Melhoramento genético na apicultura comercial para produção da própolis

O melhoramento genético de abelhas Apis mellifera é uma ferramenta essencial e de caráter obrigatório para o sucesso e desenvolvimento da indústria apícola. Práticas de manejo, troca das rainhas e inseminação instrumental constituem os pilares fundamentais de um programa que vise o aumento de determinada característica quantitativamente. A diversidade de climas no Brasil, junto com a possibilidade de direcionar a produção de diferentes produtos, fazem deste um país com oportunidades no campo internacional da apicultura. Programas de melhoramento genético, em grande escala, precisam ser feitos a partir de populações em massa, ou seja, um programa de melhoramento deverá iniciar-se a partir de um grande número de colmeias para serem selecionadas, com a finalidade de desenvolver e estruturar um programa de melhoramento genético que tenha como objetivo incrementar os níveis de produção e assim aumentar as médias de produção por colmeia em geral. Algumas características podem ser utilizadas para selecionar as colmeias, como: produção de própolis; a qualidade da própolis coletada; comportamento higiênico; taxa de infestação de varroa e incidência de Nosema. Isso garante a seleção das melhores colmeias como base do programa de melhoramento genético. Adicionalmente, padronização de práticas de manejo, troca constante de rainhas, produção de zangões, avaliação contínua da produção e a inseminação instrumental são práticas constantes nos apiários do programa de melhoramento em própolis.

Candidate genes affecting fat deposition, carcass composition and meat quality traits in pigs

Pig meat quality is determined by several parameters, such as lipid content, tenderness, water-holding capacity, pH, color and flavor, that affect consumers’ acceptance and technological properties of meat. Carcass quality parameters are important for the production of fresh and dry-cure high-quality products, in particular the fat deposition and the lean cut yield. The identification of genes and markers associated with meat and carcass quality traits is of prime interest, for the possibility of improving the traits by marker-assisted selection (MAS) schemes. Therefore, the aim of this thesis was to investigate seven candidate genes for meat and carcass quality traits in pigs. In particular, we focused on genes belonging to the family of the lipid droplet coat proteins perilipins (PLIN1 and PLIN2) and to the calpain/calpastatin system (CAST, CAPN1, CAPN3, CAPNS1) and on the gene encoding for PPARg-coactivator 1A (PPARGC1A). In general, the candidate genes investigation included the protein localization, the detection of polymorphisms, the association analysis with meat and carcass traits and the analysis of the expression level, in order to assess the involvement of the gene in pork quality. Some of the analyzed genes showed effects on various pork traits that are subject to selection in genetic improvement programs, suggesting a possible involvement of the genes in controlling the traits variability. In particular, significant association results have been obtained for PLIN2, CAST and PPARGC1A genes, that are worthwhile of further validation. The obtained results contribute to a better understanding of biological mechanisms important for pig production as well as for a possible use of pig as animal model for studies regarding obesity in humans.

SNPs for parentage testing and traceability in globally diverse breeds of sheep

DNA-based parentage determination accelerates genetic improvement in sheep by increasing pedigree accuracy. Single nucleotide polymorphism (SNP) markers can be used for determining parentage and to provide unique molecular identifiers for tracing sheep products to their source. However, the utility of a particular "parentage SNP" varies by breed depending on its minor allele frequency (MAF) and its sequence context. Our aims were to identify parentage SNPs with exceptional qualities for use in globally diverse breeds and to develop a subset for use in North American sheep. Starting with genotypes from 2,915 sheep and 74 breed groups provided by the International Sheep Genomics Consortium (ISGC), we analyzed 47,693 autosomal SNPs by multiple criteria and selected 163 with desirable properties for parentage testing. On average, each of the 163 SNPs was highly informative (MAF≥0.3) in 48±5 breed groups. Nearby polymorphisms that could otherwise confound genetic testing were identified by whole genome and Sanger sequencing of 166 sheep from 54 breed groups. A genetic test with 109 of the 163 parentage SNPs was developed for matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of-flight mass spectrometry. The scoring rates and accuracies for these 109 SNPs were greater than 99% in a panel of North American sheep. In a blinded set of 96 families (sire, dam, and non-identical twin lambs), each parent of every lamb was identified without using the other parent's genotype. In 74 ISGC breed groups, the median estimates for probability of a coincidental match between two animals (PI), and the fraction of potential adults excluded from parentage (PE) were 1.1×10(-39) and 0.999987, respectively, for the 109 SNPs combined. The availability of a well-characterized set of 163 parentage SNPs facilitates the development of high-throughput genetic technologies for implementing accurate and economical parentage testing and traceability in many of the world's sheep breeds.

