Estudo genético da característica espiguetas agrupadas em arroz (Oryza savita L.)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2013.A característica espiguetas agrupadas em arroz tem origem por mutação natural e apresenta de duas a três espiguetas agrupadas no mesmo nó do raquis da panícula, enquanto que em variedades normais encontra-se apenas uma espigueta. No Brasil, a primeira observação da deste fenótipo foi na Epagri-EEI em Itajaí, SC em 1996, permitindo a obtenção do acesso Multiespigueta, e também em Formoso do Araguaia, TO em 2006, pela Embrapa-CNPAF obtendo-se o acesso CNA 10928. Como é uma característica pouco frequente em arroz, estudos a cerca dos mecanismos genéticos, caracterização molecular e outras curiosidades ainda são pouco compreendidos. O objetivo deste trabalho foi estudar: i) as bases genéticas envolvidas no controle da característica, ii) os efeitos deste fenótipo sobre características agronômicas importantes, iii) verificar se os marcadores RM 6446 e RN 20330 caracterizam o fenótipo em descendentes de Multiespigueta assim como foi verificado com populações oriundas de CNA 10928, iv) estudar o efeito de deriva de Glifosato sobre a expressão do fenótipo em questão. A característica espiguetas agrupadas em arroz é controlada por um gene que sofre efeito de epistasia de um segundo gene, ambos ligados em 30 cM com interação alélica de co-dominância. As melhores produtividades foram obtidas com linhagens de panículas do tipo 4 (espiguetas não agrupadas) seguidos do tipo 1 e 2 (agrupadas em diferentes graus), respectivamente. A característica espiguetas agrupadas não contribuiu significativamente para a melhoria dos componentes de rendimentos para as linhagens de arroz avaliadas. O SSR RM 6446 não é polimórfico para a característica em estudo. Já o marcador RM 20330 caracterizou eficientemente linhagens de panículas agrupadas os quais apresentaram o alelo de 260 pb, e linhagens de panículas não agrupadas apresentaram o alelo 265 pb. Com os testes de deriva de glifosato, foi possível também, levantar a hipótese de que este herbicida atue no sítio de atuação do hormônio citocinina, e que este, por sua vez, controle a expressão da característica espiguetas agrupadas. Esta hipótese poderá ser testada futuramente.Abstract : The phenotype clustered spikelets in rice is originated by natural mutation and to show two to six clustered spikelets on the same node of the rachis of the panicle, whereas in normal varieties is just one spikelet. In Brazil that mutation was observed by Epagri-EEI in Itajaí, SC, allowing to obtain access Multiespigueta, and also in Formoso do Araguaia, Tocantins, by Embrapa-CNPAF, named access CNA 10928. Since it is a trait with low frequent in rice, studies about the genetic mechanisms, molecular characterization and other related issues are still poorly understood. Thus, the aims of this work were: i) to characterize the genetic basis involved in the control of the trait, ii) to measure the effects of this phenotype on important agronomic characteristics, iii) to check if the markers RM 6446 and RM 20330 could be use to identify the phenotype in descendants of Multiespigueta as well as segregating populations deriving from CNA 10928, iv) to identify the effect of glyfosate on the expression of parental distinct phenotypes. The characteristic clustered spikelets in rice is controlled by a gene that undergoes epistatic effect of a second gene, both linked at 30 cM, and the allelic interaction is co-dominance. The highest yield was obtained by lines with panicles type 4 (spikelets ungrouped) followed by lines of types 1 and 2 (grouped in different degrees), respectively. The characteristic spikelets clustered did not contribute significantly to the improvement of the yield components for the evaluated rice lines. SSR RM 6446 was not polymorphic for the trait under study. However, marker RM 20330 characterized efficiently plants with clustered panicles (260 bp allele versus not clustered panicles with 265 bp allele). Through fumigation of glyphosate on normal plants, progeny exhibited clustered spikelets. Thus, it is possible to hypothesize that this herbicide might acts at the site of action of the hormone cytokinin, and this, in turn, control the expression of the characteristic spikelets clustered. This hypothesis can be tested in the future

Caracterização morfológica e molecular dos acessos do banco de germoplasma de arroz da Epagri

The objective of this work was to characterize by molecular and morphological procedures the rice entriesof the germplasm bank put out by Santa Catarina State Agricultural Research and Rural Extension Agency-Epagri, with 30morphological descriptors and 111 AFLP markers. The morphological characterization showed that the entries have widegenetic divergence, and many interesting features have been identified for use in the genetic improvement of the cereal. Thegrouping analysis of the morphological characterization showed more divergence in the separation of the big groups than AFLP,but, the AFLP was very efficient in detecting variability between the entries. The molecular analisys showed 40% of variabilityamong entries. Also evident was the narrowing of the genetics of rice cultivars put out for the Southern Region of Brazil.However, the analysis pointed out that Santa Catarina’s lines and the cultivar SCS 114 Andosan have wide genetic divergenceto the other cultivars. The organization of the germplasm bank and the wealth of information about the diversity contained init will be important to facilitate and increase the use of the entries in the rice breeding and germplasm exchange.O objetvo deste trabalho foi caracterizar morfológica e molecularmente os acessos de arroz do banco de germoplasma da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (Epagri) por meio de 30 descritores morfológicos e 111 marcadores AFLP. A caracterização morfológica indicou que há ampla diversidade genétca entre osacessos, e muitas característcas agronomicamente interessantes foram identfcadas para utlização no melhoramento genétco desse cereal. A análise de agrupamento da caracterização morfológica revelou maior divergência entre os grandes grupos, enquanto a caracterização molecular foi muito efciente na detecção da variabilidade entre os acessos. A análise commarcadores moleculares mostrou 40% de variabilidade genétca entre os acessos. Também foi evidenciado o estreitamento da base genétca dos cultvares recomendados para o sul do Brasil. No entanto, algumas linhagens e o cultvar SCS114 Andosan têm ampla divergência genétca na comparação com os demais cultvares. A organização do banco de germoplasma e a riqueza de informações a respeito da diversidade nele contda serão importantes para facilitar e aumentar o uso dos acessos do bancode germoplasma no melhoramento genétco de arroz e no seu intercâmbio

