Seed reserve mobilization and seedling morphology of genetically modified soybean treated with glyphosate

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da aplicação do herbicida glifosato na mobilização de reservas e na morfologia de plântulas de soja geneticamente modificada. Duas cultivares tolerantes (TMG 1264RR e P98Y11) e duas sensíveis ao herbicida (Emgopa 315 e UFUS 7415) foram selecionadas para o estudo e submetidas aos testes de germinação, comprimento de plântulas e mobilização de reservas após tratamentos com soluções de glifosato nas concentrações de 0,00, 0,06 e 0,12%. A relação hipocótilo/radícula e a eficiência da conversão de reservas em plântulas também foram determinadas. Quanto maior a concentração de glifosato, menor a percentagem de plântulas normais e o comprimento das plântulas, principalmente nas cultivares sensíveis ao herbicida. O genótipo 'TMG 1264RR', tolerante ao glifosato, mobilizou mais reservas e foi mais eficiente na conversão de biomassa em mudas. A aplicação do herbicida reduziu o comprimento médio das plântulas e fez com que as raízes ficassem menores que os hipocótilos. Durante a germinação, o herbicida também altera a morfologia da muda uma vez que o hipocótilo fica proporcionalmente maior que a radícula. Embora, quando aplicado, o herbicida glifosato tenha alterado o crescimento, o peso e a mobilização de reservas dos quatro genótipos avaliados, os mais afetados foram 'Emgopa 315' e 'UFUS 7415', que são sensíveis ao herbicida.The objective of this work was to evaluate the effects of the application of the glyphosate herbicide on seed reserve mobilization and seedling morphology of genetically modified soybean. Two herbicide-tolerant (TMG 1264RR and P98Y11) and two herbicide-sensitive (Emgopa 315 and UFUS 7415) cultivars were selected for the study and subjected to germination, seedling length, and reserve mobilization tests after treatments with glyphosate solutions at the concentrations of 0.00, 0.06, and 0.12%. The hypocotyl/radicle ratio and the efficiency of conversion of reserves to seedlings were also determined. The higher the concentration of glyphosate, the lower the percentage of normal seedlings and the shorter seedling length, mainly in the herbicide-sensitive cultivars. The 'TMG 1264RR' glyphosate-tolerant genotype mobilized more reserves and was more efficient in converting biomass into seedlings. Herbicide application reduced the average length of the seedlings and caused the roots to become shorter than the hypocotyls. During germination, the herbicide changes seedling morphology since the seedling hypocotyl becomes proportionally larger than the radicle. Although, when applied, glyphosate altered the length, weight, and reserve mobilization of the four evaluated genotypes, the most affected were 'Emgopa 315' and 'UFUS 7415', the glyphosate-sensitive ones

Fluxo gênico recíproco entre cultivares de soja convencional e geneticamente modificada

O objetivo deste trabalho foi determinar o fluxo gênico recíproco entre duas cultivares de soja, uma tolerante e outra sensível ao glifosato, além de aplicar estimadores para determinar a taxa de fecundação cruzada na população e o número de sementes híbridas na progênie. O experimento compôs-se de quatro blocos com 40 fileiras de soja, com 20 fileiras de cada cultivar (CD217 e CD219RR). No estádio R8, cinco fileiras, distantes 0,5, 1, 2, 4 e 8 m da cultivar adjacente, foram colhidas, trilhadas e analisadas quanto à ocorrência de fluxo gênico. Como características marcadoras, foram utilizadas as cores da flor, hipocótilo e pubescência, e a tolerância ao glifosato. As cultivares contrastam quanto às características analisadas, cada uma condicionada por um gene com dois alelos, em interação de dominância completa. Na progênie da cultivar tolerante, a maior taxa de híbridos encontrada foi 0,27% e, na progênie da cultivar sensível, identificou-se 0,83%; pela hipótese do efeito diluição, as taxas de hibridação natural populacional seriam 0,104 e0,388%, respectivamente. O fluxo gênico recíproco entre as cultivares CD217 e CD219RR não é o mesmo em ambas as direções. Os estimadores propostos são úteis para determinar a taxa de híbridos em amostras de sementes

Reciprocal gene flow between conventional and genetically modified soybean cultivars

