence, selection index