Seleção recorrente fenotípica para melhoramento da qualidade protéica em populações de milho não opaco

A proteína do milho (Zea mays L.) é considerada como de baixa qualidade, pois apresenta nível reduzido dos aminoácidos essenciais lisina e triptofano. Uma alternativa para contornar esse problema consiste na introdução do gene opaco-2, que eleva a quantidade desses aminoácidos, embora apresente efeitos pleiotrópicos negativos em caracteres agronômicos relacionados à produtividade. O objetivo deste trabalho foi verificar a viabilidade de melhorar a qualidade protéica do milho com uso de Seleção Recorrente Fenotípica (SRF), sem introdução do gene opaco. Foram realizados quatro ciclos de SRF em duas populações, IG-1 e IG-2, para o teor de triptofano nos grãos, com 20% de intensidade. Os quatro ciclos seletivos e as populações originais foram avaliados para caracteres agronômicos em três locais. Para avaliação da qualidade protéica, foi conduzido um experimento com controle da polinização, para se evitar o efeito de xênia. Houve pequeno aumento nos níveis de triptofano para IG-1 (cerca de 0,70% por ciclo) e ausência de alteração em IG-2. Ocorreu aumento na relação triptofano/proteína para IG-1 (1,26% por ciclo) e os teores de proteína não se alteraram para as duas populações. A qualidade protéica da testemunha ESALQ VD2-opaco foi superior a das populações mesmo após a realização dos quatro ciclos. Como resposta correlacionada à seleção, houve redução na produção de grãos (2,50% por ciclo), prolificidade, altura da planta e altura da espiga. O baixo ganho, associado às alterações desfavoráveis em caracteres agronômicos, indica que este método de seleção possivelmente não é eficiente para elevar a qualidade protéica.Maize (Zea mays L.) protein is considered to be of low quality due to low levels of the essential lysine and tryptophan amino acids. An alternative to solve this problem is to use the opaque-2 gene, which improves the level of these amino acids, but has negative pleiotropic effects on agronomic characters. A phenotypic recurrent selection scheme was carried out in two non-opaque maize populations to verify the possibility of improving their protein quality without using this gene. Four cycles were completed and a 20% selection intensity for tryptophan content in the kernels was used in two populations, IG-1 and IG-2. The original and the four-cycle populations were evaluated in three locations for agronomic traits. For protein and tryptophan content, a separated trial was carried out because plants of the plots were hand-pollinated. No increase in tryptophan content was observed in the IG-2 population, whereas IG-1 presented a small increase (0.70% per cycle). The ratio tryptophan/protein increased 1.26% per cycle in IG-1 and the protein content did not increase in both populations. The ESALQ-VD2-opaque check was superior in relation to both populations for protein quality, as expected, even after completion of four selection cycles. The kernel yield (2.5% per cycle) prolificacy, plant and ear heights, decreased with selection cycles, as a correlated response to selection. Phenotypic recurrent selection in non-opaque maize was not able to increase, at reasonable rates, the protein quality of maize kernels

Mapa genético saturado de microssatélite: caminhando para uma cobertura genômica em uma população de milho tropical (Zea mays L.)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Dense molecular genetic maps are used for an efficient quantitative trait loci (QTL) mapping and in the marker-assisted selection programs. A dense genetic map was generated with 139 microsatellite markers using 256 F2 plants generated by the crossing of two tropical maize inbred lines (L-02-03D and L-20-01F). This map presented 1,858.61 cM in length, where 10 linkage groups were found spanned, with an average interval of 13.47 cM between adjacent markers. Seventy seven percent of the maize genetic mapping bins were covered, which means an increase of 14% coverage in relation to the previous tropical maize maps. The results provide a more detailed and informative genetic map in a tropical maize population representing the first step to make possible the studies of genetic architecture to identify and map QTL and estimate their effects on the variation of quantitative traits, thus allowing the manipulation and use in tropical maize breeding programs.Mapas genéticos saturados são utilizados para um eficiente mapeamento de caracteres de interesse agronômico (QTL) e nos programas de seleção assistida. Este trabalho gerou um mapa genético saturado utilizando 139 marcadores moleculares do tipo microssatélites em 256 plantas F2 geradas pelo cruzamento de duas linhagens de milho tropical (L-02-03D e L-20-01F). O mapa obtido teve uma extensão total de 1.858,61 cM, ao longo de 10 grupos de ligação, com intervalo médio entre os marcadores de 13,47 cM. Setenta e nove percento dos "bins" do mapa genético de milho foram cobertos, com um acréscimo de 14% de cobertura em relação aos mapas de milho publicados. Os resultados mostram um mapa genético mais detalhado e informativo em uma população de milho tropical representando uma primeira etapa que possibilitará desenvolver estudos da arquitetura genética para a identificação e mapeamento de QTL e a estimativa de seus efeitos sobre a variação de um caráter quantitativo, permitindo assim a sua manipulação e utilização em programas de melhoramento do milho.323499508Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CNPq_BrasilFAPESP_Brasi

