URS MONARCA – a new hexaploid oat cultivar with excellent grain yield and wide adaptation

The Oat Breeding Program of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) release in 2019 a new cultivar URS MONARCA developed from the single cross UFRGS 06 6083-3 / UFRGS 00 6183-2. URS MONARCA presents high grain yield, high grain quality, wide adaptation, short plant height and excellent milling yield

URS Altiva – a new oat cultivar with high agronomic performance

The oat cultivar URS Altiva, developed from the simple cross ‘UFRGS 995090-2 x URS 21’, and released by the Oat Breeding Program of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) in 2015, presents high grain yield, high grain quality, desirable agronomic performance, and partial resistance to crown rust

Genetics and identification of markers linked to multiflorous spikelet in hexaploid oat

The formation of naked grains is directly associated with the formation of multiflorous spikelets in oats. The objectives of this study were to determine the genetics of multiflorous spikelet and to identify molecular markers linked to this character in hexaploid oat. Genetic analysis for multiflorous spikelet was performed in the F5 and F6 generations of two oat populations. DNA extracted from F5:6 plants were assayed with 6,000 genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) markers using a genotyping platform developed for oat. Genetic analysis indicated the presence of a major gene controlling multiflorous spikelet in the UFRGS 01B7114- 1-3 x UFRGS 006013-1 population. The SNP marker GMI_ES17_c5923_221 showed strong association with the multiflorous spikelet phenotype. These results suggest that the marker GMI_ES17_c5923_221 should be linked to a gene controlling multiflorous spikelet in the oat lines evaluated in this study

Phenotypic and genotypic characterization agronomic traits in a population of recombinant inbred lines of oats (Avena sativa L.)

O melhoramento genético de aveia envolve a seleção de múltiplos caracteres quantitativos e qualitativos. O conhecimento das regiões genômicas que afetam essas características possibilita a seleção assistida por marcadores moleculares. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi identificar regiões genômicas responsáveis por caracteres quantitativos (QTLs), associadas a marcadores moleculares previamente identificados. O experimento foi conduzido no ano de 2009, sendo empregadas 150 linhagens recombinantes de aveia, oriundas do cruzamento entre os genótipos UFRGS 8 e UFRGS 930605. O mapeamento de QTLs foi realizado através do método por intervalo composto. Foram detectados 16 QTLs para oito dos 9 caracteres avaliados, sendo estes distribuídos em sete grupos de ligação. A porção da variação fenotípica explicada pelos QTLs variou de 7,31% a 16,06%. Importantes QTLs foram identificados para caracteres de interesse aos programas de melhoramento de aveia, como a estatura de planta, o número de dias ao florescimento, o rendimento de grãos, o peso de panícula e o número de grãos por panícula. Os resultados gerados neste trabalho fornecem subsídios aos programas de melhoramento genético de aveia, proporcionando um maior entendimento dos mecanismos genéticos envolvidos com os caracteres de interesse. No entanto, estes resultados devem ser validados em outras populações para que a seleção assistida por marcadores moleculares possa ser realizada com sucesso.The genetic improvement of oats requires selection of multiple quantitative and qualitative traits. Knowledge of the genomic regions controlling them makes possible the adoption of marker-assisted selection. Therefore, the objective of this study was to identify genomic regions responsible for quantitative traits loci (QTLs) associated with molecular maker previously identified. The experiment was conducted in 2009 and employed a population of 150 recombinant inbred lines of oats from the cross between the oat genotypes UFRGS 8 and UFRGS 930605. QTL mapping was carried out by composite interval analysis. In all, 16 QTLs were detected for 8 of 9 traits analyzed, which were also distributed in seven linkage groups. Phenotypic variation explained by the QTLs ranged from 7.31% to 16.06%. QTLs with important effect on the phenotypic variance were identified for traits of interest in oat breeding programs, such as plant height, number of days to flowering, grain yield, panicle weight and number of grains per panicle. The results generated in this work provide a better understanding of the genetic basis controlling traits of interest, which can be useful for oat breeding programs. However, these results should be validated in other populations in order to allow the markerassisted selection to be successful

