Pré-melhoramento em feijão: perspectivas e utilização de germoplasma local no programa de melhoramento da UDESC

Aiming to identify and to select landrace beans with desirable agronomic characteristics for use in breeding to the development of improved cultivars, 110 accesses from the Banco Ativo de Germoplasma of Instituto de Melhoramento e Genética Molecular - IMEGEM/UDESC were characterized and representative of genic pool from Santa Catarina State. The experiment was conducted at field in augmented block design, with four commercial genotypes as witnesses. The genotypes had been agronomic and morphologically characterized. The data were submitted to variance analysis and the genotypes compared with the witnesses by means contrasts. Great variability was observed in the germplasm studied. The results showed promising genotypes (BAF14, BAF07, BAF09 and BAF25) obtaining mean productivity, cycle, height and insertion of pod. These landrace genotypes could be incorporated into the breeding block of beans improvement program of IMEGEM/UDESC with perspectives of advances in the bean improvement.Com o objetivo de identificar e selecionar genótipos locais de feijão com características agronômicas desejáveis para utilização na obtenção de cultivares superiores, realizou-se a caracterização de 110 genótipos pertencentes ao Banco Ativo de Germoplasma do Instituto de Melhoramento e Genética Molecular - IMEGEM/UDESC e representativos do pool gênico presente no Estado de Santa Catarina. O experimento foi conduzido a campo em delineamento de blocos aumentados com quatro genótipos comercias como testemunhas. Os genótipos foram caracterizados morfológica e agronomicamente. Os dados foram submetidos à análise de variância e os genótipos comparados com as testemunhas por meio de contrastes. Evidenciouse grande variabilidade no germoplasma estudado. Os resultados revelaram genótipos promissores (BAF07, BAF09 , BAF14 e BAF25) obtendo médias de produtividade, ciclo, estatura e inserção de legume elevadas. Estes genótipos poderão ser incorporados ao bloco de hibridação do programa de melhoramento de feijão do IMEGEM/UDESC, com perspectivas de avanços futuros no melhoramento

Componentes de produção e caracteres reprodutivos, fisiológicos e de raiz usados na seleção precoce para eficiência do uso de nitrogênio em milho

The objective of this work was to examine the possibility of using yield components and reproductive, physiological, and root traits in early selection for nitrogen use efficiency (NUE) in corn. Sixty-four inbred lines were evaluated under two nitrogen fertilization levels: ideal and low. The evaluations were performed at three phenological stages: eight fully-expanded leaves, tasseling stage, and physiological maturity. It is possible to select superior lines for NUE, but the yield components did not show differential behavior under the different nitrogen levels evaluated. Root, reproductive, and physiological traits are not promising for early selection of corn lines with high NUE. Likewise, the eight-leaves and tasseling stages were not promising for this purpose, since NUE should be estimated taking grain yield into account. However, indirect selection for NUE can be performed via number of ears or using the selection index considering number and weight of ears.O objetivo deste trabalho foi examinar a possibilidade de usar componentes de produção e caracteres reprodutivos, fisiológicos e de raiz na seleção precoce para eficiência de uso de nitrogênio (EUN) em milho. Foram avaliadas 64 linhagens em dois regimes de adubação nitrogenada: ideal e baixo. As avaliações foram feitas em três estádios fenológicos: oito folhas completamente expandidas, florescimento masculino e maturação fisiológica. É possível selecionar linhagens superiores quanto à EUN, mas os componentes de produção não tiveram comportamento diferencial sob os diferentes níveis de nitrogênio avaliados. Os caracteres radiculares, reprodutivos e fisiológicos não se mostraram confiáveis para seleção precoce de linhagens de milho com elevada EUN. De forma semelhante, os estádios de oito folhas e de florescimento masculino não se mostraram promissores para esse propósito, uma vez que, para a estimação da EUN, deve-se levar em consideração a produção de grãos. Entretanto, a seleção indireta para EUN pode ser feita via número de espigas ou com o uso de índice de seleção que considere número e peso de espigas

Rendimento de grãos de genótipos de mamona, semeados em três épocas, no Planalto Catarinense