Semi-dwarfism and lodging tolerance in tef (Eragrostis tef) is linked to a mutation in the α-Tubulin 1 gene

Genetic improvement of native crops is a new and promising strategy to combat hunger in the developing world. Tef is the major staple food crop for approximately 50 million people in Ethiopia. As an indigenous cereal, it is well adapted to diverse climatic and soil conditions; however, its productivity is extremely low mainly due to susceptibility to lodging. Tef has a tall and weak stem, liable to lodge (or fall over), which is aggravated by wind, rain, or application of nitrogen fertilizer. To circumvent this problem, the first semi-dwarf lodging-tolerant tef line, called kegne, was developed from an ethyl methanesulphonate (EMS)-mutagenized population. The response of kegne to microtubule-depolymerizing and -stabilizing drugs, as well as subsequent gene sequencing and segregation analysis, suggests that a defect in the α-Tubulin gene is functionally and genetically tightly linked to the kegne phenotype. In diploid species such as rice, homozygous mutations in α-Tubulin genes result in extreme dwarfism and weak stems. In the allotetraploid tef, only one homeologue is mutated, and the presence of the second intact α-Tubulin gene copy confers the agriculturally beneficial semi-dwarf and lodging-tolerant phenotype. Introgression of kegne into locally adapted and popular tef cultivars in Ethiopia will increase the lodging tolerance in the tef germplasm and, as a result, will improve the productivity of this valuable crop.

Genome and transcriptome sequencing identifies breeding targets in the orphan crop tef (Eragrostis tef)

Background: Tef (Eragrostis tef), an indigenous cereal critical to food security in the Horn of Africa, is rich in minerals and protein, resistant to many biotic and abiotic stresses and safe for diabetics as well as sufferers of immune reactions to wheat gluten. We present the genome of tef, the first species in the grass subfamily Chloridoideae and the first allotetraploid assembled de novo. We sequenced the tef genome for marker-assisted breeding, to shed light on the molecular mechanisms conferring tef's desirable nutritional and agronomic properties, and to make its genome publicly available as a community resource. Results: The draft genome contains 672 Mbp representing 87% of the genome size estimated from flow cytometry. We also sequenced two transcriptomes, one from a normalized RNA library and another from unnormalized RNASeq data. The normalized RNA library revealed around 38000 transcripts that were then annotated by the SwissProt group. The CoGe comparative genomics platform was used to compare the tef genome to other genomes, notably sorghum. Scaffolds comprising approximately half of the genome size were ordered by syntenic alignment to sorghum producing tef pseudo-chromosomes, which were sorted into A and B genomes as well as compared to the genetic map of tef. The draft genome was used to identify novel SSR markers, investigate target genes for abiotic stress resistance studies, and understand the evolution of the prolamin family of proteins that are responsible for the immune response to gluten. Conclusions: It is highly plausible that breeding targets previously identified in other cereal crops will also be valuable breeding targets in tef. The draft genome and transcriptome will be of great use for identifying these targets for genetic improvement of this orphan crop that is vital for feeding 50 million people in the Horn of Africa.

Bruch oder Konstante? : Zum Verhältnis von Humangenetik und Eugenik im 20. Jahrhundert

Die Geschichte der Humangenetik stellte lange Zeit ein vernachlässigtes Gebiet der medizin- und wissenschaftshistorischen Forschung dar. Erst in jüngster Vergangenheit sind einige historische Arbeiten erschienen, die sich der Geschichte dieses medizinischen Forschungs- und Praxisfeldes widmen. Eine wichtige Forschungsfrage betrifft die Beziehung der Humangenetik zur Eugenik. Der vorliegende Beitrag greift diese Frage auf und zeigt anhand eines Schweizer Fallbeispiels zur Vererbung des Kropfes, dass zwischen der Humangenetik und der Eugenik im 20. Jahrhundert enge, aber auch widersprüchliche Beziehungen bestanden: Ergebnisse aus Vererbungsstudien widersprachen nicht selten eugenischen Postulaten, zugleich konnten aber dieselben humangenetischen Untersuchungen Visionen einer erbbiologischen Bevölkerungsüberwachung befeuern.

Factores que afectan la emisión de escapo floral y producción de bulbillos aéreos en ajo (Allium sativum L.)