The objective of this work was to determine the reciprocal gene flow between two soybean cultivars, one tolerant and the other sensitive to glyphosate, as well as to use estimators to determine the outcrossing rate in the population and the number of hybrid seeds in the progeny. The experiment was composed of four blocks of 40 soybean rows, of which 20 rows of each cultivar (CD217 and CD219RR). At the R8 stage, five rows, distant 0.5, 1, 2, 4 and 8 m from the adjacent cultivar, were harvested, threshed and analyzed as for the occurrence of gene flow. As phenotypical markers, the trait color of flowers, hypocotil and pubescence, as well as the tolerance to glyphosate were used. The cultivars contrast for all the analyzed traits, each one conditioned by a single gene with two alleles, in a complete dominance interaction. In the tolerant cultivar progeny, the largest outcross rate was 0.27%, and in the sensitive cultivar progeny, 0.83% was identified; by the dilution effect hypothesis, the outcross rates in natural populations would be 0.104 and 0.388%, respectively. The reciprocal gene flow between CD217 and CD219RR cultivars is not the same in both directions. The proposed estimators are useful for determining the hybrid rates in seed samples

Gene flow in genetically modified soybean and method for its detection

O objetivo deste trabalho foi avaliar métodos para detecção de sementes de soja tolerante ao glifosato e o fluxo gênico de uma cultivar transgênica para uma convencional, em Florestal e Viçosa, MG. Para adequar método de detecção, foi conduzido experimento comparativo entre cinco bioensaios, dos quais se destacou o teste de germinação em substrato umedecido com solução do glifosato. O experimento de fluxo gênico foi instalado em campo, no esquema de quadrados concêntricos. No centro, foi plantada a cultivar tolerante ao glifosato (fonte de pólen). À sua volta, foi semeada a cultivar sensível (receptora do pólen). No estádio R8, foram colhidas sementes das laterais dos quadrados, em distâncias variadas da fonte de pólen: 0,5, 1, 2, 4 e 8 m. Amostras de 900 sementes, por fileira, foram avaliadas pelo teste de germinação em substrato umedecido com solução de glifosato a 0,06%. Plântulas tolerantes ao glifosato indicaram fecundação cruzada. As maiores porcentagens de hibridação – 1,27% em Florestal e 0,25% em Viçosa – ocorreram a 0,5 m de distância, entre fonte e receptor de pólen, e essas taxas aproximaram-se de zero às distâncias de 2,26 e 1,16 m, para Florestal e Viçosa, respectivamente.The objective of this work was to assess the methods for detection of glyphosate tolerance soybean seeds and the gene flow from a genetically modified soybean cultivar to a conventional one, in Viçosa and Florestal, MG, Brazil. In order to assess the method for detection, a comparative experiment was conduct among five bioassays, from which the germination test in moistened substrate with glyphosate solution was outstanding. The experiment of gene flow was installed in field, in the concentric squares design. In the center, the glyphosate-tolerant cultivar (pollen source) was planted. Around it, the sensitive cultivar (pollen receptor) was sowed. In the stage R8, seeds of lateral of the squares were harvested, in various distances from the pollen source: 0.5, 1, 2, 4 and 8 m. Samples of 900 seeds by row were evaluated, using the germination test in moistened substrate with a solution of glyphosate at 0.06%. Glyphosate-tolerant seedlings indicated cross-pollination. The largest hybridization rates – 1.27% in Florestal, and 0.25% in Viçosa – ocurred at 0.5 m distance between source and pollen receiver, and these rates reached zero at 2.26 and 1.16 m distances, in Florestal and Viçosa, respectively