The castor-bean (Ricinus communis L.) is a species with high oil production potential. Consequently, it is a very important crop for the Brazilian Program for Biodiesel. The objective of this study was to evaluate the agronomic performance of castor bean genotypes, at different sowing dates, in the plateau of Santa Catarina State, southern Brazil. The experiment was set in the city of Lages, during the growing season of 2006/07. Three sowing dates were tested: 11/03, 11/ 23 and 12/13. A split-plot randomized block was used as experimental design, with two replications per treatment. The following traits were evaluated: vegetative cycle, total cycle, plant height, first insertion raceme height, colon diameter, relationship seed-hulls, mass of a thousand seeds and grain yield. The interaction between genotype and sowing date affected vegetative cycle, total cycle and first insertion raceme height. Grain yield of all tested genotypes decreased with the delay in sowing date. The highest grain yield (1,500 kg ha-1) was obtained when sowing was performed in the beginning of November. Further studies, including new genotypes and a wider range of sowing dates, are necessary to determine the best castor bean sowing period in the high lands of Santa Catarina.A mamona (Ricinus communis L.) é uma espécie com alto potencial oleífero. Em função disto, é uma das culturas mais importantes no Programa Nacional de Biodiesel. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de genótipos de mamona semeados em três épocas, quanto ao rendimento de grãos e características agronômicas. A semeadura foi realizada a campo, em 03/11, 23/11 e 13/12 de 2006. O ensaio foi implantado no delineamento experimental de blocos ao acaso, em parcelas subdivididas, com duas repetições. As características avaliadas foram: ciclo vegetativo, ciclo cultural, estatura de planta, diâmetro do colo, relação semente-casca, massa de mil sementes e produtividade de grãos. Os genótipos comportaram-se de maneira diferenciada, nas épocas de semeadura, para as características altura de inserção do primeiro racemo, ciclo vegetativo e ciclo cultural. O atraso na semeadura reduziu o rendimento de grãos de todos os genótipos avaliados. As maiores produtividades (1.500 kg ha-1) foram obtidas na semeadura feita no início do mês de novembro. São necessários mais estudos que incluam novos genótipos e maior amplitude da época de semeadura, envolvendo no mínimo o período compreendido entre os meses de outubro a dezembro para definir a melhor época de semeadura da mamona no Planalto Catarinense

Optimizing Genomic-Enabled Prediction in Small-Scale Maize Hybrid Breeding Programs: A Roadmap Review

The usefulness of genomic prediction (GP) for many animal and plant breeding programs has been highlighted for many studies in the last 20 years. In maize breeding programs, mostly dedicated to delivering more highly adapted and productive hybrids, this approach has been proved successful for both large- and small-scale breeding programs worldwide. Here, we present some of the strategies developed to improve the accuracy of GP in tropical maize, focusing on its use under low budget and small-scale conditions achieved for most of the hybrid breeding programs in developing countries. We highlight the most important outcomes obtained by the University of São Paulo (USP, Brazil) and how they can improve the accuracy of prediction in tropical maize hybrids. Our roadmap starts with the efforts for germplasm characterization, moving on to the practices for mating design, and the selection of the genotypes that are used to compose the training population in field phenotyping trials. Factors including population structure and the importance of non-additive effects (dominance and epistasis) controlling the desired trait are also outlined. Finally, we explain how the source of the molecular markers, environmental, and the modeling of genotype–environment interaction can affect the accuracy of GP. Results of 7 years of research in a public maize hybrid breeding program under tropical conditions are discussed, and with the great advances that have been made, we find that what is yet to come is exciting. The use of open-source software for the quality control of molecular markers, implementing GP, and envirotyping pipelines may reduce costs in an efficient computational manner. We conclude that exploring new models/tools using high-throughput phenotyping data along with large-scale envirotyping may bring more resolution and realism when predicting genotype performances. Despite the initial costs, mostly for genotyping, the GP platforms in combination with these other data sources can be a cost-effective approach for predicting the performance of maize hybrids for a large set of growing conditions

Inheritance of common bean resistance to wilt caused by Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens

O objetivo deste trabalho foi determinar a herança da resistência à murcha de Curtobacterium em feijoeiro. Foram realizados dois experimentos: no primeiro, cinco genótipos de feijoeiro, com diferentes reações de resistência à murcha de Curtobacterium, foram cruzados em arranjo dialélico; e no segundo, dois cruzamentos entre genótipos resistentes e suscetíveis – IAC Carioca Aruã x SCS Guará e IAC Carioca Pyatã x Pérola – foram realizados para dar origem às gerações P1, P2, F1, F2, RC1 e RC2. Em ambos os experimentos, a resistência do feijoeiro à murcha bacteriana foi avaliada por meio da inoculação do isolado Cff 2634. A análise dialélica mostrou que, embora efeitos aditivos e não aditivos estejam envolvidos, houve maior participação de genes com efeito aditivo no controle genético da resistência à murcha bacteriana, o que mostra a possibilidade de se obter sucesso com a seleção. A herança da resistência à murcha de Curtobacterium é complexa, com mais de três genes envolvidos, e herdabilidade no sentido restrito de 29%, para o cruzamento 'IAC Carioca Aruã' x 'SCS Guará', e de 44%, para o cruzamento 'IAC Carioca Pyatã' x 'Pérola'.The objective of this work was to determine the inheritance of resistance in common bean to wilt of Curtobacterium. Two experiments were carried out: in the first one, five common bean genotypes with different resistance reactions to wilt of Curtobacterium were crossed in diallel arrangement; and in the second one two crosses between resistant and susceptible genotypes – IAC Carioca Aruã x SCS Guará and IAC Carioca Pyatã x Pérola – were carried out in order to give rise to the generations P1, P2, F1, F2, RC1 and RC2. In both experiments, the common bean resistance to bacterial wilt was evaluated through the inoculation of the Cff 2634 isolate. The diallel analysis showed that although non-additive and additive effects are involved, there was a greater participation of the genes with additive effect on the genetic control of the inheritance of resistance to bacterial wilt, which shows the possibility of improvement through selection. The inheritance of resistance to wilt of Curtobacterium is complex, with more than three genes involved and a narrow-sense heritability of 29% for 'IAC Carioca Aruã' x 'SCS Guará' cross and 44% for 'IAC Carioca Pyatã' x 'Pérola' cross

