Cytogenetic data for Paspalum notatum Flügge accessions

Several species of the genus Paspalum L. are important forages, due their to quality, productivity and tolerance to environmental stresses. Chromosome numbers, meiotic configurations and pollen fertility were evaluated in a collection of 85 accessions of Paspalum notatum Flügge and in seven accessions of Pensacola (P. notatum var saurae). All P. notatum accessions were tetraploid, with 2n = 4x = 40, except one diploid accession, considered as an escape of Pensacola. All Pensacola plants had 2n = 2x = 20. Meiotic configurations at diakinesis and metaphase I varied among tetraploid accessions, from plants with only bivalents to plants with high frequency of quadrivalents. Pollen fertility varied from 82.5 to 95.9% among diploid accessions and from 72.4 to 97.9% among the tetraploids. Due to the apomictic mode of reproduction of tetraploid P. notatum, meiotic irregularities can be maintained by plants without harming their propagation. At the same time, pollen fertility should be high enough to assure endosperm development, since the species is pseudogamous. Wild diploid P. notatum populations, apart from the endemic P. notatum var saurae, are very rare. From a plant breeding point of view, all the examined tetraploid accessions are potentially male-fertile and could be used as males in crosses.Muitas espécies do genus Paspalum L. são importantes forragens, devido à qualidade, produtividade e tolerância para o stress ambiental. Números cromossômicos, configurações meióticas e fertilidade do pólen foram analisados em uma coleção de 85 acessos de Paspalum notatum Flügge e sete acessos de Pensacola (P. notatum var saurae). Todos os acessos de P. notatum eram tetraplóides, com 2n = 4x = 40, com exceção de um diplóide, considerado como escape de Pensacola. Todas as plantas de Pensacola examinadas tinham 2n = 2x = 20. Foi verificada variação entre os acessos tetraplóides quanto às configurações cromossômicas em diacinese e metáfase I, desde plantas com apenas bivalentes até aquelas com alta freqüência de quadrivalentes. A fertilidade do pólen variou de 82,5 a 95,9% entre os acessos diplóides e de 72,4 a 97,9% entre os tetraplóides. Devido ao modo de reprodução apomítico de P. notatum tetraplóide, irregularidades meióticas podem ser mantidas sem prejuízo da propagação. Ao mesmo tempo, a fertilidade do pólen deve ser suficientemente alta para assegurar a formação do endosperma, já que a espécie é pseudogâmica. Diplóides silvestres de P. notatum, além do endêmico P. notatum var saurae são muito raros. Do ponto de vista do melhoramento, todos os tetraplóides são potencialmente macho-férteis e poderiam ser utilizados como genitores masculinos em cruzamentos

Determination of the mode of reproduction of bahiagrass hybrids using cytoembryological analysis and molecular markers

The aim of this study was to determine the mode of reproduction of a hybrid progeny derived from intraspecific crosses of Paspalum notatum through cytoembryological analysis and use of RAPD (random amplification of polymorphic DNA) molecular markers. Cytoembryological analysis allowed identification of the mode of reproduction of 28 plants that were selected after agronomic productivity evaluations. Of these, 19 had embryo sac morphology compatible with an apomictic mode of reproduction and nine had embryo sac morphology compatible with a sexual mode of reproduction. Meanwhile, molecular marker analysis for 194 individuals showed 54 sexual and 140 apomictic plants; of the 28 plants analyzed by the two methods, ten results (35.7%) were in disagreement. In this paper, through cytoembryological analyses, a ratio of 1:2.1 of sexual to apomictic plants was found. The BCU 243 marker showed a stable pattern of amplification, but some results differed with cytoembryological analyses, demonstrating that these analyses are more reliable when determining the mode of sexual reproduction for the plants of P. notatum. Apomictic plants characterized in this work can be tested in the field to check their agronomic value and registration as plant varieties, while the sexual plants can be used as potential parents in future crosses

Fertilidade do pólen e variabilidade cromossômica em uma coleção de acessos de Paspalum notatum Flügge. (Gramineae)

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Genetic diversity assessed by microsatellite markers in the amphicarpic species Trifolium polymorphum Poir.

