Cold tolerance at the germination stage of rice: methods of evaluation and characterization of genotypes

A tolerância ao frio em arroz no estádio de germinação é importante no Rio Grande do Sul (RS) onde temperaturas abaixo de 15°C impedem ou reduzem a germinação e o estabelecimento das plantas em semeaduras precoces. O presente trabalho teve por objetivos identificar uma metodologia adequada para avaliação da tolerância ao frio na germinação em arroz e verificar a variabilidade existente entre 24 genótipos de arroz de diferentes origens. A tolerância ao frio foi avaliada em dois experimentos: experimento I, com germinação sob duas condições: 13°C por 28 dias e 28°C por sete dias, e experimento II, com germinação a 28°C por 72 horas, 13°C por 96 horas e novamente a 28°C por 72 horas. No experimento I as características medidas foram o índice de germinação, porcentagem de sementes com coleóptilo superior a 5 mm e porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo devido ao frio. No experimento II a característica medida foi o recrescimento do coleóptilo após o período de frio. Houve variabilidade para tolerância ao frio entre os genótipos estudados em ambos os experimentos, mas apenas a porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e o recrescimento do mesmo permitiram melhor distinção entre as testemunhas tolerantes e a sensível. Os genótipos da subespécie Japônica apresentaram maior tolerância ao frio que os Indica, no entanto, houve variabilidade dentro das subespécies. O método mais adequado de avaliação da tolerância ao frio é pela porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e recrescimento do mesmo. Entre os genótipos Japônica, Quilla 64117 e Diamante, apresentam maior tolerância ao frio, e entre os Indica, as cultivares BR-IRGA 410 e IRGA 416 são as mais tolerantes ao frio no estádio de germinação.Rice cold tolerance at the germination stage is important in Rio Grande do Sul (RS) where temperatures below 15°C prevent or reduce germination and plant establishment in early sowings. The present study aimed at identifying an adequate method for cold tolerance evaluation of the rice germination stage and at verifying the variability among 24 rice genotypes of different origins. Cold tolerance was evaluated in experiment I, germination under two conditions: 13°C for 28 days and 28°C for seven days, and in experiment II, germination under 28°C for 72 hours, 13°C for 96 hours and again 28°C for 72 hours. In experiment I measured characteristics were germination index, percentage of seeds with coleoptile length superior to 5 mm and percentage of reduction in coleoptile length due to cold. In experiment II the measured characteristic was coleoptile regrowth after the cold period. Cold tolerance varied among genotypes studied in both experiments, but only the percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth allowed a better distinction between the tolerant checks and the susceptible one. In general, genotypes belonging to the Japonica subspecies presented higher cold tolerance than Indica, but there was variability within subspecies. The most adequate method of evaluation of cold tolerance is through percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth. Among Japonica genotypes, Quilla 64117 and Diamante presented the highest cold tolerance, and among Indica, cultivars BR-IRGA 410 and IRGA 416 were the most cold tolerant at the germination stage