El ajo constituye el principal producto agrícola no transformado destinado a la exportación en Mendoza. En la Argentina, la ausencia de cultivares específicas de ajo y producción de semilla fiscalizada han sido unas de las principales debilidades del sistema exportador. Para que los materiales provenientes de los planes de mejoramiento y saneados lleguen rápidamente al productor es necesario acelerar la tasa de multiplicación de los mismos. Con esta finalidad, los bulbillos aéreos que se forman en el extremo del escapo de ajo tipo “colorado" (Grupo IV, Argentina) libre de virus, pueden ser utilizados como propágulos en la producción de ajo “semilla". El objetivo general del presente trabajo fue establecer la influencia del: genotipo, liberación de virus (OYDV y LYSV), tamaño de “diente" empleado como propágulo, fertilización nitrogenada y conservación de los escapos luego de la cosecha, en la producción de bulbillos aéreos. En Mendoza, Argentina, se evaluaron durante el ciclo 1994, 32 introducciones de ajo tipo “colorado" de distinto origen, por su hábito de floración y producción de bulbillos aéreos. Se llevaron a cabo durante los años 1995 y 1996 dos ciclos de ensayos, en los que se evaluó en una población clonal de ajo “colorado criollo" (AR-I-051) y una de ajo “ruso" (AR-I-033) el efecto del saneamiento viral sobre la floración y producción de bulbillos aéreos, trabajando con material crónicamente enfermo y libre de OYDV y LYSV. En AR-I-051 además se estudió el efecto del tamaño de “diente" (2; 3,5 y 5 g ó 1,2; 3,2 y 5,2 g) e influencia de la fertilización nitrogenada (0, 50 y 100 kg.ha-1 de N como SO4(NH4)2). Entre 1995 y 1998, se compararon diversas métodos de “curado" de los escapos luego de la cosecha de las plantas (en planta entera, cortados de distintas longitudes, mantenidos en seco o con inmersión de sus bases en agua o en solución nutritiva con o sin el regulador del crecimiento CCC). Se concluye que la producción de bulbillos aéreos depende del genotipo considerado. En ajo “colorado" se distinguen 5 grupos por su modalidad de floración y potencialidad de producción de bulbillos. La producción de bulbillos aéreos útiles (>2,4 mm de diámetro) depende del tiempo transcurrido entre floración y cosecha y no entre plantación y floración. Se puede predecir la cantidad de bulbillos aéreos útiles (Numa) sobre la base del diámetro de espata (espa) y la longitud de escapo (long) al momento de cosecha, según la ecuación: Numa = - 81,62 + 4,79 espa + 1,05 long (r2 = 0,88). v La capacidad de cada genotipo de emitir escapos, disminuye con la liberación de OYDV y LYSV, por lo que la producción por hectárea de bulbillos aéreos útiles es menor en el material saneado. El empleo de material saneado, “dientes" grandes, como la fertilización con N producen plantas de mayor tamaño y con mayor área foliar, lo que se traduce en un mayor rendimiento en la producción de bulbos. Sin embargo, la producción de bulbillos aéreos por hectárea disminuye, debido al menor porcentaje de plantas que emiten escapos y no a la disminución del número de bulbillos por planta. En cambio, todas aquellas condiciones que favorecen menor expresión vegetativa de las plantas aumentan la emisión de escapos. El “curado" de los escapos separados de la planta madre se puede llevar a cabo sin necesidad de realizar la inmersión de la base de los mismos en agua o en solución nutritiva con o sin CCC. La longitud a la cual se deben cortar los escapos, de manera de no afectar la producción de bulbillos, depende del grado de crecimiento de los bulbillos en el campo. La longitud de corte del escapo en ajo “criollo", con escaso crecimiento de los bulbillos aéreos en el campo, no debe ser inferior a 50 cm. En ajo “ruso", que presenta al momento de cosecha de las plantas un desarrollo avanzado de los bulbillos aéreos, los escapos pueden cortarse de menor longitud, sin afectar la producción de bulbillos aéreos. La longitud del escapo, en planta o separado de ella, afecta la producción de bulbillos aéreos en forma directamente proporcional.

Procesos políticos en intervenciones tecnológicas : El caso del pollo campero en el nordeste misionero

En este artículo estudiaremos el impacto de la aplicación de una tecnología en una organización social del nordeste Misionero. Esta tecnología, el pollo campero, fue elaborada por el INTA para la producción rural familiar. La población de la organización se caracteriza por la extrema pobreza, el poblamiento reciente, y la producción de tabaco con mano de obra familiar para venta a empresas acopiadoras internacionales. En este trabajo estudiaremos cómo, en este contexto particular, la organización se apropia de esta tecnología con fines que van más allá de los pensados en su formulación, que era el mejoramiento de la genética de los pollos para el autoconsumo. La tecnología es apropiada como una forma de acceder al mercado, de modo de disputar la visibilidad de la organización como sector, y así queda en evidencia su dimensión política.

Procesos políticos en intervenciones tecnológicas : El caso del pollo campero en el nordeste misionero

En este artículo estudiaremos el impacto de la aplicación de una tecnología en una organización social del nordeste Misionero. Esta tecnología, el pollo campero, fue elaborada por el INTA para la producción rural familiar. La población de la organización se caracteriza por la extrema pobreza, el poblamiento reciente, y la producción de tabaco con mano de obra familiar para venta a empresas acopiadoras internacionales. En este trabajo estudiaremos cómo, en este contexto particular, la organización se apropia de esta tecnología con fines que van más allá de los pensados en su formulación, que era el mejoramiento de la genética de los pollos para el autoconsumo. La tecnología es apropiada como una forma de acceder al mercado, de modo de disputar la visibilidad de la organización como sector, y así queda en evidencia su dimensión política.