Tolerância de genótipos de arroz irrigado submetidos a estresse por baixas temperaturas na fase reprodutiva

Microsporogenesis is the reproductive stage most affected by the occurrence of low temperatures. This study aimed to evaluate the effects of low temperatures during the reproductive stage in inbreed rice lines from Epagri. The experiment was carried out at the Itajai Experiment Station of Epagri (Santa Catarina State Agricultural Research and Rural Extension Agency); the genotypes evaluated were the SC 491, SC 756 (inbreed lines) and the cultivar SCS116 Satoru. The same genotypes were grown under 25° to 28°C, as controls treatment. The rice plants were kept on temperatures of 14°C in a growth chamber with a photoperiod of 13 hours light / 11 dark hours at different stages: i) microsporogenesis; ii) anthesis; and iii) at microsporogenesisand anthesis. Plants were evaluated for grain weight; sterility and grain weight. The genotypes tested showed different degrees of tolerance to low temperatures during reproductive stages. The inbreed lines SC 491 and SC 756 have potential for use in the breeding program as a source of resistance to low temperatures.Resumo: A microsporogênese é o estágio reprodutivo mais afetado pela ocorrência de baixas temperaturas. Este estudo teve como objetivo analisar os efeitos da ocorrência de baixas temperaturas durante o estágio reprodutivo em linhagens promissoras de arroz irrigado da Epagri. O experimento foi realizado na Epagri/Estação Experimental de Itajaí. Os genótipos avaliados foram as linhagens SC 491, SC 756 e o cultivar SCS116 Satoru. Os mesmos genótipos mantidos em 25 a 28oC foram tidos como testemunhas. As plantas de arroz foram submetidas à temperatura de 14°C em câmaras de crescimento com fotoperíodo de 13 horas luz/11 horas escuro, em diferentes períodos: i) no estágio de microsporogênese; ii) na antese; e iii) na microsporogênese e na antese. As plantas foram avaliadas quanto a peso de grãos por planta, esterilidade e peso de mil sementes. Os genótipos testados apresentaram comportamento diferenciado para tolerância a baixas temperaturas. As linhagens SC 491 e SC 756 apresentam potencial para utilização no programa de melhoramento como fonte de resistência a baixas temperaturas. 

Mutação induzida como fonte de variabilidade para tolerância a temperaturas baixas no estádio de germinação em arroz irrigado

Tolerance to low temperatures in the germinaton stage of rice cultvars is an effectve control method for avoiding the damage caused by this phenomenon of abiotc and unpredictable nature. This study was carried out to evaluate the efciency of induced mutaton in the generaton of genetc variability for cold tolerance at the germinaton stage. M2 seed families were treated with gamma rays and subjected to low temperature for 28 days. The respectve lines and cultvars untreated with gamma rays were used for comparison to certfy the presence of genetc variability in M2 families. Great amount of variability for germinaton rate was observed in all M2 families, as well as for length of the coleoptle and radicle. M2 populatons of SC 319, SC 333, SC 342, SC 213, Epagri 106, Epagri 107, Epagri 108 and Epagri 109 presented higher tolerance to low temperatures than the untreated line and cultvars. It was possible to select rice plants with tolerance to low temperatures during germinaton. It can be concluded that the induced mutaton is effectve in generatng variability for this feature.A tolerância a temperaturas baixas no estádio de germinação em cultvares de arroz irrigado é um método de controle efciente para evitar os danos causados por este fenômeno de natureza abiótca e imprevisível. O objetvo deste trabalho foi avaliar a efciência da mutação induzida na geração de variabilidade genétca para tolerância a temperaturas baixasno estádio de germinação. Sementes de populações M2 foram tratadas com raios gama e submetidas a temperatura de 14°C durante 28 dias. As respectivas linhagens e cultivares não tratados com raios gama serviram de comparação para certificação da presença de variabilidade genétca nas populações M2. Houve grande variabilidade genétca em todas as populações M2 para taxa de germinação, comprimento de coleóptilo e radícula. Populações M2 de SC 319, SC 333, SC 342, SC 213, Epagri 106,Epagri 107, Epagri 108 e Epagri 109 apresentaram maior tolerância à temperatura baixa do que as respectivas linhagens e cultivares não tratadas. A mutação induzida é efciente na geração de variabilidade genétca para tolerância a temperaturas baixas na germinação do arroz

SCS121 CL: Rice cultivar resistant to herbicides of imidazolinone chemical group

Abstract SCS121 CL is a second-generation Clearfield(r) rice cultivar with resistance to herbicides of the imidazolinone group. The cultivar has modern plant type, lodging resistance, late maturity cycle, high yield potential, long grains and good cooking quality. The cultivar is recommended to all rice-producer regions of Santa Catarina, Brazil

SCS118 Marques – New rice cultivar obtained through induced mutation

The new rice cultivar, SCS118 Marques, was obtained through gamma irradiation of SCSBRS Tio Taka cultivar. SCS118 Marques presents modern architecture, lodging resistance, late maturity cycle, moderate resistance to blast, high yield potential, long grains and very high cooking quality. Industrial tests performed with SCS118 Marques showed that grains are suitable for parboiling and white rice, and it is recommended to all rice-producing regions of Santa Catarin