Tolerância ao frio do arroz no estádio reprodutivo sob condições controladas

Cold tolerance of rice (Oryza sativa L.) during the reproductive stage is important to guarantee high yield under low temperature environments. Field selection, however, does not allow identification of adequate tolerance sources and limits selection of segregating lines due to variable temperature. The objective of this study was to devise methods for distinguishing rice genotypes as to their cold tolerance at the reproductive stage when evaluated under controlled temperature. The effect of cold temperatures was investigated in six rice genotypes at 17°C for varying length of time (three, five, seven and ten days) at two reproductive stages (microsporogenesis and anthesis). Cold tolerance was measured as the percentage of reduction in panicle exsertion and in spikelet fertility. Evaluating cold tolerance through the reduction in panicle exsertion did not allow for the distinction between cold tolerant from cold sensitive genotypes and, when the reduction in spikelet fertility was considered, a minimum of seven days was required to differentiate the genotypes for cold tolerance. Genotypes were more sensitive to cold at anthesis than at microsporogenesis and, as these stages were highly correlated, cold screening could be performed at anthesis only, since it is easier to determine. Rice cold tolerance at the reproductive stage may be characterized by the reduction in spikelet fertility due to cold temperature (17°C) applied for seven days at anthesis.A tolerância do arroz (Oryza sativa L.) ao frio no período reprodutivo é importante para garantir alto rendimento em ambientes com temperatura baixa. No entanto, a seleção em condições de campo não permite identificar fontes adequadas de tolerância e limita a seleção de linhas segregantes devido à temperatura variável. Este trabalho teve por objetivo definir uma metodologia capaz de distinguir genótipos de arroz quanto à sua tolerância ao frio no período reprodutivo quando avaliados sob temperatura controlada. O efeito do frio foi investigado em seis genótipos de arroz submetidos a 17°C por períodos variáveis de tempo (três, cinco, sete e dez dias) em dois estádios do período reprodutivo (microsporogênese e antese). A tolerância ao frio foi avaliada por meio da porcentagem de redução na exerção da panícula e na fertilidade de espiguetas. O resultados indicaram que avaliar a tolerância ao frio por meio da redução na exerção da panícula não permitiu separar genótipos tolerantes ao frio de genótipos sensíveis e, quando avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas, no mínimo sete dias foram necessários para diferenciar os genótipos quanto à tolerância ao frio. Eles foram mais sensíveis ao frio na antese que na microsporogênese e, como estes estádios foram altamente correlacionados, a seleção sob frio poderia ser feita somente neste estádio, que é de mais fácil determinação. Logo, a tolerância do arroz ao frio no período reprodutivo pode ser avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas devido à temperatura baixa (17°C) aplicada por sete dias no estádio de antese

Crown rust severity and its effects on oat panicle characters

A ferrugem-da-folha (Puccinia coronata f.sp. avenae) foi quantificada em quatro populações F3 de aveia (Avena sativa L.) com o objetivo de estudar a severidade dessa moléstia e seus efeitos sobre seis caracteres da panícula. As populações utilizadas foram UFRGS 881920 x UFRGS 7, UFRGS 881920 x UFRGS 14, UFRGS 15 x UFRGS 7 e UFRGS 15 x UFRGS 14, sendo os genótipos UFRGS 881920 e UFRGS 15 resistentes à moléstia e os demais suscetíveis. A ferrugem-da-folha foi quantificada na época do florescimento, e próximo à maturação foram colhidas, em cada população, 10 plantas ao acaso por nota de ferrugem nas quais foram feitas as seguintes determinações: número de panículas, peso médio de panículas, número de grãos por planta e por panícula, peso de grãos e peso de mil grãos. A variabilidade em relação à severidade da ferrugem-da-folha foi analisada mediante a distribuição de freqüências das notas em cada população. A avaliação dos efeitos da moléstia sobre os caracteres da panícula foi feita pela análise de variância, análise de regressão polinomial e correlações fenotípicas. Os resultados obtidos demonstram haver ampla variação com respeito à severidade da moléstia nas populações estudadas, e os caracteres mais afetados foram o peso médio de panículas e o peso de mil grãos.Crown rust (Puccinia coronata f.sp. avenae) was quantified in four F3 oat (Avena sativa L.) populations with the objective of studying disease severity and its effects on six panicle characters. Populations used were UFRGS 881920 x UFRGS 7, UFRGS 881920 x UFRGS 14, UFRGS 15 x UFRGS 7 and UFRGS 15 x UFRGS 14, with genotypes UFRGS 881920 and UFRGS 15 being resistant and the others susceptible. Crown rust infection was quantified at flowering stage and near grain maturity 10 plants at random were harvested per crown rust score in each population, and the following determinations were made: number of panicles, mean panicle weight, number of grains per plant and per panicle, grain weight and 1,000 grains weight. Variability for crown rust severity was analised through frequency distribution of crown rust scores in each population. Evaluation of crown rust effects on panicle characters was done through analysis of variance, polinomial regression analysis and phenotypic correlations. Results obtained demonstrate great variation for crown rust severity in the populations studied, and the most affected characters by disease occurence were mean panicle weight and 1,000 grains weight