Procesos políticos en intervenciones tecnológicas : El caso del pollo campero en el nordeste misionero

En este artículo estudiaremos el impacto de la aplicación de una tecnología en una organización social del nordeste Misionero. Esta tecnología, el pollo campero, fue elaborada por el INTA para la producción rural familiar. La población de la organización se caracteriza por la extrema pobreza, el poblamiento reciente, y la producción de tabaco con mano de obra familiar para venta a empresas acopiadoras internacionales. En este trabajo estudiaremos cómo, en este contexto particular, la organización se apropia de esta tecnología con fines que van más allá de los pensados en su formulación, que era el mejoramiento de la genética de los pollos para el autoconsumo. La tecnología es apropiada como una forma de acceder al mercado, de modo de disputar la visibilidad de la organización como sector, y así queda en evidencia su dimensión política.

Obtención de clones de alcornoque (Quercus suber L.) mediante embriogénesis somática: aplicación de medios líquidos y biorreactores en la sincronización de los procesos de desarrollo y maduración de los embriones

El alcornoque tiene un gran valor ambiental, como integrante de los ecosistemas forestales mediterráneos, e interés comercial por el valor de la bellota (alimentación del cerdo ibérico), el carbón, la madera y sobre todo por las aplicaciones industriales del corcho. Las posibilidades de mejora genética del alcornoque, como las de otras especies forestales, están limitadas por sus largos ciclos reproductivos y porque su propagación vegetativa mediante estaquillado solo es posible en estados muy juveniles. Por ello este sistema de propagación tiene muy poca, o ninguna, utilidad práctica en la mejora genética. La embriogénesis somática es la vía más apropiada para la clonación de muchas especies forestales y ha hecho posible el desarrollo a gran escala de plantaciones multivarietales de coníferas. En alcornoque es posible la regeneración completa de árboles adultos mediante embriogénesis somática. Con los protocolos actuales (en medio semisólido), los embriones se generan formando acúmulos y en la fase de multiplicación conviven embriones en distintos estados de desarrollo. Es un sistema asincrónico, con baja eficacia para la propagación en masa, que no elimina completamente las dificultades para el desarrollo de programas de mejora genética del alcornoque. En otras especies la utilización de medios líquidos ha mejorado: la sincronización, productividad de los cultivos, el manejo y reducido los costes de producción. Por ello el desarrollo de suspensiones embriogénicas de alcornoque se plantea como una vía para aumentar la eficacia de la propagación clonal a gran escala. En la presente tesis se desarrollan cultivos embriogénicos de alcornoque en medio líquido. El capítulo 3 aborda el establecimiento y mantenimiento de suspensiones, el capítulo 4 el desarrollo de una fase de proliferación en medio líquido y el capítulo 5 la utilización de sistemas de cultivo en medio líquido, estacionarios y de inmersión temporal, como vía para favorecer la maduración de los embriones somáticos. Para iniciar los cultivos en medio líquido se emplearon agregados de embriones tomados de la fase de proliferación en medio semisólido. Cuando estos agregados se inocularon directamente en medio líquido no se logró el establecimiento de las suspensiones. El establecimiento se consiguió empleando como inóculo las células y Resumen pequeños agregados embriogénicos, de tamaño comprendido entre 41 y 800 μm, desprendidas por agitación breve de los agregados de embriones. El mantenimiento se logró inoculando en baja densidad masas embriogénicas compactas de tamaño comprendido entre 0,8 y 1,2 mm. Estas suspensiones, muy heterogéneas, mantuvieron su capacidad de proliferación y de regeneración de embriones al menos durante diez subcultivos consecutivos. El protocolo de iniciación y mantenimiento, desarrollado inicialmente con un solo genotipo, fue eficaz cuando se probó sobre otros 11 genotipos de alcornoque. En la fase de proliferación se ensayaron tres tipos de envase y tres velocidades de agitación. La combinación envase × velocidad determinó el intercambio gaseoso, la disponibilidad de oxígeno y el estrés hidrodinámico. Los agregados embriogénicos de alcornoque crecieron incluso en condiciones de hipoxia no siendo la disponibilidad de oxígeno un factor limitante del crecimiento para tasas de trasferencia de oxígeno comprendidas entre 0,11 h-1 y 1,47 h-1. Por otra parte la producción de biomasa creció con el estrés hidrodinámico para valores de índice de cizalladura inferiores a 5 x 10-3 cm min-1. La mayor producción de biomasa se obtuvo con matraces Erlenmeyer de 100 ml y alta velocidad de agitación (160 rpm) mientras que la diferenciación de embriones se vio favorecida por bajas velocidades de agitación (60 rpm) asociadas con bajas disponibilidades de oxígeno. La posibilidad de madurar embriones de alcornoque en medio líquido se estudió utilizando sistemas de inmersión permanente y sistemas de inmersión temporal. En inmersión permanente