Nitrogen Use Efficiency along growing stages and public dataset in genomic selection for tropical maize

Este estudo foi feito com uma população de linhagens de milho tropical, visando inferir sobre a eficiência no uso de nitrogênio (EUN), assim como a aplicação de seleção genômica (GS) nesse conjunto. Para a EUN foram avaliadas 64 linhagens, em duas disponibilidades de adubação nitrogenada (N) (ideal e baixo N), para 16 características. Estas avaliações ocorreram em três estádios fenológicos de oito folhas completamente expandidas (V8), florescimento masculino (VT) e após a maturação fisiológica (MF). Nas análises dos dados foi usado equações de modelos mistos via REML/G-BLUP. Foram observados que há possibilidade de seleção de linhagens superiores quanto a EUN. Mas,os componentes da produtividade não apresentam comportamento diferenciado em função da disponibilidade de N. Características de raiz, reprodutivos e fisiológicas não são atrativas para seleção precoce de genótipos EUN. De forma semelhante, os estádios V8 e VT não se mostraram promissores para avaliação precoce da EUN, devendo essa ser praticada em função da produtividade de grãos. Por outro lado, constatou-se que a seleção indireta para EUN pode ser feita via número de espigas (NE), ou ainda, por meio de índice de seleção considerando NE e peso de espigas (PE). No estudo de GS, visando a aplicação dessa em programas de melhoramento de pequeno porte e, ou então, iniciando suas atividades, foi proposto um panorama hipotético: orçamento limitado e necessidade de acréscimo de variabilidade genética. Para isso, foram definidos 29 conjuntos de população de treinamento (PT)através de painéis de diversidade: USP (painel a ser predito), ASSO e NCRPIS (painéis públicos externos - preditores). Estes conjuntos foram agrupados divididos em quatro cenáriosdistintos, quanto a configuração usada na formação. Nas análisesforam usados 28.260 marcadores SNP para 2748 linhagens, via modelo G-BLUP, para características de altura de planta e de espiga. Os resultados indicaram que é possível o uso de informações de bancos públicos para formação de PT. Além disso, a estrutura populacional influenciou as capacidades preditivas da GS, principalmente quando populações de treinamento e validação (PV) são divergentes. Nos quatro cenários propostos, evidenciou-se que conjuntos demasiadamente pequenos ou grandes não proporcionam as melhores capacidades preditiva para GS. Entretanto, PT compostas por 250 indivíduos, escolhidas de forma otimizada (PTO) a partir de informações de bancos públicos, conduzem a capacidades preditivas satisfatórias (0,32). Contudo, a adição da PV na PTO, é o cenário que conduz às maiores capacidades preditivas (0,59). Sendo seu uso, sempre que possível, o recomendado.This study was proceeded with a population of tropical maize inbred lines, aiming to infer about the nitrogen use efficiency (NUE) as well as the application of genomic selection (GS) in this set. For EUN, 64 inbred lines were evaluated in two nitrogen (N) fertilizing conditions (optimum and low N), taking into account 16 traits. These evaluations were performed in three phenological stages eight fully expanded leaves (V8), tasseling stage (VT) and after physiological maturity (MF). Data analysis was performed using mixed models via REML/G-BLUP. It was observed that there is a possibility of selecting inbred lines for NUE, and the yield components do not show differential behavior according with the N condition. Root, reproductive and physiological traits are not attractive for early selection in efficient nitrogen use genotypes. Similarly, V8 and VT stages do not appear promising for early NUE estimation, it has to be done taking into account the yield. Indirect selection for NUE can be done via number of ear (NE), or with selection index considering NE and ear weight (PE). Forthe GS study, aiming to use GS in small breeding programs and, or, starting its activities, a hypothetical scenariowas proposed: a limited budget and the need for genetic variability. For that,29 training sets (PT) were developed through diversity panels: USP (panel to be predicted), ASSO and NCRPIS (external public panels - predictors); they were clustered into four scenarios with different PT. In the analysis 28.260 SNP markers for 2748 inbred lines were used, via model G-BLUP for plant height and ear height. Through the study it was found that it is possible to use information from public banks for PT formation. The population structure has the capacity of affecting GS predictive abilities, especially when training set and validation (PV) hold low genetic relationship. In the four proposed scenarios, it was shown that too small or large sets do not provide best predictive abilities. But, training sets with 250 individuals, via use of optimized training set (PTO) from public dataset banks, is enough for getting estimates up to 0.32. However, adding PV into PTO is the best scenario, it got predictive ability estimates up to 0.59.It should be used whenever possible.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Seleção precoce em plantas segregantes de feijoeiro para resistência à murcha de Curtobacterium Early selection in segregating common bean plants for resistance to bacterial wilt