Partial resistance of oat genotypes to crow rust

O objetivo deste trabalho foi determinar os diferentes níveis de resistência à ferrugem-da-folha em genótipos de aveia, e avaliar seu efeito sobre componentes do rendimento de grãos. Os experimentos foram conduzidos na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em 1995 e 1996. Foram avaliados dez genótipos de aveia com reações diferenciadas à moléstia. A ferrugem-da-folha causou prejuízos no rendimento de grãos, em diferentes densidades de cultivo da aveia, e o peso de grãos foi o componente mais afetado. Porém, alguns genótipos, como o UFRGS 910906, não foram afetados, apesar de apresentarem níveis intermediários de severidade da moléstia, o que evidencia a possibilidade de combinar resistência parcial e potencial de rendimento num mesmo genótipo.The aim of this study was to determine the different levels of resistance to crown rust of oat genotypes, and to evaluate its effects on yield components. The experiments were carried out at the agronomy experimental station of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul, in Rio Grande do Sul, Brazil, in 1995 and 1996. Ten genotypes with differentiated reactions to the disease were evaluated. Crown rust caused damage to grain yield, in different crop densities, and grain weight was the most affected yield component. However, some genotypes like UFRGS 910906 were not affected even at intermediate levels of the disease, showing thereby the possibility to combine partial resistance and yield potential in the same genotype

Inheritance of primary and secondary oat grain weight

Aliar boa qualidade de grãos às variedades com alto rendimento, ciclo curto e adaptação é um dos objetivos dos programas de melhoramento de aveia no sul do Brasil. O peso dos grãos tem sido um dos critérios utilizados para determinar essa qualidade; porém, para melhor manipular o peso dos grãos nos programas de melhoramento, é necessário o estudo de suas bases genéticas em germoplasma adaptado de aveia. Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar a herança dos caracteres peso de grãos primários e secundários da aveia. Para isso, foram pesadas amostras de 20 grãos primários e secundários de um número variável de plantas nas gerações P1, P2, F1, F2 e F3 de cinco cruzamentos de aveia. Com esses dados, foram obtidas as distribuições de freqüência, variâncias, os efeitos gênicos predominantes, e estimados os valores de herdabilidade no sentido amplo, e usando regressão genitor-progênie. Os resultados mostraram que existe variabilidade em progênies precoces no peso de grãos primários e secundários, e que aditividade e dominância são os efeitos gênicos atuantes. Não foi detectada a presença de genes maiores para a expressão dessas características. Além disso, variações contínuas em F2 e herdabilidades baixas a moderadas indicam que seleção amena pode ser aplicada em gerações iniciais.The development of varieties with high grain physical quality, yield and adaptation is one of the main objectives of the oat breeding programs in the South of Brazil. Grain weight is one of the criteria used to determine oat quality and, in order to define the best strategies for the improvement of this trait, it is important to study its genetic basis. Until now, studies of this nature have not been conducted with the Brazilian oat genotypes. This work was carried out with the objective of studying the inheritance of primary and secondary oat grain weight. Samples of 20 primary and secondary grains of a variable number of plants from the generations P1, P2, F1, F2 and F3 from five crosses were weighted. From these data, frequency distributions, variances and the predominant gene effects were obtained and heritability values were estimated in the broad sense and using the parent-offspring regression. The results showed that there is variability in early generations for the weight of primary and secondary grains and that additive and dominance are the main acting gene effects. The presence of major genes was not detected in the expression of these traits. Continuous variation in the F2 generation and low to moderate heritabilities indicate that low selection pressures are recommended in early generations

