Fatores genéticos e moleculares associados ao caráter espiguetas multiflora em aveia

A formação de espiguetas multiflora é uma característica complexa devido à sua expressividade variável. Os mecanismos genéticos e moleculares que controlam o caráter espiguetas multiflora ainda não são completamente compreendidos em aveia. Os objetivos deste estudo foram: i) caracterizar duas populações de linhagens recombinantes de aveia para o caráter espiguetas multiflora; ii) determinar o número de genes que controla o caráter espiguetas multiflora em aveia e, iii) identificar, clonar, sequenciar e caracterizar sequências codificantes associadas a genes candidatos ao controle da formação de espiguetas multiflora em aveia. As populações de aveia “UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1” e “URS Taura x UFRGS 017004-2” foram avaliadas para o caráter espiguetas multiflora, em duas épocas de semeadura, no ano de 2014. A formação de espiguetas normais, multiflora e mosaico, em cada um dos terços da panícula e na panícula inteira foi analisada. Pares de primers específicos para o gene AP2 foram desenvolvidos a partir do alinhamento de sequências homólogas de diferentes espécies de gramíneas Pares de primers para os genes Vrn1 e AGL6 também foram utilizados para amplificar e clonar sequências de aveia. A expressão das espiguetas multiflora ao longo da panícula foi alterada nas populações avaliadas em função da época de semeadura. A semeadura tardia aumentou a formação de espiguetas multiflora e reduziu o número de espiguetas mosaico, nas duas populações. A análise genética indicou a presença de um gene maior controlando o caráter espiguetas multiflora em aveia hexaploide. A análise molecular revelou a presença de duas variações alélicas dos genes Vrn1 e AP2 nos genótipos URS Taura e UFRGS 017004-2, indicando que o gene AP2 deve estar conservado em aveia. Uma sequência do gene AGL6 também foi isolada nestes genitores. A existência de polimorfismos moleculares nos genes Vrn1, AP2 e AGL6 pode ser determinante para a expressão do caráter espiguetas multiflora. Estudos complementares poderão confirmar a associação destes genes com a formação de espiguetas multiflora em aveia.The formation of multiflorous spikelet is a complex character due to its variable expressivity. Genetic and molecular mechanisms that control the character multiflorous spikelet are not fully understood in oats. The objectives of this study were: i) to characterize two populations of recombinants oat lines to the character multiflorous spikelet; ii) to determine the number of genes controlling the character multiflorous spikelet in oats; and iii) to identify, clone, sequence and characterize coding sequences associated with candidate genes to control the formation of multiflorous spikelet in oats. The character multiflorous spikelet was evaluated in the oat populations “UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1” and “URS Taura x UFRGS 017004-2”, in two sowing dates, in the year of 2014. The formation of normal, multiflorous and mosaic spikelets was analyzed in each third of the panicle and in the whole panicle. Specific primer pairs for the gene AP2 were developed from the alignment of homologous sequences from different grass species. Specific primer pairs for the genes Vrn1 and AGL6 were also utilized for amplifying and cloning oat sequences. The expression of multiflorous spikelets along the panicle was dependent on the sowing date in each evaluated population. The late sowing increased the formation of multiflorous spikelet and decreased the number of mosaic spikelets, in both populations. Genetic analysis indicated the presence of one major gene controlling the character multiflorous spikelet in hexaploid oat. Molecular analysis revealed the presence of two allelic variants of the genes Vrn1 and AP2 in the genotypes URS Taura and UFRGS 017004-2, indicating that AP2 might be conserved in oats. One sequence of the gene AGL6 was also isolated in these genotypes. The existence of molecular polymorphisms in the genes Vrn1, AP2 and AGL6 can be crucial for the expression of the character multiflorous spikelet. Further studies may confirm the association of these genes with the formation of multiflorous spikelets in oats

Tolerância à germinação na pré‑colheita e produtividade de genótipos de trigo de diferentes programas de melhoramento

The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty‑three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting.O objetivo deste trabalho foi caracterizar o desempenho de genótipos elite de trigo de diferentes programas de melhoramento do Brasil, para caracteres associados à produtividade de grãos e à germinação na pré‑colheita. O estudo foi conduzido em 2010 e 2011 no Município de Capão do Leão, RS, em delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições. Foram avaliados 33 genótipos de trigo quanto aos caracteres relacionados à germinação em pré‑colheita e ao rendimento de grãos. A estimativa da distância genética foi utilizada para predizer combinações potenciais na seleção de plantas com alta produtividade de grãos e tolerância à germinação na pré‑colheita. A análise combinada de grãos germinados e número de queda mostra que os genótipos TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino e BRS Guamirim apresentam tolerância à germinação em pré‑colheita. As combinações de TBIO Alvorada e TBIO Mestre com Fundacep Cristalino mostram alto potencial na recuperação de genótipos superiores para elevada produtividade de grãos e tolerância à germinação em pré‑colheita