no se diferenciaron embriones cotiledonares (posiblemente por hiperhidricidad). Los sistemas de inmersión temporal permitieron obtener embriones maduros en estado cotiledonar y capaces de regenerar plantas in vitro. Concentraciones de sacarosa superiores a 60 g l-1 y frecuencias de inmersión iguales o inferiores a una diaria, tuvieron efectos negativos para el desarrollo de los embriones somáticos. En los sistemas de inmersión temporal los parámetros físico-químicos del medio de cultivo se mantuvieron estables y no se observó ninguna limitación de nutrientes. No obstante, estos sistemas se vieron afectados por la evaporación que generó el flujo de aire necesario para desplazar el líquido en cada periodo de inmersión. Abstract ABSTRACT Cork oak is one of the most important tree species of the Mediterranean ecosystem. Besides its high environmental value has a great economic interest due to the sustainable production of acorns (to feed the Iberian pig) charcoal, timber and cork, which is a renewable natural product with various technological applications. As happens with other forest species, cork oak genetic improvement programs are limited by their long life cycles and because vegetative propagation by cuttings it´s only possible in very juvenile plants. Hence this propagation system is useless or has little practical use for breeding cork oak. Plant regeneration by somatic embryogenesis is the most suitable way for cloning many forest species, and it is the enabling technology which has allowed the establishment of large-scale conifer multi-varietal plantations. Clonal plant regeneration of mature cork oak trees can be achieved through somatic embryogenesis. Somatic embryos at different stages of development and forming clusters are produced during the multiplication phase with current protocols (using semisolid medium). This is an asynchronous low-efficient process not suitable for mass propagation, and therefore it does not solve the difficulties presented by cork oak breeding programs. Culture in liquid medium has been used with other species to improve: synchronization, yield, handling, and to reduce production costs. Thus the development of cork oak embryogenic suspension cultures is envisaged as a way to increase the efficiency of large scale clonal propagation. The thesis herein develops cork oak embryogenic cultures in liquid medium. In chapter 3 establishment and maintenance of suspension cultures are developed, chapter 4 studies proliferation phase in liquid medium and chapter 5 considers the use of different systems of culture in liquid medium, both stationary and temporary immersion, as a way to promote somatic embryos maturation. Clusters of embryos taken from proliferating cultures on semisolid medium were used to initiate the cultures in liquid medium. When these clusters were inoculated directly in liquid medium establishment of suspension cultures was not executed. However using, as initial inoculum, cells and cell aggregates with a size between 41 and 800 μm detached from these clusters of embryos, subjected to a brief shaking, suspension cultures could be established. Suspension maintenance was achieved by inoculating compact embryogenic Abstract clumps with a size between 0.8 and 1.2 mm at low density. The suspension cultures, very heterogeneous, retained both their proliferation and embryo regeneration capacity for at least ten consecutive subcultures. The initiation and maintenance protocol, initially developed with a single genotype, was effective when tested on 11 additional genotypes of cork oak. In proliferation phase three types of vessels and three different levels of agitation were assayed. The combination vessel × orbiting speed determined gas exchange, oxygen availability and hydrodynamic stress. Cork oak embryogenic aggregates grew even under hypoxia conditions; oxygen availability at transfer rates between 0.11 and 1.47 h-1 was not a limiting factor for growth. Furthermore the biomass production was increased with hydrodynamic stress when shear rate values were of less than 5 x 10-3 cm min-1. The highest biomass production was obtained with 100 ml Erlenmeyer flask and high stirring speed (160 rpm) while the differentiation of embryos was favored by low agitation speeds (60 rpm) associated with low oxygen availability. The possibility to mature cork oak somatic embryos in liquid medium was studied using both permanent immersion systems and temporary immersion systems. Cotyledonary embryos did not differentiate in permanent immersion conditions (probably due to hyperhydricity). Temporary immersion systems allowed obtaining mature cotyledonary embryos, which were able to regenerate plants in vitro. Sucrose concentrations above 60 g l-1 and immersion frequencies equal to or lower than one each 24 h had negative effects on somatic embryo development. Physicochemical parameters of the culture medium in temporary immersion systems were stable and showed no limitation of nutrients. However, these systems were affected by the evaporation generated by the airflow necessary to relocate the medium at each immersion period.