Os objetivos deste trabalho foram estimar a eficiência da seleção, em populações segregantes de feijoeiro, para a resistência à murcha de Curtobacterium, e indicar o melhor período do ciclo da cultura para se proceder à seleção das plantas resistentes. Foram realizados os cruzamentos convergentes IAC-Carioca Aruã x SCS Guará, IAC-Carioca Pyatã x SCS Guará e IAC-Carioca Pyatã x Pérola, dando origem às gerações F1, F2, F2:3, F3:4, que foram inoculadas com Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens isolado 2634. A resistência foi avaliada segundo escala de notas referentes aos sintomas comuns da doença aos 20, 40 e 60 dias após a inoculação. Os resultados indicaram que as gerações segregantes de Aruã x Guará, Pyatã x Guará e Pyatã x Pérola possuem comportamento semelhante em relação à resistência aos sintomas da murcha de Curtobacterium. A seleção foi efetiva para as gerações oriundas de Aruã x Guará e Pyatã x Pérola e o período entre 40 e 60 dias após a inoculação é o mais adequado para seleção de plantas segregantes para resistência.The objective of this study were both the estimation of the efficiency of selection in segregating populations of common bean for the resistance to Curtobacterium and also the indication of the best time of the cycle to make the selection of resistant plants. To this end, we used converging crosses between IAC-Carioca Aruã x SCS Guará, IAC-Carioca Pyatã x IAC-Carioca and SCS Guará x Pérola, originating filial generations (F1, F2, F2:3 and F3:4) which were subsequently inoculated with Curtobacterium flaccumfaciens pv. Flaccumfaciens, isolate 2634, and evaluated according to a scale related to the common symptoms of the disease at 20, 40 and 60 days after inoculation. The results showed that the segregating generations of Aruã x Guará, Pyatã x Guará and Pyatã x Pérola had similar behavior in relation to resistance to the Curtobacterium symptoms. The selection is effective for the coming generations of Aruã x Guará and Pyatã x Pérola and the favorable time for distinguishing and selecting reliably segregating plants occurs between 40 and 60 days after inoculation

Distribuição espacial do banco de sementes de plantas daninhas em área de monocultura de feijão

http://dx.doi.org/10.5007/2175-7925.2009v22n4p15O presente trabalho tem por objetivo conhecer as características de distribuição espacial do banco de sementes de plantas daninhas visando o auxilio na tomada de decisão na adoção de técnicas de manejo, em uma área sob monocultivo de feijão. Para tanto foram utilizadas ferramentas de agricultura de precisão bem como técnicas de análise geoestatística. Os dados foram obtidos através da coleta de amostras de solo em 24 pontos georreferenciados dentro de uma malha quadrangular com espaçamento de 20x20 metros. as amostras de solo foram acondicionadas em bandejas plásticas dando-se as condições ideais para a germinação das sementes. Os dados obtidos revelaram pontos com infestações potenciais de cerca de 8000 plantas m-2 constituindo importante problema por competirem por recursos do ambiente com o feijão, desfavorecendo seu desenvolvimento e consequentemente a produção de grãos

Space distribution of a weed seedbank in a bean cultivation area

The objective of this work was to elucidate the characteristics of space distribution of a weed seedbank in order to assist in decision-making for the adoption of management techniques applied to an area under bean monoculture. Agricultural precision tools, as well as techniques of geostatistic analysis, were utilized. The samples were composed of 24 soil samples from georeferenced points, within a quadratic mesh consisting of 20x20 meter cells. The samples of soil were conditioned in plastic trays to provide ideal conditions for seed germination. Some samples presented a potential weed infestation of about 8000 plants m-2 constituting a problem for bean cultivation, disfavoring its development and grain yield