Trifolium polymorphum Poir. is an amphicarpic forage legume from southern Brazil, Uruguay, Argentina, Paraguay and Chile. Information on the genetic diversity of natural populations in natural grasslands in southern Brazil is limited. In order to increase the knowledge about this species, an analysis of the genetic diversity was carried out in 10 natural populations of T. polymorphum with the use of 20 microsatellite markers. The expected heterozygosity in T. polymorphum populations ranged from 0.40 to 0.43, with a mean of 0.42. A total of 193 alleles were detected with a mean of 9.3 alleles per locus and polymorphic information content (PIC) for these markers of 0.62 to 0.89 with a mean of 0.84.The grouping based on the Jaccard’s coefficient of similarity classified populations, regardless of their regions of origin, into two groups with a mean similarity coefficient of 0.32, reflecting the high genetic variability of the populations, especially those located in the Campanha phytogeographic region. This information on diversity can be used to plan future germplasm collection strategies for conservation purposes and also for the breeding of the species

Efeito Genotóxico de Lico Pirolenhoso de Teca pelo Bioindicador Ervilha

Resumo: este trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos genotóxicos de Tectona grandis L. f. em Pisum sativum, verificando o comportamento mitótico deste em diferentes tempos de exposição. As ervilhas foram submetidas aos tratamentos: com 4 mL L-1 de licor pirolenhoso expostos por 24, 48, 72 e 96 horas. De modo geral verificou-se a ocorrência de atividade antiproliferativa dos extratos. Palavras-chave: Arbórea. Genotoxidade. Mitose

Gene Duplication in the Sugarcane Genome: A Case Study of Allele Interactions and Evolutionary Patterns in Two Genic Regions

Sugarcane (Saccharum spp.) is highly polyploid and aneuploid. Modern cultivars are derived from hybridization between S. officinarum and S. spontaneum. This combination results in a genome exhibiting variable ploidy among different loci, a huge genome size (~10 Gb) and a high content of repetitive regions. An approach using genomic, transcriptomic, and genetic mapping can improve our knowledge of the behavior of genetics in sugarcane. The hypothetical HP600 and Centromere Protein C (CENP-C) genes from sugarcane were used to elucidate the allelic expression and genomic and genetic behaviors of this complex polyploid. The physically linked side-by-side genes HP600 and CENP-C were found in two different homeologous chromosome groups with ploidies of eight and ten. The first region (Region01) was a Sorghum bicolor ortholog region with all haplotypes of HP600 and CENP-C expressed, but HP600 exhibited an unbalanced haplotype expression. The second region (Region02) was a scrambled sugarcane sequence formed from different noncollinear genes containing partial duplications of HP600 and CENP-C (paralogs). This duplication resulted in a non-expressed HP600 pseudogene and a recombined fusion version of CENP-C and the orthologous gene Sobic.003G299500 with at least two chimeric gene haplotypes expressed. It was also determined that it occurred before Saccharum genus formation and after the separation of sorghum and sugarcane. A linkage map was constructed using markers from nonduplicated Region01 and for the duplication (Region01 and Region02). We compare the physical and linkage maps, demonstrating the possibility of mapping markers located in duplicated regions with markers in nonduplicated region. Our results contribute directly to the improvement of linkage mapping in complex polyploids and improve the integration of physical and genetic data for sugarcane breeding programs. Thus, we describe the complexity involved in sugarcane genetics and genomics and allelic dynamics, which can be useful for understanding complex polyploid genomes

Cytotaxonomy of the genus Mimosa L. and molecular variability in Mimosa scabrella Benth