Estudio molecular de gluteninas de alto y bajo peso molecular en Triticum aestivum ssp. vulgare L. y su relación con la calidad panadera

El trigo blando (Triticum aestivum ssp vulgare L., AABBDD, 2n=6x=42) presenta propiedades viscoélasticas únicas debidas a la presencia en la harina de las prolaminas: gluteninas y gliadinas. Ambos tipos de proteínas forman parte de la red de gluten. Basándose en la movilidad en SDS-PAGE, las gluteninas se clasifican en dos grupos: gluteninas de alto peso molecular (HMW-GS) y gluteninas de bajo peso molecular (LMW-GS). Los genes que codifican para las HMW-GS se encuentran en tres loci del grupo 1 de cromosomas: Glu-A1, Glu-B1 y Glu-D1. Cada locus codifica para uno o dos polipéptidos o subunidades. La variación alélica de las HMW-GS es el principal determinante de de la calidad harino-panadera y ha sido ampliamente estudiado tanto a nivel de proteína como de ADN. El conocimiento de estas proteínas ha contribuido sustancialmente al progreso de los programas de mejora para la calidad del trigo. Comparadas con las HMW-GS, las LMW-GS forman una familia proteica mucho más compleja. La mayoría de los genes LMW se localizan en el grupo 1 de cromosomas en tres loci: Glu-A3, Glu-B3 y Glu-D3 que se encuentran estrechamente ligados a los loci que codifican para gliadinas. El número de copias de estos genes ha sido estimado entre 10-40 en trigo hexaploide, pero el número exacto aún se desconoce debido a la ausencia de un método eficiente para diferenciar los miembros de esta familia multigénica. La nomenclatura de los alelos LMW-GS por electroforesis convencional es complicada, y diferentes autores asignan distintos alelos a la misma variedad lo que dificulta aún más el estudio de esta compleja familia. El uso de marcadores moleculares para la discriminación de genes LMW, aunque es una tarea dificil, puede ser muy útil para los programas de mejora. El objetivo de este trabajo ha sido profundizar en la relación entre las gluteninas y la calidad panadera y desarrollar marcadores moleculares que permitan ayudar en la correcta clasificación de HMW-GS y LMW-GS. Se han obtenido dos poblaciones de líneas avanzadas F4:6 a partir de los cruzamientos entre las variedades ‘Tigre’ x ‘Gazul’ y ‘Fiel’ x ‘Taber’, seleccionándose para los análisis de calidad las líneas homogéneas para HMW-GS, LMW-GS y gliadinas. La determinación alélica de HMW-GS se llevó a cabo por SDS-PAGE, y se complementó con análisis moleculares, desarrollándose un nuevo marcador de PCR para diferenciar entre las subunidades Bx7 y Bx7*del locus Glu-B1. Resumen 2 La determinación alélica para LMW-GS se llevó a cabo mediante SDS-PAGE siguiendo distintas nomenclaturas y utilizando variedades testigo para cada alelo. El resultado no fue concluyente para el locus Glu-B3, así que se recurrió a marcadores moleculares. El ADN de los parentales y de los testigos se amplificó usando cebadores diseñados en regiones conservadas de los genes LMW y fue posteriormente analizado mediante electroforesis capilar. Los patrones de amplificación obtenidos fueron comparados entre las distintas muestras y permitieron establecer una relación con los alelos de LMW-GS. Con este método se pudo aclarar la determinación alélica de este locus para los cuatro parentales La calidad de la harina fue testada mediante porcentaje de contenido en proteína, prueba de sedimentación (SDSS) y alveógrafo de Chopin (parámetros P, L, P/L y W). Los valores fueron analizados en relación a la composición en gluteninas. Las líneas del cruzamiento ‘Fiel’ x ‘Taber’ mostraron una clara influencia del locus Glu-A3 en la variación de los valores de SDSS. Las líneas que llevaban el nuevo alelo Glu-A3b’ presentaron valores significativamente mayores que los de las líneas con el alelo Glu-A3f. En las líneas procedentes del cruzamiento ‘Tigre ’x ‘Gazul’, los loci Glu-B1 y Glu-B3 loci mostraron ambos influencia en los parámetros de calidad. Los resultados indicaron que: para los valores de SDSS y P, las líneas con las HMW-GS Bx7OE+By8 fueron significativamente mejores que las líneas con Bx17+By18; y las líneas que llevaban el alelo Glu-B3ac presentaban valores de P significativamente superiores que las líneas con el alelo Glu-B3ad y significativamente menores para los valores de L . El análisis de los valores de calidad en relación a los fragmentos LMW amplificados, reveló un efecto significativo entre dos fragmentos (2-616 y 2-636) con los valores de P. La presencia del fragmento 2-636 estaba asociada a valores de P mayores. Estos fragmentos fueron clonados y secuenciados, confirmándose que correspondían a genes del locus Glu-B3. El estudio de la secuencia reveló que la diferencia entre ambos se hallaba en algunos SNPs y en una deleción de 21 nucleótidos que en la proteína correspondería a un InDel de un heptapéptido en la región repetida de la proteína. En este trabajo, la utilización de líneas que difieren en el locus Glu-B3 ha permitido el análisis de la influencia de este locus (el peor caracterizado hasta la fecha) en la calidad panadera. Además, se ha