Selectivity of Iodosulfuron-Methyl to Oat Cultivars

Weeds are among the main constraints to high grain yield on hexaploid oat (Avena sativa), but there are few herbicides registered for weed control on this cereal crop. The objectives of this study were to evaluate the impact of the iodosulfuron-methyl on grain yield of elite oat cultivars and investigate the mechanism of oat tolerance to this herbicide. A field experiment conducted in 2012 demonstrated there was no difference on grain yield between cultivars URS Guará and URS Guria, when iodosulfuron-methyl was used up to 4.5 g ha-1. Likewise, experiments from 2013 have demonstrated that iodosulfuron-methyl, at 5 g ha-1, did not affect the oat grain yield of the genotype UFRGS 14, but affected it on the cultivars URS Guará and URS Guria. In 2014, the oat grain yield of five cultivars, including URS Guará, URS Guria and UFRGS 14 was reduced by iodosulfuron-methyl even at only 2.5 g ha-1. The activity of the ALS enzyme, extracted from oat plants, was sensitive to iodosulfuron-methyl. The increment of the iodosulfuron-methyl effect on oat plants treated with herbicide-detoxification inhibitors (malathion + chlorpyrifos), or the reduction of the herbicide efficacy in plants sprayed with the stimulator of detoxification (mefenpyr-diethyl), suggest that iodosulfuron-methyl degradation is the mechanism involved on its selectivity to oat plants.As plantas daninhas estão entre os principais problemas para o alto rendimento de grãos em aveia hexaploide (Avena sativa), mas existem poucos herbicidas registrados para o controle de plantas daninhas nessa cultura de cereais. Os objetivos deste estudo foram avaliar o impacto do iodosulfuron-methyl no rendimento de grãos de cultivares de aveia elite e investigar o mecanismo de tolerância de aveia a esse herbicida. Um experimento de campo, realizado em 2012, demonstrou que não houve diferença no rendimento de grãos entre os cultivares URS Guará e URS Guria quando iodosulfuron-methyl foi utilizado até 4,5 g ha-1. Da mesma forma, experimentos realizados em 2013 demonstraram que iodosulfuron-methyl, na dose de 5 g ha-1, não afetou o rendimento de grãos de aveia do genótipo UFRGS 14, porém o fez nos cultivares URS Guará e URS Guria. Em 2014, o rendimento de grãos de aveia de cinco cultivares, incluindo URS Guará, URS Guria e UFRGS 14, foi reduzido em iodosulfuron-methyl mesmo com apenas 2,5 g ha-1. A atividade da enzima ALS, extraída a partir de plantas de aveia, era sensível a iodosulfuron-methyl. O incremento do efeito do iodosulfuronmethyl em plantas de aveia tratada com inibidores de herbicida de desintoxicação (malathion + chlorpyrifos) ou a redução da eficácia do herbicida em plantas pulverizadas com o estimulador de desintoxicação (mefenpyr-diethyl) sugerem que a degradação de iodosulfuron-methyl é o mecanismo envolvido na sua seletividade em plantas de aveia