O gênero Mimosa, dividido nas seções Mimadenia, Batocaulon, Calothamnos, Habbasia e Mimosa, possui cerca de 530 espécies, e, destas, cerca de 490 ocorrem nas Américas, ocupando diferentes tipos de habitats. No Brasil, ocorrem principalmente no Cerrado, uma zona de alta biodiversidade. Muitas espécies de grande importância econômica e, dentre elas, destaca-se M. scabrella, arbórea nativa da região Sul do Brasil. Apesar da grande importância do gênero, poucos são os estudos de citogenética. Portanto, o objetivo maior do presente trabalho foi determinar o número cromossômico de um grande número de espécies de Mimosa e tentar estabelecer relações entre distribuição dos níveis de ploidia com posição taxonômica, filogenética e distribuição geográfica. O outro objetivo foi de analisar um grande número de populações de M. scabrella, da região Sul do Brasil, quanto ao número cromossômico e caracterizar sua variabilidade utilizando marcadores moleculares do tipo RAPD. Os resultados, que aumentaram o número de determinações de número cromossômico para o gênero de 10% para mais de 20% dos táxons, são inéditos para 83% das espécies estudadas. O nível diplóide, 2n=2x=26, foi verificado em 76% das espécies. Das demais espécies, 24% são tetraplóides (2n=4x=52), e uma triplóide (2n=3x=39). Variabilidade intraespecífica, com acessos di e tetraplóides, foi verificada em M. pigra var. dehiscens, M. setosa var. paludosa e M. somnians. Com exceção de Mimadenia, onde só uma espécie foi estudada, poliplóides estão presentes em todas as seções taxonômicas. Os resultados indicam que o número cromossômico não é uma característica citotaxonômica distintiva e a poliploidia não foi um fator decisivo para a evolução deste gênero. Células polissomáticas, em ponta de raiz, foram observadas em 43 espécies, com freqüência que variou de 3 a 86%, mas somente logo após a germinação das sementes, não sendo verificado em plantas adultas, sugerindo que a polissomatia parece estar relacionada com um rápido desenvolvimento e estabelecimento da plântula, logo após a germinação. As 25 populações de M. scabrella estudadas foram todas tetraplóides. O resultado da análise molecular RAPD mostrou que a similaridade genética média entre as populações variou de 0,18 a 0,48, indicando grande variabilidade interpopulacional. Os resultados deste trabalho representam uma importante contribuição para um melhor conhecimento do gênero Mimosa.The genus Mimosa, divided in sections Mimadenia, Batocaulon, Calothamnos, Habbasia and Mimosa, has around 530 species and, from these, approximately 490 occur in the Americas , in a wide range of habitats. In Brazil, they occur mainly in the Cerrado, an area of high biodiversity. Many species are of great economic importance, and among them is M. scabrella, a tree native to southern Brazil. Despite the great importance of the genus, cytogenetic studies are few. Therefore, the main objective of this work was to determine chromosome numbers is a great number of Mimosa species and try to correlate ploidy levels with taxonomic and phylogenetic position and geographic distribution.The other objective was to analyze a great number of M. scabrella populations from southern Brazil regarding chromosome number and genetic variability using RAPD markers. The results, that increased the number of chromosome number determinations for the genus from 10% to more than 20% of the taxa are original for 83% of the studied species. The diploid level 2n=2x=26, was verified in 76% of the species. Among the others, 24% are tetraploid (2n=4x=52), and one triploid (2n=3x=39). Intraspecific variability, with diploid and tetraploid accessions, was found in M. pigra var. dehiscens, M. setosa var. paludosa and M. somnians. With the exception of Mimadenia section, with only one species studied, polyploids occur in all the taxonomic sections. The results indicate that chromosome number is not a distinctive cytotaxonomic characteristic and that polyploidy was a decisive factor in the genus evolution. Polysomatic root-tip cells were found in 43 species, ranging from 3 to 86%, but only soon after seed germination and not in adult plants, suggesting that polysomaty is related to a rapid seedling development and establishment after germination. The 25 M. scabrella populations studied were all tetraploid. RAPD molecular analysis disclosed an average similarity index among populations ranging from, 0.18 to 0.48, indicating great interpopulational variability. The results of this work represent an important contribution to a better knowledge of genus Mimosa