Associação genômica ampla para o teor de b-glicanas e caracterização do gene Cellulose synthase-like F6 em aveia

The b-glucan content has been one of the main goals of oat breeding programs worldwide. However, the loci controlling this trait and their interaction with the environmental conditions are not completely understood to date, especially in subtropical environments. In this sense, the main objectives of this study were: i) to identify genomic regions associated with b-glucan content in elite oat germplasm adapted to subtropical environments; ii) to identify genomic regions controlling kernel shape-related traits and verify its association with b-glucan content on oats; iii) to characterize and quantify the absolute expression of the Cellulose synthase-like F6 gene in oat genotypes with contrasting b-glucan content; and iv) to characterize the b-glucan formation in primary and secondary oat kernels harvested in different planting dates and years. An oat panel composed by 413 genotypes was genotyped and assessed in different environments. Genome-wide association mappings were performed using individual and multi- environment approaches. Quantitative trait loci (QTL) associated with b-glucan content were identified on Mrg02, Mrg06, Mrg11, Mrg12, Mrg19, and Mrg20 consensus groups. QTL associated with kernel shape-related traits were detected on Mrg06, Mrg13, Mrg21, and Mrg24 consensus groups. Kernel width and kernel thickness traits, which were phenotypically and genetically correlated, share a genomic region in common on Mrg13 and are negatively correlated with b-glucan content. The oat b-glucan content varied between primary and secondary kernels according to the genotype and environmental conditions. Under unfavorable conditions, some genotypes can present higher b-glucan content in secondary kernels than in primary ones. The high number of CslF6 transcripts was not a guarantee of high b-glucan content in oats. The CslF6 gene expression was highly influenced by the genotype, environmental conditions, and kernel developmental stage. The third exon of the CslF6 gene, which corresponds to the CslF6 motif, has 1767 bases pair in oats, regardless of the subgenome. The CslF6 motif of the CslF6-AA and CslF6-DD genes encodes the same amino acid sequence. The CslF6-CC gene showed 13 amino acid changes in the CslF6 motif when compared to the other ones. Single nucleotide polymorphisms were not identified in the CslF6 homoeologs among the assessed genotypes, indicating that the CslF6 proteins with the same functional properties are encoded in these genotypes. The results presented in this study contribute to improve the understanding of the b-glucan content in oats under subtropical conditions.O teor de b-glicanas tem sido um dos principais objetivos dos programas de melhoramento de aveia mundialmente. Contudo, os locos controlando este caráter e a sua interação com as condições ambientais não são completamente compreendidas até o momento, especialmente em ambientes subtropicais. Neste sentido, os principais objetivos deste estudo foram: i) identificar regiões genômicas associadas ao teor de b-glicanas em germoplasma elite de aveia adaptado a ambientes subtropicais; ii) identificar regiões genômicas controlando caracteres relacionados à morfologia de grãos e verificar a sua associação com o teor de b-glicanas em aveia; iii) caracterizar e quantificar de forma absoluta a expressão do gene Cellulose synthase-like F6 em genótipos de aveia contrastantes para o teor de b-glicanas; e iv) caracterizar a formação de b-glicanas em grãos primários e secundários de aveia colhidos em diferentes épocas de semeadura e anos de cultivo. Um painel de aveia composto por 413 genótipos foi genotipado e avaliado em diferentes ambientes. Mapeamentos de associação genômica ampla foram realizados utilizando análises individuais e conjuntas. Quantitative trait loci (QTL) associados ao teor de b-glicanas foram identificados nos grupos consenso Mrg02, Mrg06, Mrg11, Mrg12, Mrg19 e Mrg20. QTL associados à caracteres relacionados a morfologia de grãos foram detectados nos grupos consenso Mrg06, Mrg13, Mrg21 e Mrg24. Os caracteres largura de grãos e espessura de grãos, que foram fenotipicamente e geneticamente correlacionados, compartilham uma região genômica em comum no Mrg13 e estão negativamente correlacionados com o teor de b-glicanas. O teor de b-glicanas variou entre grãos primários e secundários de acordo com o genótipo e as condições ambientais. Em condições desfavoráveis, alguns genótipos podem apresentar maior teor de b-glicanas em grãos secundários em relação aos grãos primários. O elevado número de transcritos do gene CslF6 não foi uma garantia de alto teor de b-glicanas em aveia. A expressão do gene CslF6 foi altamente influenciada pelo genótipo, condições ambientais e estádio de desenvolvimento do grão. O terceiro éxon do gene CslF6, que corresponde ao motif CslF6, tem 1767 pares de base em aveia, independente do subgenoma. O motif CslF6 dos genes CslF6-AA e CslF6-DD codificam a mesma sequência de aminoácidos. O gene CslF6-CC apresentou 13 alterações de aminoácidos no motif CslF6 quando comparado aos demais. Single nucleotide polymorphisms não foram identificados nos homeólogos do gene CslF6 entre os genótipos avaliados, indicando que proteínas CslF6 com as mesmas propriedades funcionais são codificadas nestes genótipos. Os resultados apresentados neste estudo contribuem para melhorar o entendimento do teor de b-glicanas em aveia em condições subtropicais