validado el uso de marcadores moleculares en la determinación alélica de las LMW-GS y su relación con la calidad panadera. Summary 3 Bread wheat (Triticum aestivum ssp vulgare L., AABBDD, 2n=6x=42) flour has unique dough viscoelastic properties conferred by prolamins: glutenins and gliadins. Both types of proteins are cross-linked to form gluten polymers. On the basis of their mobility in SDS-PAGE, glutenins can be classified in two groups: high molecular weight glutenins (HMW-GS) and low molecular weight glutenins (LMW-GS). Genes encoding HMW-GS are located on group 1 chromosomes in three loci: Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1, each one encoding two polypeptides, named subunits. Allelic variation of HMW-GS is the most important determinant for bread making quality, and has been exhaustively studied at protein and DNA level. The knowledge of these proteins has substantially contributed to genetic improvement of bread quality in breeding programs. Compared to HMW-GS, LMW-GS are a much more complex family. Most genes encoded LMW-GS are located on group 1 chromosomes. Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 loci are closely linked to the gliadin loci. The total gene copy number has been estimated to vary from 10–40 in hexaploid wheat. However, the exact copy number of LMW-GS genes is still unknown, mostly due to lack of efficient methods to distinguish members of this multigene family. Nomenclature of LMW-GS alleles is also unclear, and different authors can assign different alleles to the same variety increasing confusion in the study of this complex family. The use of molecular markers for the discrimination of LMW-GS genes might be very useful in breeding programs, but their wide application is not easy. The objective of this work is to gain insight into the relationship between glutenins and bread quality, and the developing of molecular markers that help in the allele classification of HMW-GS and LMW-GS. Two populations of advanced lines F4:6 were obtained from the cross ‘Tigre’ x ‘Gazul’ and ‘Fiel’ x ‘Taber’. Lines homogeneous for HMW-GS, LMW-GS and gliadins pattern were selected for quality analysis. The allele classification of HMW-GS was performed by SDS-PAGE, and then complemented by PCR analysis. A new PCR marker was developed to undoubtedly differentiate between two similar subunits from Glu-B1 locus, Bx7 and Bx7*. The allele classification of LMW-GS was initially performed by SDS-PAGE following different established nomenclatures and using standard varieties. The results were not completely concluding for Glu-B3 locus, so a molecular marker system was applied. DNA from parental lines and standard varieties was amplified using primers designed in conserved domains of LMW genes and analyzed by capillary electrophoresis. The pattern of amplification products obtained was compared among samples and related to the protein allele classification. It was possible to establish a correspondence between specific amplification products and almost all LMW alleles analyzed. With this method, the allele classification of the four parental lines was clarified. Flour quality of F4:6 advanced lines were tested by protein content, sedimentation test (SDSS) and alveograph (P, L, P/L and W). The values were analyzed in relation to the lines prolamin composition. In the ‘Fiel’ x ‘Taber’ population, Glu-A3 locus showed an influence in SDSS values. Lines carrying new allele Glu-A3b’, presented a significantly higher SDSS value than lines with Glu-A3f allele. In the ‘Tigre ’x ‘Gazul’ population, the Glu-B1 and Glu-B3 loci also showed an effect in quality parameters, in SDSS, and P and L values. Results indicated that: for SDSS and P, lines with Bx7OE+By8 were significantly better than lines with Bx17+By18; lines carrying Glu-B3ac allele had a significantly higher P values than Glu-B3ad allele values. lines with and lower L The analysis of quality parameters and amplified LMW fragments revealed a significant influence of two peaks (2-616 y 2-636) in P values. The presence of 2-636 peak gave higher P values than 2-616. These fragments had been cloned and sequenced and identified as Glu-B3 genes. The sequence analysis revealed that the molecular difference between them was some SNPs and a small deletion of 21 nucleotides that in the protein would produce an InDel of a heptapeptide in the repetitive region. In this work, the analysis of two crosses with differences in Glu-3 composition has made possible to study the influence of LMG-GS in quality parameters. Specifically, the influence of Glu-B3, the most interesting and less studied loci has been possible. The results have shown that Glu-B3 allele composition influences the alveograph parameter P (tenacity). The existence of different molecular variants of Glu-B3 alleles have been assessed by using a molecular marker method. This work supports the use of molecular approaches in the study of the very complex LMW-GS family, and validates their application in the analysis of advanced recombinant lines for quality studies.

