Desenvolvimento de marcadores SNP para triagem de produtividade de grãos de cultivares brasileiras de arroz

The objective of this work was to identify and validate single-nucleotide polymorphism (SNP) markers related to grain yield in rice (Oryza sativa) core collection. The genome-wide association studies (GWAS) methodology was applied for genotyping of 541 rice accessions by 167,470 SNPs. The grain yield of these accessions was estimated through the joint analysis of nine field experiments carried out in six Brazilian states. Fifteen SNPs were significantly associated with grain yield, and out of the ten SNPs converted to TaqMan assays, four discriminated the most productive accessions. These markers were used for the screening of rice accessions with favorable alleles. The selected accessions were, then, evaluated in field experiments in target environments, in order to select the most productive ones. This screening reduces the number of accessions evaluated experimentally, making it possible to prioritize those with higher productive potential, which allows of the increase of the number of replicates and, consequently, of the experimental accuracy.O objetivo deste trabalho foi identificar e validar marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) relacionados à produtividade de grãos em coleção nuclear de arroz (Oryza sativa). A metodologia de estudos de associação genômica ampla (GWAS) foi aplicada à genotipagem de 541 genótipos por 167.470 SNPs. A produtividade de grãos desses acessos foi estimada por meio da análise conjunta de nove experimentos de campo, realizados em seis estados brasileiros. Quinze SNPs foram significativamente associados à produtividade de grãos e, dos dez SNPs que foram convertidos em ensaios TaqMan, quatro discriminaram os acessos com maior produtividade. Esses marcadores foram utilizados para identificar aceessos de arroz com os alelos favoráveis. Em seguida, os acessos selecionados foram avaliados em experimentos de campo, em ambientes-alvo, para identificar os mais produtivos. Essa triagem reduz o número de acessos avaliados experimentalmente, pois torna possível priorizar aqueles com maior potencial produtivo, o que permite aumentar o número de repetições e, consequentemente, a precisão experimental

Controle genético do teor proteico nos grãos e de caracteres agronômicos em milho cultivado com diferentes níveis de adubação nitrogenada

The objective of this work was to determine the genetic control of grain protein content and of the agronomic traits of corn (Zea mays) at different levels of nitrogen fertilization. Nine parent populations and their hybrids were evaluated in a complete diallel mating design, with two levels of nitrogen fertilization. The variables evaluated were: relative chlorophyll index, plant height, ear height, ear production, grain yield, grain color, mass of 100 grains, density of grains, nitrogen content in the leaves and grain protein content. Increasing levels of nitrogen fertilization increased the relative chlorophyll index, ear height and grain protein content. However, only grain production had distinct genetic control at different levels of nitrogen. Diallel analysis showed significant genotype effect in all traits, except for grain and ear production. For most of the variables, there was significance of heterosis effect. For grain protein content, there was no significance for specific combining ability, and genotypes general combining ability had more important effects in the expression of this character.O objetivo deste trabalho foi determinar o controle genético do teor de proteína em grãos e de caracteres agronômicos de milho (Zea mays) cultivado com diferentes níveis de adubação nitrogenada. Foram avaliados nove genitores de milho e seus híbridos, em dialelo completo, com dois níveis de adubação nitrogenada. Os caracteres avaliados foram: índice relativo de clorofila, altura de plantas, altura de espigas, produção de espigas, produção de grãos, coloração de grãos, massa de cem grãos, densidade de grãos, teor de nitrogênio nas folhas e teor de proteína nos grãos. A elevação da adubação nitrogenada promoveu aumento nos caracteres índice relativo de clorofila, altura de espigas e teor de proteínas nos grãos. Apenas a variável produção de grãos apresentou controle genético distinto nos diferentes níveis de nitrogênio. A análise dialélica mostrou significância dos efeitos dos genótipos sobre todos os caracteres, com exceção da produção de espigas e de grãos, e foi possível observar significância da heterose na maioria das variáveis. Para o teor de proteínas nos grãos, não houve significância da capacidade específica de combinação, e a capacidade geral de combinação dos genótipos teve efeito mais importante na manifestação desse caráter

Análise de associação quanto à produtividade e seus caracteres componentes em linhagens e cultivares de arroz de terras altas