Mapa genético saturado de microssatélite: caminhando para uma cobertura genômica em uma população de milho tropical (Zea mays L.)

Dense molecular genetic maps are used for an efficient quantitative trait loci (QTL) mapping and in the marker-assisted selection programs. A dense genetic map was generated with 139 microsatellite markers using 256 F2 plants generated by the crossing of two tropical maize inbred lines (L-02-03D and L-20-01F). This map presented 1,858.61 cM in length, where 10 linkage groups were found spanned, with an average interval of 13.47 cM between adjacent markers. Seventy seven percent of the maize genetic mapping bins were covered, which means an increase of 14% coverage in relation to the previous tropical maize maps. The results provide a more detailed and informative genetic map in a tropical maize population representing the first step to make possible the studies of genetic architecture to identify and map QTL and estimate their effects on the variation of quantitative traits, thus allowing the manipulation and use in tropical maize breeding programs.Mapas genéticos saturados são utilizados para um eficiente mapeamento de caracteres de interesse agronômico (QTL) e nos programas de seleção assistida. Este trabalho gerou um mapa genético saturado utilizando 139 marcadores moleculares do tipo microssatélites em 256 plantas F2 geradas pelo cruzamento de duas linhagens de milho tropical (L-02-03D e L-20-01F). O mapa obtido teve uma extensão total de 1.858,61 cM, ao longo de 10 grupos de ligação, com intervalo médio entre os marcadores de 13,47 cM. Setenta e nove percento dos "bins" do mapa genético de milho foram cobertos, com um acréscimo de 14% de cobertura em relação aos mapas de milho publicados. Os resultados mostram um mapa genético mais detalhado e informativo em uma população de milho tropical representando uma primeira etapa que possibilitará desenvolver estudos da arquitetura genética para a identificação e mapeamento de QTL e a estimativa de seus efeitos sobre a variação de um caráter quantitativo, permitindo assim a sua manipulação e utilização em programas de melhoramento do milho.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Performance de híbridos simples de milho desenvolvidos de populações melhoradas por seleção recorrente recíproca modificada

Maize (Zea mays L.) elite inbred lines developed from pedigree programs tend to be genetically related. Therefore, it is necessary to incorporate unrelated inbreds to those programs to allow the continued release of outstanding single-crosses. The objectives of this research were to compare the usefulness of a modified reciprocal recurrent selection procedure (MRRS) to improve populations to be used as sources of elite inbreds and outstanding single-crosses to integrate pedigree programs, and to investigate the effects of selection on the relative contribution of general (GCA) and specific combining (SCA) abilities to the single-crosses variation. Eight and six S3 lines from populations IG-3-C1 and IG-4-C1, respectively, selected from the first cycle of the MRRS program were crossed in a partial-diallel mating design, and the 48 experimental and five commercial single-crosses were evaluated in six environments. Grain yield mean of the experimental single-crosses (9.57 t ha¹) did not differ from the commercial single-crosses (9.86 t ha¹), and ten of the 48 experimental single-crosses could be released as cultivars because they compared favorably to the currently used single-crosses. Thus, one cycle of the MRRS procedure improved efficiently the populations allowing the development of outstanding single-cross, but additional cycles of selection should be carried out since none of the experimental single-crosses outperformed the highest yielding commercial single-cross. The relative contribution of the GCA over SCA may have been affected by the MRRS, since the SCA was more important than GCA for some of the traits assessed.Linhagens elites de milho (Zea mays L.) desenvolvidas em programas genealógicos tendem a ser geneticamente relacionadas. Portanto, é necessário incorporar linhagens não relacionadas a estes programas para permitir a liberação contínua de híbridos simples superiores. Comparou-se a utilidade de um procedimento modificado de seleção recorrente recíproca (SRRM) em melhorar populações a serem utilizadas como fontes de linhagens elites e híbridos simples superiores para integrar os programas de melhoramento, e investigar os efeitos da seleção na contribuição relativa da capacidade geral (CGC) e da capacidade específica (CEC) de combinação para a variabilidade dos híbridos simples. Oito e seis linhagens S3 obtidas das populações IG-3-C1 e IG-4-C1, respectivamente, selecionadas do primeiro ciclo de SRRM, foram cruzadas no delineamento dialelo parcial e os 48 híbridos simples experimentais (HSE) e cinco híbridos simples comerciais (HSC) foram avaliados em seis ambientes. A média geral de produção de grãos dos HSE (9.57 t ha¹) não diferiu significativamente dos HSC (9.86 t ha¹), e dez dos 48 HSE poderiam ser liberados como cultivares, pois são comparáveis aos híbridos simples comerciais. Portanto, um ciclo de SRRM foi eficiente em melhorar as populações permitindo a produção de híbridos simples superiores, mas ciclos adicionais de seleção deverão ser conduzidos, pois nenhum dos HSE superou o híbrido simples comercial mais produtivo. As contribuições relativas da CGC e da CEC podem ter sido afetadas pela SRRM, uma vez que a CEC foi mais importante que a CGC para alguns caracteres avaliados