Gene flow analisys in RR soybean and methodology for its deteccion

O objetivo deste trabalho foi investigar o fluxo gênico da soja Roundup Ready para uma convencional em duas localidades no Estado de Minas Gerais: Viçosa e Florestal. Foi observada a taxa de fecundação cruzada entre CD219RR® e CD211, ambas de propriedade da COODETEC (Cooperativa Central de Pesquisa Agrícola). Foi também objetivo dessa pesquisa estudar cinco metodologias para identificar sementes de soja tolerante ao herbicida. Uma delas foi escolhida para detecção do fluxo gênico neste trabalho. O primeiro experimento foi instalado em campo num esquema constituído de quadrados concêntricos, delineado especialmente para os objetivos deste estudo. Os cinco primeiros quadrados, do centro para borda, formaram a fonte de pólen, onde sementes do cultivar tolerante ao glifosato foram semeadas. À sua volta, foi semeado o cultivar sensível. Na fase de maturação, estágio R8, foram colhidas nas quatro direções a partir do centro, fileiras correspondentes aos lados dos quadrados, em distâncias variadas da fonte de pólen: 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 e 8,0 metros. Das fileiras colhidas, amostras de 900 sementes por fileira foram avaliadas por meio do bioensaio de germinação de sementes em substrato umedecido com solução 0,06% de glifosato, metodologia adotada a partir dos estudos realizados sobre os bioensaios. Nesta análise, plântulas dotadas de traços indicativos de tolerância ao glifosato indicaram ocorrência de fecundação cruzada. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente por meio de regressão linear com platô. Os resultados indicaram taxas de fecundação cruzada diferentes para as duas localidades mostrando que esta característica varia em função do ambiente. As maiores taxas de hibridação natural (1,27% em Florestal e 0,25% em Viçosa) ocorreram às menores distâncias. As taxas de fecundação cruzada aproximaram-se de zero às distâncias de 2,26 e 1,16m da fonte, para Florestal e Viçosa, respectivamente.The objective of this work was to investigate the gene flow from the Roundup Ready soybean to a conventional in two sites of Minas Gerais: Viçosa and Florestal. Cross-pollination rate was observed between CD219RR® and CD211, both of property of COODETEC (Central Cooperative of Agricultural Research). It was also objective of this research to study five methodologies to identify tolerant soybean seeds to the herbicide, and one of them was chosen for the detection of the occurrence of gene flow in this work. The first experiment was installed in the field in an outline of concentric squares delineated especially for the objectives of this study. The first five squares, from the center to the border, formed the pollen source, where seeds were sowed of gliphosate tolerant cultivar. The remaing squares were sowed susceptible cultivar seeds. In the maturation stage, stage R8, were harvested in the four directions starting from the center, rows corresponding to the sides of the squares, in varied distances of the pollen source: 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 and 8,0 meters. Of the harvested rows, samples of 900 seeds per row were evaluated through the bioassay of germination in substrate moistened with 0,06% glifosato solution. In this analysis, seedling endowed with indicative trace of tolerance to the gliphosate indicated occurrence of cross-pollination. The obtained data were analyzed statistically through linear regression with plateau. Results indicated cross-pollination rates different for the two locations showing that this trait can vary in function of the environment. The largest natural hybridization rates (1,27% in Florestal and 0,25% in Viçosa) happened at the smallest distances. The cross-pollination rates approached zero at the distances of 2,26 and 1,16m from the source, for Florestal and Viçosa, respectively.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

Reciprocal gene flow among soybean cultivars on that populations genetics theorical