The objective of this work was to identify, through analysis of associative mapping, the molecular markers related to upland rice yield and its component traits. One hundred thirteen lines and cultivars of upland rice, with reduced admixture, from the Rice Core Collection of Embrapa, were used. The following yield component traits were evaluated: number of panicles per meter, number of grains per panicle, and weight of 100 grains. Out of the 115 used markers, 25 (21.7%) were significantly associated with one or more traits. Among the 29 SSR (simple sequence repeats) co‑located in yield QTL (quantitative trait loci) in rice, 12 were associated with the evaluated traits and considered candidates for use in marker‑assisted selection. The markers NP914540, Q6ZGD1, and Q69JE3, associated with the number of grains per panicle, are not yet annotated in rice and should constitute the starting point for functional genomics studies. Among the markers derived from transcribed sequences, NP914526 and NP914533 stand out for belonging to metabolic pathways related to increased yield potential of rice.O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes. Foram usadas 113 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa, com reduzido vínculo genético entre si. Os seguintes caracteres componentes da produtividade foram avaliados: número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos. Dos 115 marcadores utilizados, 25 (21,7%) associaram-se significativamente a um ou mais caracteres. Entre os 29 SSR ("simple sequence repeats") colocalizados em QTL ("quantitative trait loci") de produtividade de arroz, 12 foram associados aos caracteres avaliados e considerados como candidatos para uso na seleção assistida por marcadores. Os marcadores NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3, associados ao número de grãos por panícula, ainda não foram anotados no arroz e podem constituir o ponto de partida para estudos de genômica funcional. Entre os marcadores derivados de sequências transcritas, NP914526 e NP914533 destacam-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo de arroz

Análise de associação quanto à produtividade e seus caracteres componentes em linhagens e cultivares de arroz de terras altas

O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes. Foram usadas 113 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa, com reduzido vínculo genético entre si. Os seguintes caracteres componentes da produtividade foram avaliados: número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos. Dos 115 marcadores utilizados, 25 (21,7%) associaram-se significativamente a um ou mais caracteres. Entre os 29 SSR ("simple sequence repeats") colocalizados em QTL ("quantitative trait loci") de produtividade de arroz, 12 foram associados aos caracteres avaliados e considerados como candidatos para uso na seleção assistida por marcadores. Os marcadores NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3, associados ao número de grãos por panícula, ainda não foram anotados no arroz e podem constituir o ponto de partida para estudos de genômica funcional. Entre os marcadores derivados de sequências transcritas, NP914526 e NP914533 destacam-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo de arroz