Comparison of similarity coefficients used for cluster analysis with dominant markers in maize (Zea mays L)

The objective of this study was to evaluate whether different similarity coefficients used with dominant markers can influence the results of cluster analysis, using eighteen inbred lines of maize from two different populations, BR-105 and BR-106. These were analyzed by AFLP and RAPD markers and eight similarity coefficients were calculated: Jaccard, Sorensen-Dice, Anderberg, Ochiai, Simple-matching, Rogers and Tanimoto, Ochiai II and Russel and Rao. The similarity matrices obtained were compared by the Spearman correlation, cluster analysis with dendrograms (UPGMA, WPGMA, Single Linkage, Complete Linkage and Neighbour-Joining methods), the consensus fork index between all pairs of dendrograms, groups obtained through the Tocher optimization procedure and projection efficiency in a two-dimensional space. The results showed that for almost all methodologies and marker systems, the Jaccard, Sorensen-Dice, Anderberg and Ochiai coefficient showed close results, due to the fact that all of them exclude negative co-occurrences. Significant alterations in the results for the Simple Matching, Rogers and Tanimoto, and Ochiai II coefficients were not observed either, probably due to the fact that they all include negative co-occurrences. The Russel and Rao coefficient presented very different results from the others in almost all the cases studied and should not be used, because it excludes the negative co-occurrences in the numerator and includes them in the denominator of their expression. Due to the fact that the negative co-occurrences do not necessarily mean that the regions of the DNA are identical, the use of coefficients that do not include negative co-occurrences was suggested.8391Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Variabilidade isoenzimática em populações tropicais de milho sob seleção recorrente recíproca

