Physiological analysis of leaf senescence of two rice cultivars with different yield potential

O objetivo deste trabalho foi avaliar as mudanças fisiológicas que ocorrem em diferentes folhas durante o início e o final do estádio de enchimento de grãos em dois genótipos de arroz (Oryza sativa subsp. indica cultivar BRS Pelota e O. sativa subsp. japonica cultivar BRS Firmeza) que apresentam diferenças no potencial de produção de grãos. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação. Os teores de pigmentos, a fluorescência da clorofila e a taxa de liberação de oxigênio foram determinados no estádio de enchimento de grão da primeira à quarta folha (do topo à base). O teor de pigmentos, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e o transporte de elétrons decresceram significativamente de acordo com a posição das folhas na cultivar BRS Pelota. A cultivar BRS Firmeza apresentou maior teor de pigmentos e maior atividade do aparato fotossintético em comparação à 'BRS Pelota' durante o estádio de enchimento de grão.The objective of this work was to evaluate the physiological changes that occur in different leaves during the early and late grain-filling stages of two rice genotypes (Oryza sativa subsp. indica, BRS Pelota cultivar, and O. sativa subsp. japonica, BRS Firmeza cultivar), which present differences in grain yield potential. The plants were cultivated in greenhouse. Pigment content, chlorophyll fluorescence, electron transport and oxygen evolution rate were determined in the grain-filling stage, from the first to the forth leaf (top to bottom). Pigment content, photochemical efficiency of photosystem II and electron transport decreased significantly according to the position of leaves in 'BRS Pelota'. The BRS Firmeza cultivar shows higher pigment content and higher activity of the photosynthetic apparatus in comparison to 'BRS Pelota' during the grain-filling stage

Identification of stable quantitative trait loci for grain yield in rice

O objetivo deste trabalho foi identificar locos de caracteres quantitativos (QTLs) associados à produtividade em uma população segregante de arroz (GYP). Uma população de 245 linhagens puras recombinantes de arroz, do cruzamento 'Epagri 108' (Oryza sativa subsp. indica) x 'IRAT 122' (O. sativa subsp. japonica), foi avaliada em diferentes locais e anos e genotipada por marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNPs). Obteve‑se um mapa de 1.592,8 cM a partir de 9.831 SNPs, tendo-se identificado 25 QTLs. Os seguintes nove SNPs apresentaram estabilidade entre os diferentes ambientes: M1.37719614 e M6.9563117 para GYP; M4.29340056, M5.25588710, M7.29115624 e M12.4534450 para peso de 100 grãos (HGW); e M1.38398157, M4.28368337 e M7.25991230 para altura de plantas. Seis SNPs não estavam presentes nos blocos de ligação:  M6.9563117 e M4.1077080 para GYP; M5.25588710 e M6.8886398 para HGW; e M2.34471005 e M8.5955948 para altura de plantas. Os SNPs M6.9563117 e M5.25588710 foram considerados ambientalmente estáveis e não estiveram presentes em blocos de ligação, o que indica seu alto potencial para uso na seleção assistida por marcadores de produtividade de grãos, em programas brasileiros de melhoramento de arroz.The objective of this work was to identify the quantitative trait loci (QTLs) associated with grain yield in a rice segregant population (GYP). A population of 245 inbred recombinant rice lines from the 'Epagri 108' (Oryza sativa subsp. indica) x 'IRAT 122' (O. sativa subsp. japonica) cross was evaluated at different locations and years and genotyped by single nucletide polymorphism (SNP) markers. A map of 1,592.8 cM was obtained from 9,831 SNPs, identifying 25 QTLs. The following nine SNPs showed stability between the different environments: M1.37719614 and M6.9563117 for GYP; M4.29340056, M5.25588710, M7.29115624, and M12.4534450 for 100-grain weight (HGW); and M1.38398157, M4.28368337, and M7.25991230 for plant height (PH). Six SNPs were not present in the linkage blocks: M6.9563117 and M4.1077080 for GYP; M5.25588710 and M6.8886398 for HGW; and M2.34471005 and M8.5955948 for PH. The M6.9563117 and M5.25588710 SNPs were considered environmentally stable and were not present in the linkage blocks, showing their high potential for use in marker-assisted selection for grain yield in Brazilian rice breeding programs