Agronomic and molecular characterization of Embrapa Rice Core Collection

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE LUICE gomes.pdf: 3188724 bytes, checksum: c4156187d61efe808b3d021846f674dd (MD5) Previous issue date: 2010-08-31The plant genetic resources stored ex situ are considered as a genetic repository, and are raw material for the development of the world agriculture. In rice, despite its high genetic variability, the lack of information of accessions to compose a databank prevents its use to help the choice of genitors for the breeding programs. The Embrapa Rice Core Collection (ERiCC) was developed from 10,000 accessions from Embrapa GeneBank, and it was set up by 550 accessions, divided in three subsets: 1) 94 lines and cultivars from Brazil (LCB); 2) 148 lines and cultivars from abroad (LCI); and 3) 308 traditional varieties (VT), obtained from germplasm collection expeditions in Brazil. This work aimed: 1) to evaluate the extension of genetic variability of 550 accessions from ERiCC by means of agronomic traits characterization using mixed models and multivariate statistics; 2) to perform a comparative analysis of the genetic divergence considering the agronomical and SSR markers characterizations; and 3) to identify the genotypes with higher genetic diversity and with the best agronomic performances, aiming to promote the most efficient use of such germplasm in breeding programs. The agronomic characterization of 550 accessions was performed in nine field experiments, evaluating 18 phenological-agronomic traits. The data were analyzed using the mixed linear and AMMI models. There was wide variation range of genotypical values for most evaluated traits. In different environments, it was observed VT accessions among the high-yielding materials, demonstrating the potential of this group of germplasm, particularly important due to its high genetic variability, to contribute to the development of cultivars regionally adapted. The AMMI approach allowed a good discrimination of ERiCC rice genotypes in relation to the adaptive performance, identifying the accessions CA880078, CA990001, CA870071 (subset VT), and CNA0009113 (LCI) as having good yield and broad adaptation to distinct environments. The comparative analysis of genetic diversity between agronomic and molecular data was performed using the 242 lines and cultivars accessions from ERiCC, which were characterized by 86 fluorescent SSR markers, and five agronomic traits with genotypic values predicted (values without from the effects of interaction genotypes x environment, from a joint analysis of nine experiments. The genetic divergence among accessions was estimated by the average Euclidian distance for phenotypical data, and by the Rogers modified by Wright (RW) genetic distance. The datasets were jointly analyzed by descriptive and multivariate statistics, using correlation analyses from hierarchical grouping of Ward and UPGMA methods. The phenotypical and molecular data showed a broad distribution of dissimilarity indexes, despite they showed different patterns of variation between them. Low molecular distances were associated to low phenotypical distances, however to high molecular distances, occurred a high broad range of phenotypical variation. The correlation between genetical and phenotypical dissimilarities was significant for both lowland and upland accessions, despite with different values (r=0.156 and r=0.409, respectively). Due to the low relation between phenotypical and molecular data, the analysis of genotypes to be used in breeding programs must include both evaluations to a better accession characterization. Considering the high yielding accessions, the higher molecular distances were identified among the accessions from lowland system of cultivation, among which BR IRGA 413 and CNA0005014, BR IRGA 413 and CNA0005853, and CNA0004552 and CNA0005014. Considering the upland accessions, maximum genetic distances were identified in CNA0000482 and CNA0006422, CNA0001006 and CNA0006422, and CNA0001006 and CNA0003490. The molecular analysis was able to identify accessions with reduced genetic relationship, that if used as genitors, will result in a progeny with a high probability to find new allelic combinations. On the other hand, the phenotypical characterization is important to identify accessions not just genetically divergent, but with superior agronomic trait performances for breeding programs. The results of this work will permit to increase the activities related to the characterization of accessions from rice Genebank, giving support of breeding programs to choose the best accessions to obtain new cultivars, with favorable traits, and broad genetic basis. In addition, a continuous program of phenotypical and molecular characterization of germplasm will be able to identify accessions to increase the genetic variability of ERiCC.Os recursos genéticos vegetais armazenados ex situ são considerados reservatórios de genes e funcionam como matéria-prima para o desenvolvimento da agricultura mundial. Na cultura do arroz, apesar da extensa variabilidade genética existente, a deficiência de informações que integrem dados que possam efetivamente auxiliar na escolha de genótipos importantes para os programas de melhoramento constitui o principal fator que limita a utilização mais ampla dos acessos armazenados nos bancos de germoplasma. A Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa (CNAE) representa a variabilidade genética de mais de 10 mil acessos constituintes do Banco Ativo de Germoplasma (BAG) da Embrapa Arroz e Feijão, e é composta por 550 acessos subdivididos em três estratos: 1) 94 Linhagens e Cultivares Brasileiras (LCB), provenientes de programas de melhoramento de instituições brasileiras; 2) 148 Linhagens e Cultivares Introduzidas (LCI), provenientes de programas de melhoramento de outros países; e 3) 308 Variedades Tradicionais (VT), que reúne acessos obtidos por expedições de coleta de germoplasma realizadas em vários estados do Brasil. Este trabalho teve como principais objetivos: 1) avaliar a extensão da variabilidade genética dos 550 acessos pertencentes à CNAE por meio da caracterização agronômica via metodologias de modelos mistos e estatísticas multivariadas; 2) realizar a análise comparativa da divergência genética entre acessos, determinada pela avaliação de caracteres agronômicos e marcadores moleculares SSR; e 3) identificar os genótipos com maior diversidade genética e com melhores atributos agronômicos, a fim de indicar uma melhor utilização destes recursos genéticos em programas de melhoramento. Na caracterização agronômica foram avaliados 550 acessos em experimentos conduzidos em nove locais no Brasil, envolvendo um total de 18 caracteres fenológico-agronômicos. Os dados foram analisados empregando-se a abordagem de modelos lineares mistos e modelo AMMI de análise. Verificou-se grande amplitude de variação dos valores genotípicos para a maioria dos caracteres avaliados. Nos diferentes ambientes, houve ocorrência de genótipos do estrato VT entre os mais produtivos, o que demonstra o potencial deste grupo de germoplasma, particularmente importante por sua grande variabilidade genética, em contribuir para o desenvolvimento de cultivares regionalmente adaptadas. A abordagem AMMI permitiu uma boa discriminação dos genótipos de arroz da CNAE quanto ao seu comportamento adaptativo, identificando os acessos CA880078, CA990001, CA870071 (do estrato VT), e CNA0009113 (LCI) com estabilidade, produtividade satisfatória e ampla adaptação à diferentes ambientes. Para a análise comparativa da diversidade genética entre dados agronômicos e moleculares foram considerados 242 acessos da CNAE, os quais foram caracterizados utilizando-se 86 marcadores SSR fluorescentes, sendo que para os dados agronômicos, foram realizadas análises conjuntas dos experimentos e considerados os valores genotípicos preditos de cinco caracteres (valores livres dos efeitos de interação genótipos x ambientes). A divergência genética entre os acessos foi estimada pelo procedimento de distância Euclidiana média para os dados fenotípicos, e por meio da distância de Rogers modificada por Wright (RW) para os dados moleculares, analisando-se os conjuntos de dados por meio de estatísticas descritivas e multivariadas, empregando-se análises de correlação entre matrizes de dissimilaridade e análises de agrupamento hierárquico de Ward e UPGMA. Os dados fenotípicos e moleculares apresentaram uma ampla distribuição dos índices de dissimilaridade, embora tenham apresentado diferentes padrões dessa variação. Baixas distâncias moleculares estiveram associadas a baixas distâncias baseada nos valores genotípicos, no entanto para elevadas distâncias moleculares houve ocorrência de ampla escala de variação fenotípica. A correlação entre as dissimilaridades genéticas e valores genotípicos foi significativa tanto no conjunto de acessos irrigados quanto no de sequeiro, porém, com diferentes magnitudes (r=0,156 e r=0,409, respectivamente). Devido esta baixa relação entre os dados fenotípicos e moleculares, o estudo de genótipos para fins de uso no melhoramento genético deve incluir ambas avaliações para a melhor caracterização dos acessos. Entre os materiais mais produtivos, as maiores distâncias moleculares foram identificadas entre os genótipos do sistema de cultivo irrigado, dentre eles BR IRGA 413 e CNA0005014, BR IRGA 413 e CNA0005853, e CNA0004552 e CNA0005014. Entre os materiais de sequeiro, máximas distâncias genéticas foram identificadas entre os acessos CNA0000482 e CNA0006422, CNA0001006 e CNA0006422, e CNA0001006 e CNA0003490. A análise molecular permitiu que fossem identificados genótipos de vínculo genético reduzido, que quando utilizados como parentais em cruzamentos, possibilitarão que as progênies obtidas apresentem maiores chances de combinações alélicas inéditas. Por sua vez, a caracterização fenotípica tem papel fundamental na identificação de materiais que além de divergentes, apresentem desempenho agronômico superior para os programas de melhoramento. Os resultados deste trabalho permitirão aumentar eficazmente as atividades relacionadas à caracterização de acessos do Banco Ativo de Germoplasma de arroz, subsidiando os programas de melhoramento na escolha de genótipos a serem utilizados para a obtenção de novas cultivares, com características favoráveis, de ampla base genética. Em adição, um programa contínuo de caracterização fenotípica e molecular de germoplasma permitirá ainda a escolha de acessos para a ampliação da variabilidade genética da CNAE