O milho (Zea mays L.) é uma das culturas em que a variabilidade genética tem sido extensivamente estudada com base em locos isoenzimáticos. A variabilidade genética das populações de milho BR-105 e BR-106, e dos sintéticos IG-3 e IG-4, obtidos após um ciclo de seleção recorrente de elevada intensidade, foi investigada para sete locos isoenzimáticos. Foram identificados 20 alelos, sendo que a maioria dos alelos exclusivos foi detectada na população BR-106. Um ciclo de seleção recorrente recíproca (RRS) causou reduções de 12% no número de alelos em ambas populações. Mudanças nas freqüências alélicas foram observadas entre populações e sintéticos, principalmente para o loco Est 2. As populações mostraram similaridade para número de alelos por loco, porcentagem de locos polimórficos, e para heterozigosidade observada e esperada. Houve decréscimo nas estimativas da variabilidade dos sintéticos em conseqüência dos efeitos da deriva genética e redução do tamanho efetivo populacional. A distribuição da diversidade genética dentro e entre as populações revelou que a maior parte da diversidade permaneceu dentro delas, i.e. BR-105 x BR-106 (G ST = 3,5%) e IG-3 x IG-4 (G ST = 4,0%). A distância genética entre as populações e os sintéticos aumentou em torno de 21%. Houve aumento na divergência genética entre as populações, porém sem comprometer novos procedimentos de seleção.Maize (Zea mays L.) is one of the crops in which the genetic variability has been extensively studied at isoenzymatic loci. The genetic variability of the maize populations BR-105 and BR-106, and the synthetics IG-3 and IG-4, obtained after one cycle of a high-intensity reciprocal recurrent selection (RRS), was investigated at seven isoenzymatic loci. A total of twenty alleles were identified, and most of the private alleles were found in the BR-106 population. One cycle of reciprocal recurrent selection (RRS) caused reductions of 12% in the number of alleles in both populations. Changes in allele frequencies were also observed between populations and synthetics, mainly for the Est 2 locus. Populations presented similar values for the number of alleles per locus, percentage of polymorphic loci, and observed and expected heterozygosities. A decrease of the genetic variation values was observed for the synthetics as a consequence of genetic drift effects and reduction of the effective population sizes. The distribution of the genetic diversity within and between populations revealed that most of the diversity was maintained within them, i.e. BR-105 x BR-106 (G ST = 3.5%) and IG-3 x IG-4 (G ST = 4.0%). The genetic distances between populations and synthetics increased approximately 21%. An increase in the genetic divergence between the populations occurred without limiting new selection procedures

Alocação de linhagens de milho derivadas das populações BR-105 e BR-106 em grupos heteróticos

The heterotic groups are important in maize breeding programs because they allow the most efficient use of the germoplasm. The objective of this research was to allocate maize lines to heterotic groups from estimates of specific combining ability (SCA). Eight and ten S3 lines derived from populations BR-105 and BR-106, respectively, were crossed at interpopulation levels following a diallel system. Eighty single-crosses were obtained and evaluated in lattice designs across three environments. Recorded data consisted of grain yield (GY), plant height (PH) and ear height (EH). Estimates of general and specific combining ability (GCA) and (SGA) were computed according to Griffing's method 4, model I, for all traits. Estimates of SCA were used for principal coordinate analysis (PCO) and for cluster analysis, by using UPGMA (unweighted pair-group method with arithmetical averages) clustering algorithm, to assign the lines to heterotic groups. For the trait GY the lines were allocated to 4 heterotic groups, in which the lines from each population were subdivided in 2 heterotic groups. For the traits PH and EH, the use of the estimates of SCA to assign lines to heterotic groups were not efficient. Cluster analysis and principal coordinate analysis were efficient for the trait GY in allocating maize lines to heterotic groups. Thus, since grain yield is the main trait for the breeding purposes, with the allocation of the lines in 4 heterotic groups, the crosses will be more efficient, avoiding to obtain and evaluate unnecessary (hybrid) crosses.Os grupos heteróticos são importantes no melhoramento de milho, pois permitem o uso mais eficiente do germoplasma. Assim, o objetivo deste trabalho foi alocar linhagens de milho em grupos heteróticos a partir de estimativas da capacidade específica de combinação. Oito linhagens S3 da população BR-105 e dez da BR-106, foram cruzadas ao nível interpopulacional seguindo um sistema dialélico. Oitenta híbridos simples foram obtidos e avaliados em látices em três ambientes. Foram avaliados os caracteres produção de grãos (PG), altura da planta (AP) e altura da espiga (AE). As estimativas das capacidades geral (CGC) e específica (CEC) de combinação foram obtidas segundo o método 4, modelo I de Griffing. A partir das estimativas de CEC, as linhagens foram alocadas aos respectivos grupos heteróticos utilizando-se o método UPGMA (média aritmética não ponderada) para a construção do dendrograma e a dispersão gráfica pelo método das coordenadas principais. Para PG, as linhagens foram alocadas em quatro grupos heteróticos, sendo dois grupos em cada população. Para AP e AE, o uso das estimativas de CEC não foi eficiente para alocar as linhagens em grupos heteróticos. As análises de agrupamento e de coordenadas principais foram eficientes na alocação das linhagens em grupos heteróticos para PG. Então, como a produção de grãos é a principal característica para o melhoramento de milho, com a alocação das linhagens em quatro grupos heteróticos, os cruzamentos serão direcionados e o processo de melhoramento se tornará mais eficiente, evitando a obtenção e a avaliação de cruzamentos (híbridos) desnecessários