Cytotaxonomy of the genus Mimosa L. and molecular variability in Mimosa scabrella Benth

O gênero Mimosa, dividido nas seções Mimadenia, Batocaulon, Calothamnos, Habbasia e Mimosa, possui cerca de 530 espécies, e, destas, cerca de 490 ocorrem nas Américas, ocupando diferentes tipos de habitats. No Brasil, ocorrem principalmente no Cerrado, uma zona de alta biodiversidade. Muitas espécies de grande importância econômica e, dentre elas, destaca-se M. scabrella, arbórea nativa da região Sul do Brasil. Apesar da grande importância do gênero, poucos são os estudos de citogenética. Portanto, o objetivo maior do presente trabalho foi determinar o número cromossômico de um grande número de espécies de Mimosa e tentar estabelecer relações entre distribuição dos níveis de ploidia com posição taxonômica, filogenética e distribuição geográfica. O outro objetivo foi de analisar um grande número de populações de M. scabrella, da região Sul do Brasil, quanto ao número cromossômico e caracterizar sua variabilidade utilizando marcadores moleculares do tipo RAPD. Os resultados, que aumentaram o número de determinações de número cromossômico para o gênero de 10% para mais de 20% dos táxons, são inéditos para 83% das espécies estudadas. O nível diplóide, 2n=2x=26, foi verificado em 76% das espécies. Das demais espécies, 24% são tetraplóides (2n=4x=52), e uma triplóide (2n=3x=39). Variabilidade intraespecífica, com acessos di e tetraplóides, foi verificada em M. pigra var. dehiscens, M. setosa var. paludosa e M. somnians. Com exceção de Mimadenia, onde só uma espécie foi estudada, poliplóides estão presentes em todas as seções taxonômicas. Os resultados indicam que o número cromossômico não é uma característica citotaxonômica distintiva e a poliploidia não foi um fator decisivo para a evolução deste gênero. Células polissomáticas, em ponta de raiz, foram observadas em 43 espécies, com freqüência que variou de 3 a 86%, mas somente logo após a germinação das sementes, não sendo verificado em plantas adultas, sugerindo que a polissomatia parece estar relacionada com um rápido desenvolvimento e estabelecimento da plântula, logo após a germinação. As 25 populações de M. scabrella estudadas foram todas tetraplóides. O resultado da análise molecular RAPD mostrou que a similaridade genética média entre as populações variou de 0,18 a 0,48, indicando grande variabilidade interpopulacional. Os resultados deste trabalho representam uma importante contribuição para um melhor conhecimento do gênero Mimosa.The genus Mimosa, divided in sections Mimadenia, Batocaulon, Calothamnos, Habbasia and Mimosa, has around 530 species and, from these, approximately 490 occur in the Americas , in a wide range of habitats. In Brazil, they occur mainly in the Cerrado, an area of high biodiversity. Many species are of great economic importance, and among them is M. scabrella, a tree native to southern Brazil. Despite the great importance of the genus, cytogenetic studies are few. Therefore, the main objective of this work was to determine chromosome numbers is a great number of Mimosa species and try to correlate ploidy levels with taxonomic and phylogenetic position and geographic distribution.The other objective was to analyze a great number of M. scabrella populations from southern Brazil regarding chromosome number and genetic variability using RAPD markers. The results, that increased the number of chromosome number determinations for the genus from 10% to more than 20% of the taxa are original for 83% of the studied species. The diploid level 2n=2x=26, was verified in 76% of the species. Among the others, 24% are tetraploid (2n=4x=52), and one triploid (2n=3x=39). Intraspecific variability, with diploid and tetraploid accessions, was found in M. pigra var. dehiscens, M. setosa var. paludosa and M. somnians. With the exception of Mimadenia section, with only one species studied, polyploids occur in all the taxonomic sections. The results indicate that chromosome number is not a distinctive cytotaxonomic characteristic and that polyploidy was a decisive factor in the genus evolution. Polysomatic root-tip cells were found in 43 species, ranging from 3 to 86%, but only soon after seed germination and not in adult plants, suggesting that polysomaty is related to a rapid seedling development and establishment after germination. The 25 M. scabrella populations studied were all tetraploid. RAPD molecular analysis disclosed an average similarity index among populations ranging from, 0.18 to 0.48, indicating great interpopulational variability. The results of this work represent an important contribution to a better knowledge of genus Mimosa