Conforme a literatura, não é comum que a taxa de hibridação natural em Glycine max ultrapasse o valor de 1%. Com a chegada das cultivares transgênicas, novas pesquisas foram realizadas no intuito de investigar a alogamia dessas cultivares. Para os produtores de sementes para comercialização é importante conhecer este aspecto das cultivares, pois pureza genética é a garantia de qualidade do seu produto. Pesquisas demonstram que o fato da cultivar ser modificada geneticamente não altera a expectativa existente de fecundação cruzada. Na consciência de que pureza genética é requerida para qualquer variedade, o objetivo deste trabalho foi avaliar a taxa de fecundação cruzada recíproca envolvendo duas cultivares de soja, uma convencional e outra GM. Anteriormente, buscou-se ajustar metodologias de bioensaios para a detecção de sementes de soja de cultivar GM, e refletir o fluxo gênico em soja sob a perspectiva de genética de populações. A partir do ajuste das metodologias dos bioensaios: i) germinação de sementes em substrato umedecido com o glifosato, e, ii) pré-embebição de sementes em solução do herbicida, seguida de teste de germinação, obteve-se protocolos eficientes para a detecção e quantificação de sementes de soja GM entre sementes de soja convencional. O método do umedecimento do substrato de germinação com solução do herbicida, a 0,03% do seu equivalente ácido, na proporção de 3 vezes o peso do papel seco foi escolhida para os testes de detecção de hibridação natural. Diante às perspectivas de genética de populações, concluiu-se que a chance de fixação de um alelo no pool gênico de uma população após o fluxo gênico é, entre outros fatores, função de sua relevância para a aptidão de seus portadores. Além disso, que a seleção contra um alelo dominante precisa de apenas uma geração para eliminá-lo do pool gênico da população e que o efeito diluição deve ser utilizado para a divulgação das taxas de hibridação natural encontradas em estudos desta natureza. No estudo de fecundação cruzada recíproca, os diferentes métodos para a verificação da hibridação natural, na verificação da cor da flor em campo, na verificação da cor do hipocótilo em casa de vegetação, na pulverização de plântulas com solução do herbicida em casas de vegetação, e, na germinação de sementes em contato com o herbicida em laboratório de análise de sementes, demonstraram que as taxas de fecundação cruzada populacionais foram 0,05, 0,10, 0,39 e 0,22 %, respectivamente. Com base nestes resultados, verificou-se que a taxa de hibridação natural recíproca não é a mesma em ambos os sentidos e que a aplicação do efeito diluição é indispensável para apresentar os resultados de estudos sobre o fluxo gênico, já que os valores populacionais são inferiores àqueles encontrados para as fileiras estudadas.According to the literature, it isn't common that the natural hybridization rate in Glycine max exceeds the value 1%. With the arrival of transgenic cultivars, new researches has been done in order to investigate the allogamy of these cultivars. For seed producers for marketing is important to know this aspect of the cultivars, because genetic purity is the assurance of your product. Researches show that the fact of growing genetically modified to not change the existing expectation of cross-fertilization. In the knowledge that genetic purity is required for any variety, the objetctive was to assess the rate of reciprocal cross-fertilization involving two soybean cultivars, one conventional and one GM. Previously, we attempted to adjust methods of bioassay for the detection of soybean seeds of GM crops, and reflect the gene flow of soybean from the perspective of population genetics. From the adjustment of the methods of bioassays: i) seed germination in a substrate containing glyphosate, and ii) presoaking of seeds with the herbicide, followed by germination test, we obtained efficient protocols for detecting and quantification of GM soybean seeds of the soybean seeds. The method of wetting the substrate with germination herbicide solution, 0.03% of its acid equivalent at a ratio of 3 times the weight of dry paper was selected for the testing of natural hybridization. Faced with the prospect of population genetics, it was concluded that the chance of fixation of an allele in the gene pool of a population after gene flow is, among other factors, because of its relevance to the fitness of their bearers. In addition, the selection against a dominant allele needs only one generation to eliminate it from the gene pool of the population and that the dilution effect should be used for the dissemination of natural hybridization rates found in studies of this type. In the study of reciprocal cross-fertilization, different methods for the verification of natural hybridization, examining the color of the flower field, examining the color of the hypocotyls in a greenhouse, the spraying of seedlings with the herbicide in greenhouses, and the germination of seeds in contact with the herbicide in the laboratory seed analysis showed that the rates of outcrossing population were 0.05, 0.10, 0.39 and 0.22% respectively. Based on these results, it was found that the rate of natural hybridization reverse is not the same in both directions and that the application of the dilution effect is indispensable to present the results of studies on gene flow, since the population values are lower than those found in the rows studied.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

Influence of seed size and water restriction on germination of soybean seeds and on early development of seedlings

Germination is a biological process that depends on adequate water supply to embryo development. Water deficit slows this process and depending on intensity and extent of this deficit may cause seed death. Nevertheless, it has not yet been reported whether seed size influences physiological potential, or tolerance to water stress. This study aimed at assessing the effects of seed size, as well as of water stress on germination of the seeds and on early soybean seedling development. The experiment was composed by seeds of 10 soybean cultivars classified by metallic screens with three sizes of oval holes (S12, S13 and S14) and subjected to three water potentials (0, -0.1, and -0.2 MPa), with four replications. Data on genotypes were grouped as replications and arranged on a factorial 3 x 3 (size x water potential), with 40 replications. Data assessed were: first and final count of germination; length and seedling dry weight; and correlation between length/mass of radicle and hypocotyl. It was concluded that under ideal moisture conditions larger seeds have better physiological quality, producing more vigorous seedlings; but, that under water potential of -0.2 MPa smaller seeds produce larger seedlings; and that the hypocotyl is more influenced by water stress than the radicle