Combining ability of inbred lines of maize and stability of their respective single-crosses

No melhoramento de milho (Zea mays L.), a utilização de cruzamentos dialélicos visando identificação de combinações superiores é uma prática comum. Esta metodologia visa estimar a capacidade de combinação dos materiais avaliados. Neste trabalho, cinco linhagens endogâmicas foram avaliadas quanto às capacidades gerais (CGC) e específica (CEC) de combinação, utilizando o esquema de dialelo completo. Os híbridos simples produzidos entre estas linhagens foram avaliados em sete ambientes, juntamente com duas testemunhas, tendo-se utilizado o delineamento de blocos casualizados. Avaliaram-se os caracteres: produção de grãos, altura da planta, altura da espiga, posição relativa da espiga e prolificidade. Realizou-se a análise dialélica, seguindo uma adaptação do método IV de Griffing, além das análises de estabilidade e adaptabilidade dos híbridos. Detectaram-se diferenças significativas para tratamentos e ambientes para todos os caracteres. A interação genótipos por ambientes foi significativa para maioria dos caracteres. As CGCs foram significativas para todos os caracteres, enquanto que a CEC foi não significativa apenas para posição relativa da espiga. Para o caráter produção de grãos, tanto os efeitos aditivos (CGC) quanto não aditivos (CEC) foram importantes, enquanto que para os demais caracteres, houve predominância dos efeitos aditivos. O híbrido mais produtivo foi obtido entre as linhagens L-08-05F e L-38-05D. Suas linhagens apresentaram elevadas CGCs e seu híbrido, elevada CEC, além de ter sido responsivo à melhoria das condições ambientais e razoavelmente estável. O segundo híbrido mais produtivo, L-46-10D x L-08-05F, mostrou ampla adaptabilidade e estabilidade.The utilization of diallel crosses for identification of superior combinations is a common practice in maize (Zea mays L.) breeding programs. This methodology allows the estimation of the combining ability of genotypes being evaluated. In this work, five inbred lines were evaluated as to their general (GCA) and specific (SCA) combining abilities, by using a complete diallel scheme. The single-crosses produced between these inbred lines were evaluated in seven environments, along with two checks, by using a randomized complete block design. Traits analized were: grain yield, plant height, ear height, ear placement, and prolificacy. A diallel analysis was carried out, following an adaptation of Griffing's method IV, in addition to hybrid stability and adaptability analyses. Significant differences were detected for entries and environments for all traits. The interaction genotype vs. environment was significant for all traits. GCA's were significant for all traits, while SCA's were non-significant only for ear placement. For grain yield, both additive (GCA) and non-additive (SCA) effects were important, while for the remaining traits additive effects were more important. The high yielding single-cross was obtained from the cross of lines L-08-05F and L-38-05D. Those inbred lines showed higher GCA's and their cross also had high SCA; also, it is responsive to environment improvements and reasonably stable. The second in rank high yielding single-cross, L-46-10D x L-08-05F, showed wide adaptability and stability

One More Piece in the VACV Ecological Puzzle: Could Peridomestic Rodents Be the Link between Wildlife and Bovine Vaccinia Outbreaks in Brazil?

BACKGROUND: Despite the fact that smallpox eradication was declared by the World Health Organization (WHO) in 1980, other poxviruses have emerged and re-emerged, with significant public health and economic impacts. Vaccinia virus (VACV), a poxvirus used during the WHO smallpox vaccination campaign, has been involved in zoonotic infections in Brazilian rural areas (Bovine Vaccinia outbreaks - BV), affecting dairy cattle and milkers. Little is known about VACV's natural hosts and its epidemiological and ecological characteristics. Although VACV was isolated and/or serologically detected in Brazilian wild animals, the link between wildlife and farms has not yet been elucidated. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: In this study, we describe for the first time, to our knowledge, the isolation of a VACV (Mariana virus - MARV) from a mouse during a BV outbreak. Genetic data, in association with biological assays, showed that this isolate was the same etiological agent causing exanthematic lesions observed in the cattle and human inhabitants of a particular BV-affected area. Phylogenetic analysis grouped MARV with other VACV isolated during BV outbreaks. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: These data provide new biological and epidemiological information on VACV and lead to an interesting question: could peridomestic rodents be the link between wildlife and BV outbreaks