Distância genética entre cultivares de arroz irrigado em experimentos conduzidos a campo e em casa de vegetação

The objective of this study was to estimate the genetic distance of irrigated rice based on different phenotypic characters and agronomic descriptors in field experiments and a greenhouse, with joint analysis of environments. In this study, 16 genotypes of rice were evaluated in the field and in greenhouse. In both experimental conditions were measured 24 characters, 16 considered quantitative and eight qualitative. From the phenotypic data were obtained three matrices of Mahalanobis distances (based on characters measured for field, greenhouse and joint analysis), which originated three dendrograms using the Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages (UPGMA). The correlation between genetic distance matrices was performed by the Mantel test. Thus, the estimates of genetic distance used were adequate in the grouping of genotypes, evidencing a narrow genetic distance between the irrigated rice cultivars evaluated. The genetic distance matrices between genotypes based on the qualitative characteristics measured for field, greenhouse and joint analysis of both environments showed a high correlation. There is environmental effect on characteristics of quantitative genetic inheritance.Objetivou-se nesse estudo estimar a distância genética com base em distintos caracteres fenotípicos e descritores agronômicos, em experimentos a campo, em casa de vegetação e análise conjunta de ambientes em arroz irrigado. Neste estudo foram avaliados 16 genótipos de arroz irrigado em experimentos a campo e em casa de vegetação. Nas duas condições experimentais foram mensurados 24 caracteres, sendo, 16 considerados quantitativos e oito considerados qualitativos. A partir dos dados fenotípicos foram obtidas três matrizes de distâncias de Mahalanobis (baseadas nos caracteres mensurados a campo, casa de vegetação e análise conjunta), que posteriormente originaram três dendrogramas, utilizando o método de agrupamento das médias das distâncias (UPGMA – Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages). A associação das matrizes de distância genética foi realizada pelo teste de Mantel. Assim, as estimativas da distância genética utilizadas, mostraram-se adequadas no agrupamento dos genótipos, evidenciando estreita distância genética entre as cultivares de arroz irrigado avaliadas. As matrizes de distância genética entre os genótipos com base nos caracteres qualitativos aferidos a campo, em casa de vegetação e a conjunta de ambos os ambientes, evidenciaram associação elevada entre si. Existe efeito do ambiente em caracteres de herança genética quantitativa

Otimização da densidade de semeadura em híbridos de arroz irrigado

The objective of this study was to evaluate the productivity and quality of grains under different sowing densities in irrigated rice hybrids. The hybrids BRSCIRAD 302 and BRSCIRAD AH703 CL were analyzed at sowing densities of 10, 20, 30 and 40 kg ha-1, in the municipalities of Capão do Leão and Capivari do Sul, in the state of Rio Grande do Sul. The characteristics assessed were: productivity, components of grain production, agronomic characteristics, industrial and commercial quality of irrigated rice grains. The data were submitted to analysis of variance and F test, using for the comparison of hybrids the Tukey test at a 5% significance level, and for sowing, density regression analysis was applied. Sowing densities of 20 kg ha-1 and higher show no effect on productivity. The grain quality of hybrids is not influenced by the variation in sowing density, and reduction in sowing density up to 10 kg ha-1 does not affect the commercial quality of the grains. Thus, it is possible to recommend the cultivation of irrigated rice hybrids with reduced sowing densities, starting from 20 kg ha-1, without affecting grain yield and quality.O objetivo deste trabalho foi avaliar a produtividade e qualidade de grãos sob distintas densidades de semeadura em híbridos de arroz irrigado. Os experimentos foram conduzidos nos municípios de Capão do Leão e Capivari do Sul, no Rio Grande do Sul. Os híbridos BRSCIRAD 302 e BRSCIRAD AH703 CL foram analisados, nas densidades de semeadura de 10, 20, 30 e 40 kg ha-1, para os caracteres: produtividade e componentes de produção de grãos, características agronômicas, qualidade industrial e comercial de grãos de arroz irrigado. Os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste F utilizando-se para a comparação dos híbridos o teste de Tukey nível de significância de 5% e para densidade de semeadura foi aplicada a análise de regressão. A partir da densidade de semeadura de 20 kg ha-1, não há efeito sobre a produtividade. A qualidade industrial de grãos dos híbridos não é influenciada pela variação na densidade de semeadura e a redução na densidade de semeadura para até 10 kg ha-1 não prejudica a qualidade comercial dos grãos. Assim, é possível recomendar o cultivo de híbridos de arroz irrigado com densidades reduzidas de semeadura, a partir de 20 kg ha-1, não afetando a produtividade de grãos e a qualidade dos grãos