PHYSIOLOGIC QUALITY OF SEEDS AND AGRONOMIC PERFORMANCE OF SWEET CORN GENOTYPES QUALIDADE FISIOLÓGICA DE SEMENTES E DESEMPENHO AGRONÔMICO DE GENÓTIPOS DE MILHO DOCE

<!-- @page { margin: 2cm } P { margin-bottom: 0.21cm } --> <p class="western" align="JUSTIFY"><span style="font-family: Times New Roman,serif;"><span style="font-size: small;">This study was developed to evaluate the agronomic performance and  physiological quality of seeds of six commercial sweet corn simple hybrids, fifteen double hybrids obtained from crossings among the simple hybrids, taken two by two, and one control. The field phase was conducted in Goiânia (16°35'S, 49°21'W and 730 m of altitude), in a clay Oxisol. It was used a randomized complete design,  with four replications. The yield, percentage of standard ears without straw, percentage of industrial yield, total soluble solids content, measured chlorophyll content, and total sugars content were determined. The germination tests cold without soil  (modified), accelerated aging, and tetrazolium were carried out for physiological quality seed evaluation. From the physiological tests, the percentage values and emission indexes of primary root were calculated. The results showed genetic potential among the genotypes tested for agronomic characters and seed quality. Thus, the use of those genotypes in plant breeding programs could happen through the composite  obtention of inbred lines, mainly for the characters productivity of ears with straw, industrial yield, chlorophyll content, and modified cold test.<br /><br />KEY-WORDS: Zea mays; total sugar; vigor; chlorophyll. </span></span></p><!-- @page { margin: 2cm } P { margin-bottom: 0.21cm } --> <p class="western" align="JUSTIFY"><span style="font-family: Times New Roman,serif;"><span style="font-size: small;">Este estudo buscou avaliar o desempenho agronômico e a qualidade fisiológica de sementes de seis híbridos simples comerciais de milho doce, quinze híbridos duplos obtidos dos cruzamentos entre os híbridos simples, tomados dois a dois, e uma testemunha. A fase de campo foi conduzida em Goiânia (16°35'S, 49º21'W e altitude média de 730 m), num Latossolo vermelho-escuro de textura argilosa. Empregou-se o delineamento de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Foram determinados a produtividade, porcentagem de espigas padrão despalhadas, porcentagem de rendimento industrial, teor de sólidos solúveis totais, teor de clorofila e teor de açúcares totais. Para as avaliações de qualidade fisiológica das sementes, foram realizados os seguintes testes de germinação: frio sem solo (modificado), envelhecimento acelerado e tetrazólio. A partir dos testes fisiológicos, foram calculados os valores percentuais e os índices de emissão de raiz primária. Os resultados mostraram que existe potencial genético entre os genótipos testados, tanto para os caracteres agronômicos, como para qualidade de semente. Assim, a exploração destes genótipos no programa de melhoramento poderá ocorrer por meio da obtenção de compostos para extração de linhagens, principalmente para os caracteres produtividade de espigas com palha, rendimento industrial, teor de clorofila e teste de frio modificado.<br /><br />PALAVRAS-CHAVE: Zea mays; açúcares totais; vigor; clorofila. </span></span></p> <p class="western" align="JUSTIFY"><br /></p&gt