Inheritance of resistance to oat crown rust in recombinant inbred lines

A ferrugem da folha é a principal doença que afeta a aveia (Avena sativa L.), e a resistência genética é o método mais usado para seu controle. Uma população composta por 135 linhagens recombinantes F5:6, gerada do cruzamento entre a cultivar de aveia UFRGS 8 e o genótipo Pc68/5*Starter foi avaliada quanto à resistência à ferrugem da folha (Puccinia coronata f. sp. avenae P. Syd. & Syd.). A avaliação em plântulas foi baseada no tipo de infecção produzido quando inoculadas com a raça SQPT do patógeno. A proporção entre plântulas resistentes e suscetíveis (R:S) foi de 62:64, o que indica uma herança governada por um único gene. A avaliação da herança da resistência em plantas adultas foi realizada em condições de campo nos anos 2004 e 2005. A distinção entre as classes resistentes e suscetíveis foi baseada na severidade final (SF) e na área sob a curva de progresso da doença normalizada e corrigida (ASCPD*c). As populações F5:6 e F5:7 foram avaliadas no campo nos anos de 2004 e 2005, demonstraram uma proporção de aproximadamente 1R:3S, o que se ajusta a um modelo de herança governado por dois genes.Crown rust is the main disease affecting oats (Avena sativa L.), and genetic resistance has been the chief method utilized to control this disease. A population composed of 135 recombinant inbred lines, F5:6, generated by crossing the oat cultivar UFRGS 8 with the genotype Pc68/5*Starter, was assessed on the inheritance of resistance to crown rust (Puccinia coronata f. sp. avenae P. Syd. & Syd.). The evaluation of resistance in F5:6 seedlings was based on the type of infection resulting from inoculation with the race SQPT of P. coronata f. sp. avenae. The proportion of Resistant: Susceptible seedlings (R:S) was 62:64, which indicates that inheritance was governed by a single gene. The assessment of resistance inheritance in adult plants was performed in the field during the years 2004 and 2005. The distinction between resistant and susceptible classes was based on the final severity (FS) as well as the area under the disease progress curve, which was normalized and corrected (AUDPC*c). F5:6 and F5:7 were evaluated under field conditions in 2004 and 2005, demonstrating a ratio of approximately 1R:3S, which fits with a typical two genes inheritance model

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

Ferrugem da folha sobre genótipos de aveia com diferentes níveis de resistência : danos e perdas

The evolution in virulence of Puccinia coronata f. sp. avenae has challenged the genetic resistance to crown rust in oat genotypes. New resistance sources are constantly required for yield stabilization and costs reduction. This study aimed to characterize the crown rust resistance of oat genotypes and the disease´s productive and economic impact. Experiments were conducted in two environments, with and without chemical control. Resistance was measured by disease progress, apparent rate of infection, final severity and pustule size. Damages were based on reduction of yield, 1000 grain mass and hectoliter mass. UFRGS16Q6030-2 was immune. In both environments, UFRGS166091-2 and URS Brava exhibited the greatest level of resistance and the smallest grain yield reduction, while URS 22 was highly susceptible, reducing more than 70% of its grain yield. These results surpass the negative impacts of the disease previously reported in oats, particularly related to grain yield. The data presented in this paper highlighted the importance of genetic resistance, particularly partial resistance, for maintaining oat genetic yield potential, reducing environmental contamination with less fungicides, and increasing economic gains with oat cultivation.A evolução da virulência de Puccinia coronata f. sp. avenae desafia a resistência genética de cultivares de aveia à ferrugem da folha. Novas fontes de resistência são constantemente necessárias para estabilizar a produção e reduzir custos. Os objetivos desse estudo foram caracterizar a resistência de seis genótipos de aveia à ferrugem da folha e avaliar o impacto produtivo e econômico causado pela doença. Foram conduzidos ensaios em dois ambientes com e sem o controle químico. A resistência foi medida via progresso da doença, taxa aparente de infecção, severidade final e tamanho da pústula. As perdas foram avaliadas em rendimento, massa de mil grãos e massa do hectolitro. UFRGS 16Q6030-2 foi imune. Em ambos os ambientes, UFRGS 166091-2 e URS Brava exibiram os maiores níveis de resistência e as menores reduções no rendimento de grãos, enquanto URS 22 teve a maior suscetibilidade, com redução superior a 70% no rendimento de grãos. Os resultados obtidos superam os impactos negativos da doença previamente relatados em aveia, particularmente em relação ao rendimento de grãos. Os dados apresentados neste trabalho ressaltam a importância da resistência genética, particularmente a parcial, na manutenção do potencial genético produtivo, na redução de contaminações ambientais pelo menor uso de fungicidas e na ampliação dos ganhos econômicos com a cultura da aveia

