A metodologia de análise de dados espaciais aplicada a plantas forrageiras

Dois experimentos e um levantamento por amostragem foram analisados no contexto de dados espaciais. Os experimentos foram delineados em blocos completos casualizados sendo que no experimento um (EXP 1) foram avaliados oito cultivares de trevo branco, sendo estudadas as variáveis Matéria Seca Total (MST) e Matéria Seca de Gramíneas (MSGRAM) e no experimento dois (EXP 2) 20 cultivares de espécies forrageiras, onde foi estudada a variável Percentagem de Implantação (%IMPL). As variáveis foram analisadas no contexto de modelos mistos, sendo modelada a variabilidade espacial através de semivariogramas exponencias, esféricos e gaussianos. Verificou-se uma diminuição em média de 19% e 14% do Coeficiente de Variação (CV) das medias dos cultivares, e uma diminuição em média de 24,6% e 33,3% nos erros padrões dos contrastes ortogonais propostos em MST e MSGRAM. No levantamento por amostragem, estudou-se a associação espacial em Aristida laevis (Nees) Kunth , Paspalum notatum Fl e Demodium incanum DC, amostrados em uma transecção fixa de quadros contiguos, a quatro tamanhos de unidades amostrais (0,1x0,1m; 0,1x0,3m; 0,1x0,5m; e 0,1x1,0m). Nas espécies Aristida laevis (Nees) Kunth e Paspalum notatum Fl, existiu um bom ajuste dos semivariogramas a tamanhos menores das unidades amostrais, diminuíndo quando a unidade amostral foi maior. Desmodium incanum DC apresentou comportamento contrario, ajustando melhor os semivariogramas a tamanhos maiores das unidades amostrais.

Herança genética e mapeamento molecular da tolerância à toxidade do alumínio em aveia (Avena sativa L.)

A toxicidade do alumínio é um fator limitante para a obtenção de maior produtividade na cultura da aveia (Avena sativa L.). O desenvolvimento de genótipos tolerantes a altos níveis de toxidez ao alumínio é uma alternativa mais barata e viável para o cultivo em solos com subsolo ácidos. Os objetivos deste estudo foram avaliar genótipos de aveia quanto à reação ao alumínio tóxico em três soluções nutritivas, bem como, determinar a ação gênica, o número de genes, a herdabilidade do caráter e identificar marcadores moleculares associados a tolerância ao alumínio tóxico em genótipos de aveia. Oito genótipos foram avaliados em soluções nutritivas quanto à tolerância ao alumínio tóxico. A utilização de solução nutritiva foi eficiente para a discriminação dos genótipos de aveia quanto à tolerância ao alumínio. Os genótipos apresentaram variabilidade, sendo classificados como tolerantes, intermediários e sensíveis. A ação gênica aditiva foi a de maior importância, tanto na análise de média de gerações de oito cruzamentos, quanto na análise de um dialélico parcial envolvendo quatro genótipos. Em oito cruzamentos para determinação do número de genes envolvidos no caráter, através da análise do recrescimento da raiz principal de plantas em solução nutritiva, a segregação foi de apenas um gene com alelos múltiplos, sendo dois para tolerância (A1 e A2) e um para sensibilidade (a). A herdabilidade da característica foi alta, evidenciando que este caráter pode ser selecionado em programas de melhoramento, nas gerações iniciais. Na análise por microssatélites e AFLP, considerando as condições avaliadas, não foram identificados marcadores moleculares associados ao caráter.

Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Caracterização morfológica, citogenética e molecular de uma população de tangerineiras híbridas de 'Clementina fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.)

A produção citrícola se encontra dispersa por todos os continentes e no Brasil, os citros são a produção frutícola de maior volume de produção. A produção de citros de mesa, como as tangerinas, possibilita ao produtor obter maior valor pelo seu produto. O mercado consumidor é ávido por novas variedades e para tanto, um programa de melhoramento deve estar sempre em busca de genótipos que atendam ao mercado consumidor, bem como a cadeia produtiva. Na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, está localizada uma população de tangerineiras híbridas oriundas do cruzamento da tangerineira ‘Clementina Fina’ (Citrus clementina Hort. ex Tan.) e ‘Montenegrina’ (Citrus deliciosa Ten.) a qual foi caracterizada neste estudo, avaliando-se características morfológicas de acordo com os descritores propostos pelo International Board for Plant Genetic Resources, além da identificação da época de maturação, viabilidade de pólen, número cromossômico e caracterização molecular, utilizando marcadores do tipo microssatélites. Através da análise morfológica foi possível distinguir todas as 96 plantas avaliadas, porém não foi possível agrupar a F1 em grupos distintos de cada um dos genitores. A época de maturação de frutos das plantas se concentra entre a primeira quinzena de abril até a primeira quinzena de agosto. Todas as plantas analisadas apresentaram um alto grau de viabilidade de pólen, variando entre 79,04 e 98,08 %. Todas as plantas avaliadas são diplóides com um número cromossômico de 2n=18. Utilizando 12 pares de primers de microssatélites foi possível diferenciar 90 acessos do estudo, e agrupar a F1 em indivíduos mais próximos do genitor feminino e do genitor masculino. O PIC (Conteúdo de Informação de Polimorfismo) dos primers variou de 0,27 a 0,65. Não foi possível estabelecer uma relação entre a caracterização utilizando marcadores morfológicos e a caracterização utilizando marcadores moleculares.

Utilização do grão tostado de soja (Glicine max (L) Merril) na alimentação de vacas em lactação

Soybeans were roasted in an experimental roaster during 2 or 3 minutes either at 380 or 490 ºC air temperature and kept or not for 30 minutes under steeping. The heat treatment effects on soybeans were evaluated in a first trial through two different procedures: a) after 16 hours of an “in situ” ruminal incubation period, all heat treated soybeans showed an increased (P<0,05) rumen undegraded protein (RUP) content in comparison to raw soybeans; b) a pepsin/pancreatin “in vitro” procedure showed that roasting at 380 ºC, during 2 minutes, with steeping, or at 380 ºC , during 3 minutes without steeping, did not affect the “in vitro” enzymatic intestinal digestibility of soybeans (P>0,05). In a second trial, soybeans roasted at 380 ºC, during 2 minutes and kept under steeping were included in isonitrogenous and isocaloric lactating dairy cows rations and evaluated in comparison to raw soybeans, with two other protein sources as references. There were no differences (P>0,05) between the roasted and raw soybeans diets related either to dry matter or crude protein intakes, milk yield and composition and plasma urea nitrogen (PUN) and milk urea nitrogen (MUN) concentrations, but roasted soybeans yielded significantly (P<0,05) more milk per kg of dry matter or crude protein intake than raw soybeans.

Variabilidade, herdabilidade e regiões genômicas associadas à expressão da resistência parcial à ferrugem da folha em aveia (Avena sativa L.) avaliada em parcelas

As condições ambientais do subtrópico brasileiro favorecem o desenvolvimento da ferrugem da folha da aveia de maneira que a severidade torna-se alta e extremamente danosa. O desenvolvimento de variedades com resistência parcial (RP), tem sido sugerido como uma estratégia para tornar a efetividade da resistência à ferrugem da folha mais durável. Este trabalho teve por objetivos determinar a variabilidade, quantificar a herdabilidade e identificar as regiões genômicas (QTLs) associadas à expressão da RP, em linhagens do cruzamento UFRGS 7 x UFRGS910906, avaliadas na média de parcelas. Oitenta e três linhagens F6:7 e F6:8 e os genitores UFRGS 7 (suscetibilidade) e UFRGS 910906 (parcialmente resistente) foram avaliados, em 2002 e 2003, quanto à severidade da ferrugem da folha da aveia no decorrer do ciclo da cultura, em parcelas experimentais. A partir desses dados, foi calculada a área sob a curva do progresso da doença (ASCPD), a severidade máxima (SM) e o tempo em dias para atingir 12,5% da SM (T12,5). O rendimento de grãos (REND) e o peso de hectolitro (PH) das linhagens com RP foram comparados nos tratamentos com e sem fungicida. Uma análise por intervalo simples foi utilizada para identificar em mapa molecular F6, anteriormente desenvolvido, QTLs associados à ASCPD, SM e T12,5. A população de UFRGS 7 X UFRGS 910906 apresentou variabilidade para os parâmetros da RP, com as linhas 211, 238, 241, 243 e 245 apresentando os menores valores de ASCPD, SM e T12,5, nos dois anos. As estimativas de herdabilidade de ASCPD (0,87), SM (0,86), T12,5 (0,76), REND (0,99) e PH (0,64) foram altas. Seis QTLs foram identificados para as características ASCPD, SM e T12,5, avaliadas com base em parcelas experimentais, nos dois anos de estudo. Os resultados permitem concluir que a avaliação em parcelas da RP à ferrugem da folha de UFRGS 910906 é efetiva na distinção de genótipos resistentes. O nível de RP conferido por UFRGS 910906 não fornece proteção suficiente para manter o rendimento e qualidade de grãos, na presença de alta severidade da moléstia. A RP de UFRGS 910906 apresenta um QTL identificado pelo marcador AFLP PaaMtt340 com consistência de expressão em diferentes ambientes, capaz de ser detectado na avaliação de parcelas experimentais e com potencial para ser explorado através do uso de seleção assistida por marcadores moleculares em programas de melhoramento de aveia.

As metodologias de índices de seleção aplicadas ao melhoramento de plantas forrageiras

Existe a necessidade da sustentação da produção vegetal no período de inverno no Rio Grande do Sul para a produção animal, e há duas espécies potenciais para isto, o trevo vermelho e a alfafa. No entanto, vários são os fatores que são necessários para a implantação destas culturas cujo custo, por ser elevado, deve ser justificado. O melhoramento genético vegetal é uma das áreas que pode contribuir na maior produção destas espécies principalmente de matéria seca e de produção de sementes. Especificamente, os índices de seleção que associam diversas características de interesse na seleção são ferramentas importantes. Desta forma, o objetivo deste trabalho é verificar a eficiência da utilização de diferentes metodologias de índices de seleção na escolha das melhores plantas cultivadas à campo. Os dados sobre características agronômicas de duas populações de trezentas plantas, uma de trevo vermelho (Trifolium pratense L.) e outra de alfafa (Medicago sativa L.) avaliadas a campo de forma individualizada, dispostas em seis blocos, com cinqüenta plantas em cada bloco, foram investigadas. Utilizou-se a análise de correlações residuais entre as variáveis analisadas, para se determinar quais seriam as características que seriam incluídas nos índices, eliminando-se uma de cada duas altamente correlacionadas. Foram construídos seis índices de seleção: o multiplicativo de Elston, o base de Baker, os base de Williams via componentes principais e via função discriminante canônica, um índice construído através da correlação canônica e o de soma de postos de Mulamba e Mock. Estudos de concordância, entre os diferentes índices, foram realizados através da correlação de Sperman. A concordância quanto às plantas selecionadas, pelos diferentes índices de seleção, foi procedida sob uma seleção de 20% das plantas. As metodologias de seleção de plantas individuais foram eficientes, na escolha de plantas promissoras, levando em consideração simultaneamente às várias características. Os índices de seleção apresentaram alta concordância em relação às plantas selecionadas.

Avaliação e melhoramento genético de trevo vermelho (Trifolium pratense L.) em duas regiões fisiográficas do Rio Grande do Sul

O trevo vermelho (Trifolium pratense L.) é uma leguminosa forrageira muito importante no Rio Grande do Sul, constituindo uma boa alternativa dentre as espécies forrageiras de inverno. Entretanto, como não existem cultivares desenvolvidas para as condições ambientais do Estado, a produção e, principalmente, a persistência dessas pastagens são comprometidas. Por isso o Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia da UFRGS conduz um programa de melhoramento genético da espécie, buscando o desenvolvimento de populações melhor adaptadas às condições locais. O objetivo do trabalho foi avaliar, em dois ambientes contrastantes, Eldorado do Sul e Veranópolis, três populações de trevo vermelho selecionadas pelo referido programa, comparando-as com uma cultivar padrão. Em Eldorado do Sul foram implantados dois experimentos, um em 1999 e outro em 2000, enquanto em Veranópolis foi instalado apenas um, em 2000. Quanto à produção de matéria seca, os resultados variaram conforme o ano e o local. De modo geral, a cultivar padrão foi mais produtiva no primeiro corte, enquanto as populações selecionadas produziram mais forragem no final das estações de crescimento. Somente em Veranópolis o experimento foi avaliado por mais de um ano, com as populações selecionadas apresentando maior estabilidade produtiva que a cultivar padrão e produzindo mais forragem na segunda estação de crescimento. Em geral, as populações selecionadas também apresentaram maior persistência que o padrão. Ambos os locais mostraram-se favoráveis à avaliação e seleção para persistência do trevo vermelho, porém Veranópolis foi o mais adequado para a avaliação da produção de matéria seca.

Melhoramento genético de leguminosas de clima temperado - alfafa (Medicago sativa L) e cornichão (Lotus corniculatus L) para aptidão ao pastejo

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar e selecionar genótipos de alfafa crioula e de cornichão cultivar São Gabriel para aptidão ao pastejo. Neste trabalho, foi proposto o termo aptidão ao pastejo em substituição à resistência ao pastejo. O procedimento padrão utilizado no processo de seleção e de caracterização dos genótipos constou de experimentos nos quais as plantas eram submetidas a uma pressão de pastejo elevada e contínua (3-5 cm de altura do resíduo). Houve diferença (P<0,05) na sobrevivência das diferentes populações de alfafa crioula, evidenciando variabilidade para a aptidão ao pastejo, o que não se evidenciou de forma consistente para o cornichão, que, no entanto, apresentou uma maior porcentagem de sobrevivência em comparação com a alfafa. A avaliação das características morfofisiológicas em alfafa não evidenciou diferenças (P>0,05) na contração das coroas, área da coroa e da raiz, área foliar residual e específica, número de hastes por planta, tipo de haste predominante (basilar ou axilar) e reservas orgânicas. Foram evidenciadas diferenças (P<0,05) no comprimento do entrenó e no índice de gemas específicas, proposto neste trabalho como descritor funcional da aptidão ao pastejo. Ensaios em casa-de-vegetação identificaram um marcador morfológico (altura do primeiro nó) nas plântulas de alfafa e de cornichão, capaz de separar precocemente os genótipos contrastantes quanto à aptidão ao pastejo. Foi comparada a efetividade das estirpes de rizóbio recomendadas para o cornichão com a de novas estirpes isoladas, demonstrando a possibilidade de obtenção de estirpes mais eficientes.

Análise energética e exergética de plantas de co-geração

O presente trabalho apresenta uma comparação das eficiências energética e exergética de três alternativas diferentes de montagem de sistemas de co-geração de energia que empregam o gás natural como combustível. O caso estudado é uma situação real de um curtume que utiliza lenha como combustível para geração de sua energia térmica e compra energia elétrica da distribuidora. A primeira alternativa é composta por um motor de combustão interna a ciclo Otto, a segunda emprega uma turbina a gás a ciclo Brayton e a terceira usa um gerador de vapor superaquecido juntamente com uma turbina a vapor em contrapressão. Para simulação das plantas é utilizado um software comercial que foi alterado, ficando capacitado para calcular exergias físicas e químicas de plantas de utilidades, cálculos exergoeconômicos, tais como taxas de custo das correntes e eixos, e também de determinar para cada equipamento os valores das variáveis usadas para a avaliação e o melhoramento do desempenho de plantas. Após as modificações o programa foi testado resolvendo um problema conhecido e cuja solução encontrada foi comparada com o da bibliografia. Foram obtidos resultados muito próximos ao padrão usado para comparação, os desvios encontrados são desprezíveis para os objetivos deste trabalho. A planta com melhor eficiência energética e exergética é aquela com motor ciclo Otto, seguida pela montagem que emprega a turbina a gás e finalmente, o conjunto gerador de vapor e turbina a vapor. São calculados os custos de insumos: investimentos necessários para construção das plantas, os custos de operação e manutenção e os custos com combustível. A partir destes valores são resolvidos os sistemas de equações para determinar as taxas de custos das correntes e eixos. Para as três plantas as variáveis de decisão são modificadas buscando aumentar a eficiência exergética e diminuir os custos dos produtos de co-geração. A metodologia para avaliação e melhoramento do desempenho das plantas é empregada e observa-se que é na terceira configuração é onde as modificações tiveram maior impacto, seguida pela primeira planta e por último a segunda alternativa.