Agronomic performance and stability of andean common bean lines with white grains in Brazil

This work evaluated the effect of genotype by environment interaction in Andean common bean lines with white grains, in Central Southern Brazil, to identify lines with high agronomic performance, stability and adaptability, aiming to meet domestic demand and to increase the Brazilian participation in the foreign market of common bean. Nineteen trials with twelve Andean lines were conducted in 2007, 2008 and 2009, in Central Southern Brazil. Grain yield and other agronomic traits were evaluated. Data were subjected to analysis of variance and of adaptability/stability using Annicchiarico and modified AMMI methods. Significant differences were found between lines for all traits evaluated. Genotype by environment interaction was important for lines with Andean origin and white seed. The utilization of weighted mean of absolute scores and yield with the AMMI results enabled the identification of the most stable and adapted lines. Lines Poroto Alubia, CNFB 16211, Ouro Branco and WAF 160 were stable and adapted, using both methods. CNFB 16211 line presented high agronomic performance, stability and adaptability and therefore this line may be a new cultivar. USWA 70 and WAF 75 lines presented grain size similar to that required by the foreign market and superior to the Brazilian cultivars, besides favorable agronomic traits, and thus these lines may be indicated as new cultivars

Controle genético do teor proteico nos grãos e de caracteres agronômicos em milho cultivado com diferentes níveis de adubação nitrogenada Genetic control of grain protein content and of agronomic traits in maize cultivated at different levels of nitrogen fertilization

O objetivo deste trabalho foi determinar o controle genético do teor de proteína em grãos e caracteres agronômicos milho (Zea mays) cultivado com diferentes níveis de adubação nitrogenada. Foram avaliados nove genitores de milho e seus híbridos, em dialelo completo, com dois níveis de adubação nitrogenada. Os caracteres avaliados foram: índice relativo de clorofila, altura de plantas, altura de espigas, produção de espigas, produção de grãos, coloração de grãos, massa de cem grãos, densidade de grãos, teor de nitrogênio nas folhas e teor de proteína nos grãos. A elevação da adubação nitrogenada promoveu aumento nos caracteres índice relativo de clorofila, altura de espigas e teor de proteínas nos grãos. Apenas a variável produção de grãos apresentou controle genético distinto nos diferentes níveis de nitrogênio. A análise dialélica mostrou significância dos efeitos dos genótipos sobre todos os caracteres, com exceção da produção de espigas e de grãos, e foi possível observar significância da heterose na maioria das variáveis. Para o teor de proteínas nos grãos, não houve significância da capacidade específica de combinação, e a capacidade geral de combinação dos genótipos teve efeito mais importante na manifestação desse caráter.<br>The objective of this work was to determine the genetic control grain protein content and of the agronomic traits of corn (Zea mays) at different levels of nitrogen fertilization. Nine parent populations and their hybrids were evaluated in a complete diallel mating design, with two levels of nitrogen fertilization. The variables evaluated were: relative chlorophyll index, plant height, ear height, ear production, grain yield, grain color, mass of 100 grains, density of grains, nitrogen content in the leaves and grain protein content. Increasing levels of nitrogen fertilization increased the relative chlorophyll index, ear height and grain protein content. However, only grain production had distinct genetic control at different levels of nitrogen. Diallel analysis showed significant genotype effect in all traits, except for grain and ear production. For most of the variables, there was significance of heterosis effect. For grain protein content, there was no significance for specific combining ability, and genotypes general combining ability had more important effects in the expression of this character