Genetic variability and inheritance of aluminum toxicity tolerance in oat

Vinte e um genótipos de aveia (Avena sativa L.) do programa de melhoramento da Universidade Federal do Rio Grande do Sul foram avaliados quanto à reação ao alumínio (Al) tóxico em solução nutritiva. Os níveis de Al testados foram 5, 10, 15, 20 e 30 g kJ-1, e o recrescimento da raiz foi medido depois de 48 horas sob a ação do metal. A variabilidade fenotípica foi observada a partir de 10 g kJ-1; em 20 g kJ-1 foram discriminados genótipos tolerantes e sensíveis. As bases genéticas da tolerância ao Al foram estudadas nas gerações P1, P2, F1 e F2, em nove cruzamentos entre genótipos tolerantes x sensíveis. Foi observado nas populações segregantes que a tolerância foi condicionada por um gene, de efeito dominante. A herdabilidade no sentido amplo foi moderada a elevada, permitindo que a seleção de indivíduos homozigotos tolerantes possa ser realizada em gerações precoces, acompanhada de teste de progênie. Por ser um método de relativa facilidade e rapidez, a seleção de germoplasma tolerante ao Al pode ser parte integrante da rotina dos programas de melhoramento de aveia.Twenty-one oat (Avena sativa L.) genotypes from the Universidade Federal do Rio Grande do Sul breeding program, in Brazil, were evaluated for their reaction to aluminum (Al) toxic levels in nutrient solutions. The Al levels tested were 5, 10, 15, 20 and 30 g kJ-1. The root regrowth was evaluated after 48 hours in presence of Al. Phenotypic variability was observed at 10 g kJ-1 and upper levels. Two groups were clearly distinguished at 20 g kJ-1 level, one of tolerant and the other of sensitive genotypes. The genetic bases of Al tolerance were determined on P1, P2, F1 and F2 generations of nine crosses among tolerant x sensitive genotypes. The tolerant response was conditioned by one gene with dominant effect. The wide sense heritability was intermediate to high, allowing selection of tolerant genotypes in early generations, followed by progeny test to identify homozygous lines. The results of this study suggest that the hydroponic method is reliable for screening germplasm to Al toxicity and may be used in the routine of oat breeding programs

Caracterização da estrutura de planta e data de florescimento na espécie biológica aveia

The use of wild oat races in artificial hybridization with cultivated oat (Avena sativa L.) has been used as a way of increasing the variability. This work aimed to identify the variability for plant height and flowering date of groups of cultivated oat genotypes, wild introductions of A. fatua L. and segregating populations of natural crosses between A. sativa and A. fatua. Wide genetic variability was observed for both traits in the groups and between them. The wild group of A. fatua L. showed high plants with early maturity, but in the segregating group there was reduced plant height and early maturity. The wild introductions of A. fatua L. studied in this work can be used in oat breeding programs to increase genetic variability by transferring specific characters into the cultivated germ plasm.A utilização de raças silvestres em hibridações com o grupo cultivado em aveia (Avena sativa L.) tem sido fonte de incremento da variabilidade genética. Desta forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de identificar e caracterizar a variabilidade genética dos caracteres morfo-fisiológicos estatura de planta e dias da emergência à floração em grupos de genótipos cultivados de aveia, introduções silvestres de A. fatua L., e em populações segregantes dos cruzamentos naturais de A. sativa x A. fatua. Ampla variabilidade genética foi revelada para os caracteres avaliados tanto dentro como entre os grupos. O grupo silvestre A. fatua demonstrou plantas de elevada estatura e precoces. Foi possível encontrar populações segregantes de A. sativa x A. fatua com reduzida estatura e precocidade. As introduções silvestres de A. fatua avaliadas neste trabalho podem ser utilizadas em programas de melhoramento para incrementar a variabilidade genética, pela transferência de caracteres específicos para o germoplasma cultivado