Selection, training and validation process of a sensory panel for bread analysis: Influence of cultivar on the quality of breads made from common wheat and spelta wheat

A protocol of selection, training and validation of the members of the panel for bread sensory analysis is proposed to assess the influence of wheat cultivar on the sensory quality of bread. Three cultivars of bread wheat and two cultivars of spelt wheat organically-grown under the same edaphoclimatic conditions were milled and baked using the same milling and baking procedure. Through the use of triangle tests, differences were identified between the five breads. Significant differences were found between the spelt breads and those made with bread wheat for the attributes ?crumb cell homogeneity? and ?crumb elasticity?. Significant differences were also found for the odor and flavor attributes, with the bread made with ?Espelta Navarra? being the most complex, from a sensory point of view. Based on the results of this study, we propose that sensory properties should be considered as breeding criteria for future work on genetic improvement.

Phylogeny of rice genomes with emphasis on origins of allotetraploid species

The rice genus, Oryza, which comprises 23 species and 9 recognized genome types, represents an enormous gene pool for genetic improvement of rice cultivars. Clarification of phylogenetic relationships of rice genomes is critical for effective utilization of the wild rice germ plasm. By generating and comparing two nuclear gene (Adh1 and Adh2) trees and a chloroplast gene (matK) tree of all rice species, phylogenetic relationships among the rice genomes were inferred. Origins of the allotetraploid species, which constitute more than one-third of rice species diversity, were reconstructed based on the Adh gene phylogenies. Genome types of the maternal parents of allotetraploid species were determined based on the matK gene tree. The phylogenetic reconstruction largely supports the previous recognition of rice genomes. It further revealed that the EE genome species is most closely related to the DD genome progenitor that gave rise to the CCDD genome. Three species of the CCDD genome may have originated through a single hybridization event, and their maternal parent had the CC genome. The BBCC genome species had different origins, and their maternal parents had either a BB or CC genome. An additional genome type, HHKK, was recognized for Oryza schlechteri and Porteresia coarctata, suggesting that P. coarctata is an Oryza species. The AA genome lineage, which contains cultivated rice, is a recently diverged and rapidly radiated lineage within the rice genus.

Desempenho econômico de um sistema de produção de biomassa da cana energia

O uso da biomassa como fonte de energia elétrica corresponde a uma alternativa de grande importância para o planejamento estratégico do crescimento econômico de diversos países. A vasta extensão territorial e o clima favorável ao desenvolvimento da agricultura no Brasil trazem como vantagem o poder de planejar sua matriz energética utilizando variadas fontes primárias renováveis. A cana-de-açúcar destaca-se pela rusticidade e grande produtividade. O bagaço como um subproduto resultante do processamento da cana é utilizado como fonte para a cogeração de energia e pode contribuir significativamente para a descentralização das fontes de energia nacional. Com o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração, a busca pela maior produção de biomassa ganha relevância. Os programas de melhoramento identificaram que se caso com redução de 25 a 35% da sacarose na cana, a planta teria um potencial de aumento de mais de 100% da biomassa. Os híbridos derivados de programas de melhoramento da espécie Saccharum spp., direcionados exclusivamente para a produção de biomassa, foram denominados de cana energia. Tendo em vista o potencial de produtividade da cultura e consequentemente de geração de energia, torna-se necessário conhecer se esse potencial se traduz em resultado econômico. Com esse enfoque, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da produção de biomassa da cana energia. Para tanto foi desenvolvido um modelo em planilha eletrônica e o modelo foi empregado na simulação de cenários e alternativas. A planilha integra modelos de balanço hídrico, produtividade da cultura e distribuição de chuvas, e suas relações com aspectos econômicos e produtivos. O preço de venda da biomassa, a produtividade da cultura e a distância de transporte se mostraram como os itens que mais influem sobre os indicadores de viabilidade econômica. Diferentemente da eficiência gerencial, a eficiência de campo corresponde a um fator de grande importância a ser considerado para reduzir o custo de produção. A análise da área de colheita como uma variável crítica indicou que existem módulos ideais para a utilização de máquinas agrícolas, reduzindo o seu custo operacional devido ao uso melhor atribuído das máquinas na propriedade. A análise da textura do solo como variável crítica mostrou que o cultivo da planta em diferentes tipos de solos reflete em diferentes custos operacionais, produtividade potencial e no montante de investimento. O ano de reforma corresponde a um fator crítico para a viabilização da atividade. Para o cenário base, o indicador de atratividade financeira apresenta um Valor Presente Líquido de 6,4 milhões de reais e uma Taxa Interna de Retorno de 15,2%, com um horizonte de 20 anos de produção. As análises de sensibilidade mostram que as variáveis que mais impactam nos indicadores de viabilidade econômica financeira são o preço de venda da biomassa e a produtividade média da lavoura.