Adaptabilidade e estabilidade de cultivares de arroz irrigado por inundação lançadas para a região subtropical do Brasil

The objective of this work was to estimate the effects of genotype x environment interaction and the genetic potential of flood-irrigated rice cultivars, released between 1972 and 2017, for the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The experiments were carried out in the field, in all agroclimatic regions of flood-irrigated rice crop in the state, between the 2005/2006 and 2015/2016 crop years, totaling 60 environments (trials), with 1,961 experimental units. Twenty-five cultivars of irrigated rice were evaluated for the traits grain yield, plant height, days to flowering, and whole grain quality after milling. The values of adaptability and stability were estimated with the aid of mixed models. The rice cultivars BRS Pampa, BRS Pampeira, and BRSCIRAD 302 showed simultaneously high-genotypic grain yield, adaptability, stability, good agronomic traits, and good whole-grain yield after milling. 'BRSCIRAD 302' and 'BRS Pampa' show high-yield stability and can be recommended for all rice cultivation regions of Rio Grande do Sul. 'BRS Pampeira' is responsive to environmental improvements and is indicated for high-technology conditions.O objetivo deste trabalho foi estimar os efeitos da interação genótipo x ambiente e o potencial genotípico de cultivares de arroz irrigado por inundação, lançadas entre 1972 e 2017, para o Rio Grande do Sul. Os experimentos foram realizados em campo, em todas as regiões agroclimáticas de cultivo de arroz irrigado por inundação do estado, entre os anos agrícolas de 2005/2006 e 2015/2016, no total de 60 ambientes, com 1.961 unidades experimentais. Vinte e cinco cultivares de arroz irrigado foram avaliadas quanto aos caracteres produtividade de grãos, altura de plantas, dias para o florescimento e qualidade de grãos inteiros após o beneficiamento. Os valores de adaptabilidade e estabilidade foram estimados por meio de modelos mistos. As cultivares de arroz BRS Pampa, BRS Pampeira e BRSCIRAD 302 apresentaram, simultaneamente, alta produtividade genotípica de grãos, adaptabilidade, estabilidade, bons atributos agronômicos e bom rendimento de grãos inteiros após o beneficiamento. 'BRSCIRAD 302' e 'BRS Pampa' apresentam alta estabilidade produtiva e podem ser recomendadas para cultivo em todas as regiões orizícolas do Rio Grande do Sul. 'BRS Pampeira' é responsiva às melhorias do ambiente e é indicada para condições de alta tecnologia

Progresso genético da qualidade dos grãos de cultivares de arroz irrigado por inundação no Rio Grande do Sul

The objective of this work was to determine the genetic progress of grain quality attributes of flooded irrigated rice (Oryza sativa) cultivars in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, between 1972 and 2016. The genetic estimates followed an approach based on the comparative analysis of 25 cultivars released by Embrapa’s breeding program over this period. The experiment was implemented in four producing regions of the state of Rio Grande do Sul: Sul, Campanha, Planície Costeira Interna, and Planície Costeira Externa. The following significant genetic gains were observed: 0.20% per year, for percentage of whole grains after processing; -1.38% per year, for percentage of chalky kernels and white-core grains; -0.77% per year, for total chalky area; -0.08% per year, for total whiteness; and -0.82% per year, for non-vitreous grain whiteness. Most cultivars released have high amylose content and a low gelatinization temperature. Therefore, the breeding program presented significant annual genetic progresses between 1972 and 2016 for the main attributes of grain quality, and made cultivars available according to the national demand for grain quality in the several segments of the rice production industry.O objetivo deste trabalho foi determinar o progresso genético de atributos de qualidade de grãos de cultivares de arroz (Oryza sativa) irrigado por inundação no Rio Grande do Sul, entre 1972 e 2016. As estimativas genéticas seguiram a abordagem baseada na análise comparativa das 25 cultivares lançadas pelo programa de melhoramento genético da Embrapa ao longo desse período. O experimento foi implementado em quatro regiões produtoras do Estado do Rio Grande do Sul: Sul, Campanha, Planície Costeira Interna e Planície Costeira Externa. Observaram-se ganhos genéticos significativos de: 0,20% ao ano, para percentual de grãos inteiros após o beneficiamento; -1,38% ao ano, para percentual de grãos gessados e centro branco; -0,77% ao ano, para área gessada total; -0,08% ao ano, para brancura total; e -0,82% ao ano, para brancura não vítrea dos grãos. A maioria das cultivares lançada apresenta alto teor de amilose e baixa temperatura de gelatinização. Portanto, o programa de melhoramento genético apresentou progressos genéticos anuais significativos entre 1972 e 2016 para os principais atributos de qualidade dos grãos, tendo disponibilizado cultivares de acordo com a demanda nacional quanto à qualidade dos grãos nos diversos segmentos da cadeia produtiva do arroz