Somatic embryogenesis and plant regeneration derived from mature embryos of oat

Calo embriogênico tem sido o tecido-alvo mais utilizado para transformação genética de cereais. O objetivo deste trabalho foi investigar o estabelecimento de calos embriogênicos e a regeneração de plantas in vitro a partir de embriões maduros de genótipos de aveia (Avena sativa L.). Embriões maduros foram retirados das sementes e colocados em meio MS (Murashige & Skoog), contendo 30,0 g L-1 de sacarose e 2,0 mg L-1 de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D). Após o período de indução de calos, agregados embriogênicos foram isolados e subcultivados a cada 21 dias para meio fresco. Os calos embriogênicos foram então transferidos para meio de indução de parte aérea, e, na seqüência, as partes aéreas foram transferidas para meio de indução de raízes. Houve diferenças entre genótipos quanto à capacidade de embriogênese somática e regeneração de plantas in vitro a partir de embrião maduro. Este explante permitiu a indução de calos embriogênicos, que se multiplicaram, e que regeneraram in vitro um grande número de plantas de genótipos como UFRGS 7 e UFRGS 19, o que o faz passível de ser utilizado na transformação genética da aveia.Embryogenic callus has been the most used target tissue for cereal genetic transformation. Therefore, the objective of this study was to investigate the establishment of embryogenic calli and the in vitro plant regeneration from mature embryos of oat genotypes (Avena sativa L.). Mature embryos were taken out of the seeds and placed on a culture medium MS (Murashige & Skoog), containing 30,0 mg L-1 of sucrose and 2,0 mg L-1 of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). From the induction period, embryogenic aggregates were isolated and subcultivated each 21 days into a fresh medium. After this period, embryogenic calli were transferred to a medium for shoot regeneration. Subsequently, the shoot was transferred to a medium for root induction. There was variability among genotypes for somatic embryogenesis and in vitro plant regeneration from mature embryos. This explant allowed the induction of calli with ability to multiply and regenerate high number of plants from genotypes as UFRGS 7 and UFRGS 19, what makes it capable for oat genetic transformation

Validation of molecular markers associated to leaf rust resistance genes in wheat

O objetivo deste trabalho foi validar marcadores moleculares previamente associados a genes que conferem resistência à ferrugem-da-folha, em genótipos brasileiros de trigo. Cinco marcadores STS e SCAR, identifi cados como associados aos alelos de resistência dos genes Lr1, Lr9, Lr10 e Lr24, foram avaliados por PCR, em 25 genótipos de trigo com conhecida presença ou ausência desses alelos. O marcador STS, associado ao alelo de resistência do gene Lr1, não foi efi ciente em identifi car genótipos brasileiros que possuem este alelo de resistência. Os marcadores STS e SCAR, associados a Lr9, Lr10 e Lr24, foram efi cientes na identifi caçãode plantas que possuem o alelo de resistência desses genes, e podem ser utilizados na seleção por marcadores da resistência à ferrugem-da-folha, em genótipos brasileiros de trigo.The objective of this work was to validate molecular markers previously associated to leaf rust resistance genes in Brazilian wheat genotypes. Five STS and SCAR markers identifi ed as associated to theresistance alleles of the genes Lr1, Lr9, Lr10 and Lr24 were tested by PCR in 25 Brazilian wheat genotypes with known presence or absence of these alleles. The STS marker associated to Lr1 was not effi cient in identifyingBrazilian genotypes carrying its resistance allele. The STS and SCAR markers associated to Lr9, Lr10 and Lr24 are effi cient in identifying plants carrying the resistance alleles for these genes, and therefore, can be usedfor marker-assisted selection of leaf rust resistance in Brazilian wheat genotypes

Frações de fibra em aveia e sua aplicação em programas de melhoramento

The objective of this work was to determine fiber fraction in oat genotypes and to evaluate the use of NIRS with whole and ground groats. Whole oat groats of UFRGS 7, UFRGS 14 and UFRGS 17 and 99 F7 recombinant inbred lines from UFRGS 7 x UFRGS 17, were analyzed for total fiber, soluble fiber and insoluble fiber contents, by gravimetric-enzymatic method. Samples of whole and ground groats, were also analyzed by NIRS. The results showed that the NIRS method was efficient to determine fiber content using whole grain, and it is possible to use it for selection in oat.O objetivo deste trabalho foi determinar frações de fibra em genótipos de aveia e avaliar o potencial do NIRS, utilizando grãos inteiros e moídos. Grãos descascados, inteiros e moídos, dos genótipos UFRGS 7, UFRGS 14, UFRGS 17 e de 99 linhagens recombinantes F7, de UFRGS 7 x UFRGS 17, foram analisados quanto aos teores de fibras total, solúvel e insolúvel, pelo método enzimático gravimétrico. Amostras de grãos, descascados inteiros e grãos moídos, foram também analisadas pelo NIRS. Os resultados indicaram que a utilização do NIRS, para avaliação do teor de fibras a partir de grãos inteiros, é eficaz e pode ser empregada na seleção desse caráter em aveia