Cytogenetic variability in a collection of collection of Paspalum notatum Flügge accessions

Paspalum notatum é uma espécie forrageira tetraplóide (2n=4x=40) apomítica de ampla ocorrência na região sul do Brasil. Diplóides sexuais naturais só foram encontrados, até o momento na Argentina, zona de origem do Pensacola, P. notatum var. saurae (2n=2x=20). Neste trabalho foi determinado o número cromossômico de 93 acessos de P. notatum, que fazem parte de um projeto de melhoramento genético do DPFA, obtidos de diferentes locais. Destes, 84 eram P. notatum “típico”, um P. notatum André da Rocha, um P. notatum Bagual, todos tetraplóides com 2n=40. Os sete acessos de Pensacola tinham 2n=20. Um dos acessos apresentou 2n=20 e, apesar de morfologicamente mais semelhante a P. notatum “típico”, é provavelmente um escape de Pensacola. Outro acesso, com 2n=60, precisa ser reavaliado quanto à sua morfologia e taxonomia. O comportamento meiótico foi analisado em 39 acessos de P. notatum e seis de Pensacola. Os acessos de P. notatum apresentaram freqüências variáveis de configurações cromossômicas. Em cinco desses acessos, 20 bivalentes foram observados em todas as células. Todos os diplóides apresentaram sempre 10 bivalentes. A viabilidade de pólen variou de 72, 40% a 98,00% entre os acessos de P. notatum, e de 82,47% a 95,93% em Pensacola. Os dados reforçam a ausência de indivíduos diplóides em populações naturais fora da área de origem do Pensacola. Apesar de não haver variabilidade no número cromossômico em P. notatum, há uma grande variabilidade na freqüência de associações cromossômicas. A relativamente alta fertilidade de pólen dos tetraplóides é explicável pela necessidade de polinização para formação do endosperma e indica a possibilidade de utilização destes acessos como progenitores masculinos, em programas de melhoramento, caso sejam identificados indivíduos sexuais.Paspalum notatum is a tetraploid (2n=4x=40) apomitic forage species widely occurring in Southern Brazil. Natural sexual diploids have only been found in the region of origin of Pensacola in Argentina, P. notatum var. saurae (2n=2x=20). In this work, chromosome numbers were determined in 93 accessions of P. notatum, that are included in a genetic breeding project of the DPFA. From these, 84 were P. notatum “typical”, one P. notatum André da Rocha, one P. notatum Bagual, all tetraploid, with 2n=40. The seven Pensacola accessions had 2n=20. One accession presented 2n=20 and, despite being morphologically very similar to P. notatum “typical” is most probably an escape of Pensacola. Another accession had 2n=60, and should be reevaluated regarding its morphology and taxonomy. Meiotic behavior was analyzed in 35 P. notatum and six Pensacola accessions. P. notatum accessions presented variable frequencies of chromosomal configurations. In five accessions, 20 bivalents were observed in all the cells. All the diploids presented always 10 bivalents. Pollen viability ranged from 72, 40% to 98,00% among the 64 P. notatum accessions and from 82,47% to 95,93% in Pensacola. The results support the absence of diploid populations outside the area of origin of Pensacola. Despite the absence of variability in chromosome number in P. notatum, there is great variability in the frequency of meiotic chromosomal associations. The relatively high pollen fertility in the tetraploids is explained by the need of pollination for endosperm formation and indicates that these accessions could be used as male progenitors if sexual individual would be identified. 1.Master of Science Dissertation in Forage Science, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil. (67p). March,2007