Genome-wide association of iron content in rice grains grown in Southern Brazil

O objetivo deste trabalho foi mapear regiões cromossômicas responsáveis pelo acúmulo de ferro em grãos de arroz, na região Sul do Brasil. Oitenta e um acessos de arroz foram genotipados e fenotipados quanto ao acúmulo de Fe. Polimorfismos de nucleotídeos únicos foram mapeados no grão integral, nos cromossomos 1, 5, 6 e 10, dos quais 13 genes candidatos foram identificados. Alguns dos genes, como o Os10g0406800, parecem ter relação com a homeostase do Fe, enquanto outros têm relação com outros processos metabólicos ou função desconhecida.The objective of this work was to map the chromosomal regions responsible for iron accumulation in rice grains, in Southern Brazil. Eighty-one rice accessions were genotyped and phenotyped for Fe accumulation. Single nucleotide polymorphisms were mapped in the whole grain on chromosomes 1, 5, 6, and 10, from which 13 candidate genes were identified. Some of the genes, such as Os10g0406800, seem to have a relationship with Fe homeostasis, while others are related to other metabolic processes or have an unknown function

Genetic cause and effect interrelationships for grain quality attributes of irrigated rice

O objetivo deste trabalho foi determinar as correlações genéticas e as associações diretas e indiretas de caracteres agronômicos e atributos de qualidade de grãos com a percentagem de grãos inteiros em arroz irrigado por inundação. O experimento foi conduzido em dois ambientes, em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, tendo-se utilizado 23 genótipos de arroz irrigado. Os caracteres avaliados foram: percentagem de grãos inteiros, comprimento da cariopse, largura da cariopse, comprimento da panícula, peso da panícula, peso de mil grãos, dias para floração, percentagem de grãos com “barriga branca” e grãos gessados, área gessada total, brancura total, brancura vítrea e defeitos de coloração. A percentagem de grãos com “barriga branca” e área gessada total correlacionaram-se positivamente, enquanto a percentagem de grãos com “barriga branca” e gessada e brancura vítrea correlacionaram-se negativamente. Os caracteres largura da cariopse, percentual de grãos com “barriga branca” e gessada, peso da panícula e peso de mil grãos apresentaram efeitos indiretos sobre a resposta de rendimento de grãos inteiros de acordo com área total gessada e brancura total. Área total gessada e brancura total são os fatores que mais influenciam negativamente a percentagem de grãos inteiros de acordo com as correlações genotípicas e os efeitos diretos.The objective of this work was to determine the genetic correlations and the direct and indirect associations of agronomic traits and grain quality attributes with the percentage of whole grains in flood irrigated rice. The experiment was carried out in two environments, in a randomized complete block design with three replicates, using 23 irrigated rice genotypes. The evaluated traits were: percentage of whole grains, caryopsis length, caryopsis width, panicle length, panicle weight, 1,000 grain weight, days to flowering, percentage of chalky grains with white belly, total chalky area, total whiteness, vitreous whiteness, and defects in coloring. The percentage of grains with white belly and total chalky area were positively correlated, whereas the percentage of grains with white belly and vitreous whiteness were negatively correlated. The traits caryopsis width, percentage of chalky grains with white belly, panicle weight, and 1,000 grain weight showed indirect effects on whole-grain yield response according to total chalky area and total whiteness. Total chalky area and total whiteness are the factors that most negatively influence the percentage of whole grains according to the genotypic correlations and direct effects

Rice genetic resources (Oryza sativa L.) in southern Brazil.

The worldwide adaptability of rice, allied to constant research efforts, reassures its grain a place among the major staple foods for humankind. The influence of natural selection resulted in a wide diversity in the Oryza genus, which is currently composed by 23 species. On the other hand, only O. sativa L. (asian cultivated rice) and O. glaberrima (african cultivated rice) have been used for human consumption, therefore, subjected to artificial selection. The process of domestication in rice has selected important agronomic characters for better plant performance in specific environments, resulting in a bottleneck effect on the genetic diversity. This effect makes a change in the initial gene pool, keeping some selected genes and eliminating others. Thus, the objective of this work was to amplify the genetic basis of rice in southern Brazil, through collections and introductions, characterization of accessions and estimation of genetic distances between accessions. The results revealed a limited number of rice landraces in the state of Rio Grande do Sul. These landraces are found in small farms that still keep these genotypes for their own consumption. A large area of the state is cultivated with modern phillipine-type varieties. However, the rescued landrace genotypes present genetic variability for a large number of the evaluated characters, and may serve as source of genes for breeding programs. The descriptors used for the multivariate analysis were efficient to distinguish the collected accessions, to identify duplicated genotypes in the collection as well as for phenotyping the whole collection. The estimate of genetic distance was obtained using Mahalanobis (D2), distance, which indicated a tight clustering of cultivars released by Embrapa Temperate Climate. The genetic distance matrices based on field- and greenhouse-measured qualitative characters as well as on the joint analysis showed high degree of association, indicating that many characters can be selected based on only one of these criteria. Similar results were obtained for quantitative characters.A ampla adaptabilidade do arroz, aliada ao continuado esforço da pesquisa no mundo, assegura que o seu grão permaneça sendo um importante produto de consumo pelo homem. A influência da seleção natural resultou em uma ampla diversidade encontrada no gênero Oryza, que, atualmente, é composta por 23 espécies. No entanto, apenas O. sativa L. (arroz cultivado asiático) e O. glaberrima (arroz cultivado africano) vem sendo exploradas na alimentação humana, portanto, sob forte efeito da seleção artificial. O processo de domesticação do arroz resultou na seleção de caracteres agronômicos importantes para o melhor desempenho das plantas em determinado ambiente. Isto resultou no chamado efeito de afunilamento em termos de diversidade genética, ou seja, a partir de um background genético bastante rico, alguns grupos de genes de interesse vão sendo mantidos na população e outros eliminados. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi ampliar a base genética do arroz no Sul do Brasil, através de coletas e introduções, caracterização dos acessos e estudo da distância genética existente entre eles. Os resultados revelaram um número limitado de coletas de genótipos de arroz no Rio Grande do Sul, sendo esta, basicamente, restrita a pequenos produtores que ainda mantém genótipos antigos para sua subsistência. Grande área do Estado é cultivada com variedades modernas do tipo filipina. No entanto, os genótipos resgatados apresentaram variabilidade genética para um grande número de caracteres avaliados, podendo servir como fonte de genes aos programas de melhoramento genético da cultura. Os descritores utilizados na análise multivariada foram eficientes para separar os acessos coletados, identificar duplicações na coleção, bem como na fenotipagem da coleção. O método de estimativa da distância genética utilizado, baseado na matriz de distâncias de Mahalanobis (D2), indicou um agrupamento das cultivares lançadas pela Embrapa Clima Temperado, sendo revelada pouca variabilidade genética entre estas. As matrizes de distância genética entre os genótipos com base nos caracteres qualitativos aferidos a campo, em casa-devegetação e a conjunta de ambos os ambientes, evidenciaram associação elevada entre si, indicando que possivelmente a avaliação destes caracteres poderá ser realizada efetivamente sob apenas um dos critérios. Esta mesma afirmativa foi observada para os caracteres quantitativos