Análise de trilha em genótipos de trigo submetidos ao estresse por encharcamento

Indirect selection can be considered an interesting strategy for plant breeding, especially when an easily measurable/high heritability trait is highly correlated with a target trait which has a lower heritability in segregating populations. The objective of this study was to obtain estimates of phenotypic, genotypic and environmental correlations and to evaluate the partition of genotypic correlations in direct and indirect effects of agronomic variables on the GY variable, through the analysis of two cultivated environments in fifteen wheat segregating populations. The agronomic traits grain yield per plant (GY), number of grains per ear (NGE), grain weight per ear (GWE), thousand grain weight (TGW), number of fertile tillers (NFT), days from emergence to flowering (DEF), days from flowering to maturity (DFM), total development cycle (CYC), and percentage of lodging (LODG), were evaluated in F4 populations under two cropping systems (with and without flooding). In all populations, by means of simple correlations, the selection of more productive plants can be accomplished by indirect selection for NGE, GWE and NFT. Through path analysis, it was possible to identify an indirect effect on GY by NGE. Also, the effect of GWE, NFT, CYC and DEF on the correlation between other characters (NGE x GY, GY x WTG, DFM x GY, GY x CYC and GY x LODG), emphasizing that the NGE, GWE, NFT, DEF and CYC are the main characters to consider for increasing grain yield in wheat.A seleção indireta pode ser considerada uma estratégia interessante para o melhoramento de plantas, especialmente quando um caráter de fácil mensuração ou de maior herdabilidade estiver altamente correlacionado com um caráter de interesse, que apresente menor herdabilidade em populações segregantes. Os objetivos deste trabalho consistiram em obter estimativas de coeficientes de correlação fenotípica, genotípica e ambientais e avaliar os desdobramentos das correlações genotípicas em efeitos diretos e indiretos de variáveis agronômicas sobre o rendimento de grãos por meio da análise de dois ambientes de cultivo em quinze populações segregantes de trigo. Os caracteres agronômicos rendimento de grãos por planta (RG), número de grãos por espiga (NGE), peso dos grãos por espiga (PGE), massa de mil grãos (MMG), número de afilhos férteis (NAF), dias da emergência ao florescimento (DEF), dias do florescimento à maturação (DFM), ciclo total de desenvolvimento (CICLO), e acamamento (ACAM), foram avaliados em quinze populações segregantes F4 de trigo sob dois sistemas de cultivo (com e sem encharcamento). Em todas as populações avaliadas, por meio das correlações simples, a seleção de plantas mais produtivas pode ser realizada pela seleção indireta sobre NGE, PGE e NAF. Mediante a análise de trilha foi possível identificar o efeito indireto do caráter NGE sobre RG. Assim como o efeito do PGE, do NAF, do DEF e de CICLO como causadores da formação da correlação entre outros caracteres (NGE x RG, MMG x RG, de DFM x RG, de CICLO x RG e de ACAM x RG), enfatizando que o NGE, o PGE, o NAF, o DEF e que o CICLO são os principais caracteres a serem considerados para aumentar a produtividade de grãos em trigo

Redução do acamamento em aveia-branca com uso do regulador de crescimento etil-trinexapac.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da aplicação de concentrações do regulador de crescimento etil-trinexapac na altura de planta, no acamamento e na produtividade de grãos da cultivar de aveia-branca Barbarasul, em diferentes ambientes de cultivo e doses de nitrogênio. Os experimentos foram conduzidos nas safras 2010 e 2011 nos municípios de Capão do Leão e Augusto Pestana, no Estado do Rio Grande do Sul, e nas safras 2010 e 2012 no Município de Lages, no Estado de Santa Catarina. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, em arranjo fatorial 4x2x6 (dose de etil-trinexapac, estádio de desenvolvimento da planta e ambiente), com quatro repetições constituídas por parcelas úteis de 3,0 m2. Em cada ambiente, realizou-se adubação nitrogenada com 30 e 90 kg ha-1 de N. Foram avaliados os caracteres altura de planta, percentagem de acamamento e produtividade de grãos. A aplicação do regulador de crescimento etil-trinexapac nas doses de 100 a 150 g i.a. ha-1 em plantas de aveia-branca 'Barbarasul', nos estádios E31 e E32, reduz a altura das plantas e a percentagem de acamamento, sem prejuízos à produtividade de grãos. A intensidade da redução do acamamento depende das características do ambiente de cultivo

Tolerance to preharvest sprouting and yield of wheat genotypes from different breeding programs

Abstract:The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty-three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting