Genetic variability of hull-less barley accessions based on molecular and quantitative data

The objective of this work was to characterize and quantify the genetic, molecular, and agronomic variability of hull-less barley genotypes, for the selection of parents and identification of genotypes adapted to the irrigated production system in the Brazilian Cerrado. Eighteen hull-less barley accessions were evaluated, and three covered barley accessions served as reference. The characterization was based on 157 RAPD molecular markers and ten agronomic traits. Genetic distance matrices were obtained based on molecular markers and quantitative traits. Graphic grouping and dispersion analyses were performed. Genetic, molecular, and agronomic variability was high among genotypes. Ethiopian accessions were genetically more similar, and the Brazilian ones were genetically more distant. For agronomic traits, two more consistent groupings were obtained, one with the most two-rowed materials, and the other with six-rowed materials. The more diverging materials were the two-rowed CI 13453, CN Cerrado 5, CN Cerrado 1, and CN Cerrado 2. The PI 356466, CN Cerrado 1, PI 370799, and CI 13453 genotypes show agronomic traits of interest and, as genetically different genotypes, they are indicated for crossing, in breeding programs.

Grain yield, carbon isotope discrimination and mineral content in mature kernels of barley under irrigated and rainfed conditions

The relationship between yield, carbon isotope discrimination and ash content in mature kernels was examined for a set of 13 barley (Hordeum vulgare) cultivars. Plants were grown under rainfed and well-irrigated conditions in a Mediterranean area. Water deficit caused a decrease in both grain yield and carbon isotope discrimination (Δ). The yield was positively related to Δ and negatively related to ash content, across genotypes within each treatment. However, whereas the correlation between yield and Δ was higher for the set of genotypes under well-irrigated (r=0.70, P<0.01) than under rainfed (r=0.42) conditions, the opposite occurred when yield and ash content were related, ie r=-0.38 under well-irrigated and r=-0.73, (P<0.01) under rainfed conditions. Carbon isotope discrimination and ash content together account for almost 60% of the variation in yield, in both conditions. There was no significant relationship (r=-0.15) between carbon isotope discrimination and ash content in well-irrigated plants, whereas in rainfed plants, this relationship, although significant (r=-0.54, P< 0.05), was weakly negative. The concentration of several mineral elements was measured in the same kernels. The mineral that correlated best with ash content, yield and A, was K. For yield and Δ, although the relationship with K followed the same pattern as the relationhip with ash content, the correlation coefficients were lower. Thus, mineral accumulation in mature kernels seems to be independent of transpiration efficiency. In fact, filling of grains takes place through the phloem pathway. The ash content in kernels is proposed as a complementary criterion, in addition to kernel Δ, to assess genotype differences in barley grain yield under rainfed conditions.

Registro arqueobotánico de Cataluña occidental durante el II y I milenio a.n.e.

Se presenta una síntesis de los resultados obtenidos en los estudios de semillas y frutos realizados durante los últimos años en la Cataluña Occidental (especialmente en el llamado Llano Occidental Catalán) en yacimientos del II y I milenio a.n.e. Entre las plantas cultivadas destacan claramente los cereales, sobre todo la cebada vestida (Hordeum vulgare) y el trigo común/duro (Triticum aestivum/durum), con escasa presencia de leguminosas, siendo las más representadas la lenteja (Lens culinaris) y el guisante (Pisum sativum). Nuevos cultivos como los mijos (Panicum miliaceum y Setaria italica) o el lino (Linum usitatissimum) se detectan ya desde mediados del II milenio, mientras que otros como la avena (Avena sativa) se introducen en época ibérica. Se han recuperado también testimonios de recolección, como las bellotas (Quercus sp.) o la uva silvestre (Vitis vinifera ssp. sylvestris), así como de la vegetación arvense, principalmente el raygrás (Lolium sp.).

Progress in the Spanish National Barley Breeding Program

The Spanish Barley Breeding Program is carried out by four public research organizations, located at the most representative barley growing regions of Spain. The aim of this study is to evaluate the program retrospectively, attending to: i) the progress achieved in grain yield, and ii) the extent and impact of genotype-by-environment interaction of grain yield. Grain yields and flowering dates of 349 advanced lines in generations F8, F9 and F10, plus checks, tested at 163 trials over 11 years were analized. The locations are in the provinces of Albacete, Lleida, Valladolid and Zaragoza. The data are highly unbalanced because the lines stayed at the program for a maximum of three years. Progress was estimated using relative grain yield and mixed models (REML) to homogenize the results among years and locations. There was evident progress in the program over the period studied, with increasing relative yields in each generation, and with advanced lines surpassing the checks in the last two generations, although the rate of progress was uneven across locations. The genetic gain was greater from F8 to F9 than from F9 to F10. The largest non-purely environmental component of variance was genotype-by-location-by-year, meaning that the genotype-by-location pattern was highly unpredictable. The relationship between yield and flowering time overall was weak in the locations under study at this advanced stage of the program. The program can be continued with the same structure, although measures should be taken to explore the causes of slower progress at certain locations.

Characterization and genetic mapping of eceriferum-ym (cer-ym), a cutin deficient barley mutant with impaired leaf water retention capacity.

The cuticle covers the aerial parts of land plants, where it serves many important functions, including water retention. Here, a recessive cuticle mutant, eceriferum-ym (cer-ym), of Hordeum vulgare L. (barley) showed abnormally glossy spikes, sheaths, and leaves. The cer-ym mutant plant detached from its root system was hypersensitive to desiccation treatment compared with wild type plants, and detached leaves of mutant lost 41.8% of their initial weight after 1 h of dehydration under laboratory conditions, while that of the wild type plants lost only 7.1%. Stomata function was not affected by the mutation, but the mutant leaves showed increased cuticular permeability to water, suggesting a defective leaf cuticle, which was confirmed by toluidine blue staining. The mutant leaves showed a substantial reduction in the amounts of the major cutin monomers and a slight increase in the main wax component, suggesting that the enhanced cuticle permeability was a consequence of cutin deficiency. cer-ym was mapped within a 0.8 cM interval between EST marker AK370363 and AK251484, a pericentromeric region on chromosome 4H. The results indicate that the desiccation sensitivity of cer-ym is caused by a defect in leaf cutin, and that cer-ym is located in a chromosome 4H pericentromeric region.

Transmisión experimental del virus del mal de Río Cuarto por Delphacodes kuscheli

Entre las enfermedades que afectan al cultivo de maíz (Zea mays) en Argentina, la producida por el virus del mal de Río Cuarto (MRCV) es la más importante. El MRCV pertenece a la familia Reoviridae, género Fijivirus, y su propagación en la naturaleza es realizada por Delphacodes kuscheli (Hemiptera: Delphacidae). La modalidad de transmisión para los miembros de este género de virus es persistente propagativa. Se estableció la necesidad de ajustar un sistema de transmisión eficiente del virus para estudios de caracterización, partiendo de poblaciones libres de virus criadas en laboratorio, para lo cual se ensayaron distintos períodos de adquisición, latencia e inoculación, evaluándose además un rango de hospedantes diferenciales. Se lograron obtener insectos libres de virus en cantidad suficiente para llevar a cabo los trabajos, mediante su cría en fitotrones y cámaras aclimatadas. La transmisión experimental del MRCV se efectuó exitosamente, bajo idénticas condiciones, empleando períodos de adquisición, latencia e inoculación de dos, 10 y uno día respectivamente para los cereales de grano fino y de dos, 10 y dos días para el maíz. Se infectaron de este modo las siguientes especies: maíz, cebada (Hordeum vulgare), avena (Avena sativa), trigo (Triticum aestivum), centeno (Secale cereale), grama rhodes (Chloris gayana) y alpiste (Phalaris canariensis). La detección del virus en las plantas inoculadas se efectuó mediante pruebas serológicas, análisis de dsRNA en electroforesis en gel de poliacrilamida (obteniéndose las 10 bandas típicas de los fijivirus) y microscopía electrónica, detectándose las partículas isométricas de entre 60 y 70 nm de diámetro.

Efecto del fungicida iprodione y sus mezclas con thiram y triticonazole en el control de Drechslera teres en semillas de cebada

La mancha en red de la cebada (Hordeum vulgare) es la enfermedad más importante de este cultivo en la Argentina. El tratamiento químico de semillas es una medida importante de control para impedir la introducción y dispersión de Drechslera teres. Los objetivos de este trabajo fueron 1) evaluar la fungitoxicidad específica in vitro de diferentes dosis del fungicida iprodione y sus mezclas con thiram y triticonazole y compararlos con los fungicidas más utilizados (flutriafol y tebuconazole), y 2) valorar a campo, el mejor tratamiento obtenido in vitro. Los resultados mostraron que los fungicidas actualmente en uso en Argentina fueron menos eficientes en el control de D. teres que el iprodione sólo (50 g i.a.) o en mezcla con triticonazole y thiram. En parcelas apareadas con iprodione + triticonazole versus testigo se evaluaron el número de focos de infección primaria, incidencia, severidad y el rendimiento agronómico. Las diferencias entre tratamientos fueron significativas indicando la importancia epidemiológica de la semilla infectada. Se concluye que la mezcla de iprodione + triticonazole fue eficiente en el control de D. teres en semilla, in vitro y a campo, permitiendo disminuir significativamente la epidemia de la mancha en red.

Incidência e índice de doença do mosaico do trigo em cereais de inverno e em gramíneas de verão, associados ao Polymyxa graminis

O Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV) é transmitido pelo fungo de solo Polymyxa graminis. Em ensaios conduzidos a campo, por dois anos, avaliaram-se a incidência, severidade e presença do vetor do vírus no sistema radicular das gramíneas: aveia (Avena sativa e A. strigosa), azevém (Lilium multiforum), cevada (Hordeum vulgare), milhã (Digitaria sp.), milheto (Pannisetum americanum), milho (Zea mays), papuã (Brachiaria sp.), sorgo (Sorghum bicolor), trigo (Triticum aestivum) e triticale (Triticum secale). A incidência da virose foi calculada com base no percentual de plantas sintomáticas, sendo atribuído notas de 0-5 para determinar o ID (%) . Os segmentos radiculares foram coletados, corados com solução de lactofenol-azul de algodão e visualizados em microscópio luminoso, atribuindo-se níveis de infestação pela quantidade de grupos de esporos de resistência de P. graminis. Em espécies de aveia, não foram observados sintomas e esporos de resistência do vetor. Na cultura da cevada, não foram observados sintomas, mas sim esporos de resistência no sistema radicular. Para o triticale e o trigo, na primeira época de plantio, a incidência e ID (%) foram mais elevados quando comparados à segunda época. Observou-se uma relação direta entre o ID (%) e a quantidade de esporos de resistência. Nas gramíneas de verão, não foram observados sintomas de SBWMV nem esporos de resistência no sistema radicular.

Cytopathological characterization of Mal de Río Cuarto virus in corn, wheat and barley

The Mal de Río Cuarto disease is caused by Mal de Río Cuarto virus (MRCV) transmitted by Delphacodes kuscheli. Comparative studies were carried out on the cytopathological alterations produced by MRCV in corn (Zea mays), wheat (Triticum aestivum) and barley (Hordeum vulgare), as seen with a transmission electron microscope. Corn plants were infected with viruliferous D. kuscheli collected from the endemic disease area (i.e. Río Cuarto County, Córdoba, Argentina). For the viral transmission to small grain cereal plants, laboratory rared insects were used. In this case, the inoculum source was wheat and barley plants infected with MRCV isolate grown in a greenhouse. Leaf samples with conspicuous symptoms were collected: enations and size reduction in corn; crenatures, swelling veins and dark green color in small grain cereals. Viral infection was corroborated by DAS-ELISA. Viroplasms containing complete and incomplete virus particles and fibrillar material were found in the cytoplasm of infected cells in all species. Mature virions were between 60 and 70 nm diameter. In wheat and barley, viroplasms and dispersed particles were observed only in phloem, while in corn virions were also found in cells of the bundle sheath. Crystalline arrays of particles were detected in corn enation constitutive cells. Tubular inclusions were found only in wheat samples. The three species showed abnormalities in the chloroplasts of affected cells. The results showed that MRCV cytopathology has similarities with other viruses from the genus Fijivirus, family family Reoviridae, but slight differences depending upon the host plant.

Comparação de métodos para detecção de Bipolaris sorokiniana em sementes de cevada

O fungo Bipolaris sorokiniana, agente causal da helmintosporiose da cevada (Hordeum vulgare), sobrevive como micélio em sementes infetadas e saprofiticamente nos restos culturais de seus hospedeiros. Em experimentos conduzidos em laboratório, diferentes métodos [papel-filtro, papel-filtro + componentes líquidos do meio seletivo de Reis (MSR), batata-dextrose-ágar (BDA), extrato de tomate-ágar, V-8-ágar, meio seletivo de Reis (MSR) e meio seletivo de Dodman & Reinke] foram comparados visando selecionar o mais sensível para detecção de B. sorokiniana em sementes de cevada. Os meios foram testados com e sem congelamento das sementes. Sem congelamento, os meios seletivos foram mais sensíveis na detecção de B. sorokiniana, seguidos pelo meio de BDA. O método papel-filtro padrão ocupou uma posição intermediária, estatisticamente inferior aos demais. Sob congelamento a -20 ºC (durante 16 h), o tratamento térmico anulou o efeito dos substratos na detecção do fungo, de tal modo que todos apresentaram comportamento estatisticamente semelhante. Esse procedimento não afetou positivamente a detecção do fungo-alvo deste estudo. O meio seletivo de Reis foi mais sensível que o de papel-filtro + congelamento na detecção de B. sorokiniana em sementes com diferentes níveis de incidência.

Efeito da temperatura e de fungicida na transmissão de Bipolaris sorokiniana da semente para plântulas de cevada

A transmissão de patógenos a partir de sementes e seu estabelecimento e desenvolvimento no hospedeiro são influenciados pelas condições ambientais, sendo a temperatura e a umidade do solo os fatores mais importantes. No presente trabalho, avaliou-se o efeito da temperatura e de fungicida na transmissão de Bipolaris sorokiniana de sementes para os órgãos aéreos e radiculares de plântulas de cevada (Hordeum vulgare). Foram, também, quantificadas a transmissão do fungo em função do tempo e o potencial de esporulação nas extremidades apicais dos coleóptilos. Compararam-se dois tratamentos: sementes sem e com fungicida (iminoctadina 70 g i.a./100 kg semente), semeadas em solo natural não esterilizado e mantidas sob diferentes temperaturas (10, 15, 20, 25 e 30 ºC). Trabalho complementar sobre a evolução da transmissão para coleóptilos (35 dias), em função do tempo, foi conduzido sob temperatura de 25 ºC e substrato de areia. A transmissão foi mais eficiente na faixa térmica de 18 a 25 ºC. A relação temperatura-transmissão foi representada por equações quadráticas com transmissão máxima entre 18,1 e 21,3 ºC, onde as relações estudadas seguiram tendências polinomiais quadráticas. A esporulação foi máxima a 19,3 ºC. Coleóptilos infetados por B. sorokiniana tornaram-se evidentes aos dez dias após a semeadura. Por mais de 28 dias, o número de coleóptilos infetados e a esporulação foram crescentes.

Modelo de ponto crítico para estimar os danos causados pelo oídio em cevada

Em experimento conduzido no campo com a cultivar cevada (Hordeum vulgare) BR 2 gerou-se o gradiente do oídio pelo uso de fungicidas em tratamento de sementes de modo a se obter um gradiente da incidência da doença e do rendimento de grãos. Com esses dados, através de análise de regressão, obteve-se um modelo que permite estimar o rendimento de grãos da cevada, em função da intensidade do oídio, em diferentes estádios fenológicos da cultura. O melhor modelo foi representado pela equação Y = 2.978,3 - 7,75 X (R² de 0,83) para o estádio de afilhamento. A redução máxima no rendimento de grãos foi de 28,03%.

Efeito de solventes orgânicos usados como veículos de fungicidas no controle in vitro e in vivo da incidência e da transmissão de Bipolaris sorokiniana em sementes de cevada

O objetivo deste trabalho foi comparar e avaliar, in vitro e in vivo, o efeito de solventes orgânicos utilizados como veículos de fungicidas na erradicação do fungo em sementes de cevada. Foram empregados o monoetilenoglicol (MEG) e o propilenoglicol (PPG), ambos a 0,5, 1 e 2%. Os fungicidas testados foram a iminoctadina, a iprodiona, o triadimenol, o triticonazol, o flutriafol e o difenoconazol. A incidência foi determinada pela ocorrência de B. sorokiniana em sementes plaquadas em meio seletivo. A erradicação foi obtida nos tratamentos com iminoctadina + MEG; iminoctadina + PPG (a 1 e 2%) e iprodiona + PPG (2%). A eficiência dos demais fungicidas foi melhorada com o emprego dos solventes orgânicos, mas sem alcançar a erradicação do fungo. In vivo na testemunha foram registrados níveis de transmissão de 89,7% para o coleóptilo e de 12,3% para a plúmula. Diferentemente dos dados obtidos in vitro, o emprego do PPG influenciou muito pouco no controle da transmissão, pois os fungicidas comportaram-se satisfatoriamente quando misturados com água. Os fungicidas iminoctadina e difenoconazol foram 100% efetivos em evitar a transmissão do fungo das sementes para os coleóptilos. Os solventes orgânicos mostraram potencialidade para melhorar a eficiência da maioria dos fungicidas testados in vitro, aspecto que não foi corroborado in vivo.

Quantificação de danos causados pela giberela em cereais de inverno, na safra 2000, em Passo Fundo, RS

Nas últimas safras, epidemias de Giberela, causadas pelo fungo Gibberella zeae, têm sido observadas em todas as regiões de clima quente e úmido aonde os cereais de inverno são cultivados. Com o objetivo de determinar os danos quantitativos causados pela doença em cereais de inverno foi conduzido um experimento em Passo Fundo - RS, utilizando uma cultivar de centeio (Secale cereale), uma cultivar de triticale (Triticum x secale), três cultivares de cevada (Hordeum vulgare) e seis cultivares de trigo (Triticum aestivum). As determinações foram feitas em parcelas experimentais de 75 m², manejadas de acordo com as recomendações técnicas das culturas, sem a aplicação de fungicidas para o controle da Giberela. A metodologia empregada permitiu determinar os danos de maneira semelhante a uma lavoura comercial colhida mecanicamente. No centeio, o dano foi de 43,9% (1537 kg.ha-1), no triticale de 0,1% (5 kg.ha-1), na cevada variou de 3,5 a 14,5%, com média de 8,3% (252 kg.ha-1) e no trigo variou de 4,2 a 25,9%, com média de 17,5% (640 kg.ha-1). Pode-se concluir, em face do montante de danos causados, que medidas de controle desta doença devem ser desenvolvidas a fim de minimizar os danos. Em relação a cevada são necessários mais estudos relacionados com a epidemiologia e com a quantificação de danos.

Efeito do substrato na morfologia de conídios de Bipolaris sorokiniana e da densidade de inóculo na intensidade da mancha marrom em cevada

O fungo Bipolaris sorokiniana causa a mancha marrom da cevada (Hordeum vulgare), doença foliar amplamente distribuída no mundo. A sua identificação ou diferenciação de outras espécies baseia-se principalmente na variação morfológica dos esporos. Porém, muitos fatores podem alterar o tamanho e a septação dos conídios dentro da espécie. O presente trabalho objetivou estudar o efeito de diferentes substratos no tamanho, septação e morfologia de conídios de B. sorokiniana, assim como o efeito da densidade de inóculo na intensidade da mancha marrom em plantas de cevada. Os substratos constaram de seis meios de cultura, de sementes e folhas verdes de cevada, trigo (Triticum aestivum), centeio (Secale cereale) e triticale (Triticum secalotricum). O tipo de substrato afetou significativamente o comprimento, a largura e o número de pseudoseptos de B. sorokiniana. Os esporos desenvolvidos em meios de cultura (68,2 × 21,9 mm; 5,7 pseudoseptos) e em sementes (78,3 × 20,4 mm e 7,2 pseudoseptos) foram mais curtos, mais largos e com menor número de pseudoseptos, além de serem mais escuros e retos, em relação aos recuperados de tecidos verdes (92,9 × 18,2 mm e 7,7 pseudoseptos). O efeito da densidade de inóculo foi testado através da aplicação de suspensões de esporos contendo 2,5 x 103, 5 x 10³, 10 x 10³, 15 x 10³ e 20 x 10³ conídios/ml a plantas de cevada do cultivar BR-2. A relação com a intensidade da mancha marrom seguiu uma tendência polinomial quadrática, na qual os pontos máximos corresponderam a 183 manchas/folha (16.500 esporos/ml) e 79% de severidade (14.000 esporos/ml). Estimou-se que 50 a 90 esporos foram necessários para produzir uma lesão.