Transformation of Medicago truncatula with the arginine decarboxylase gene to modify polyamine metabolism toward water deficit resistance

Dissertation submitted to obtain a Ph.D. (Doutoramento) degree in Biology at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Densidades e cultivares de soja RR em dois anos de plantio para o Sul de Minas Gerais.

Objetivou-se identificar as melhores populações de plantas de soja de três principais cultivares recém-lançadas para fins de recomendação aos produtores do sul de Minas Gerais. Por dois anos avaliou-se as cultivares BRSMG 760SRR, BRSMG 780RR e BRSMG 820RR, submetidas às populações 100.000, 200.000, 300.000 e 400.000 plantas por hectare, utilizando-se blocos casualizados com três repetições. Determinou-se altura de plantas e de inserção de 1° legume, índice de acamamento, n° de legumes por planta, n° de grãos por legume, peso de 100 grãos e rendimento de grãos. A cultivar BRSMG 760SRR mostrou-se superior apresentando o máximo rendimento de grãos (4.973kg ha-1) com 269.000 plantas ha-1. As demais cultivares não sofreram influência da variação populacional, podendo ser cultivadas com 200.000 plantas ha.

Caracterização de duas cultivares de soja RR para cultivo no Sul de Minas Gerais.

Avaliou-se duas cultivares de soja transgênicas RR (BRSMG 780RR e BRSMG 820RR) oriundas do Programa de Melhoramento Genético de Soja para o estado de Minas Gerais, convênio Embrapa/Epamig/Fundação Triângulo, submetidas à quatro populações de plantas (100.000, 200.000, 300.000 e 400.000 plantas ha-1). Utilizou se o delineamento de blocos casualizados com três repetições, determinando-se altura de plantas e de inserção de 1° legume, índice de acamamento, n° de legumes por planta, n° de grãos por legume, peso de 100 grãos e rendimento de grãos. As cultivares BRSMG 780RR e BRSMG 820RR mostraram alta plasticidade à medida que a variação na população de plantas alterou somente os índices de acamamento de plantas. No entanto, recomenda-se estudos por mais de um ano agrícola.

Caracterização de cultivares de soja em diversas densidades de plantio para o Estado de Minas Gerais.

Objetivou-se identificar as melhores populações de plantas de soja de cultivares recém lançadas, para fins de recomendação aos produtores do sul de Minas Gerais. Selecionou-se 3 cultivares convencionais e 3 transgênicas RR, semeadas em 4 populações de plantas. As cultivares transgênicas se mostraram altamente produtivas, não tendo a população de plantas alterado o rendimento de grãos. Para ambos os ensaios as maiores alturas de inserção do 1° legume foram obtidas com as maiores populações de plantas.

Towards modification of Medicago truncatula epigenome: genome editing with engineered nucleases

Periodic drought is the primary limitation of plant growth and crop yield. The rise of water demand caused by the increase in world population and climate change, leads to one of the biggest challenges of modern agriculture: to increase food and feed production. De novo DNA methylation is a process regulated by small interfering RNA (siRNAs), which play a role in plant response and adaptation to abiotic stress. In the particular case of water deficit, growing evidences suggest a link between the siRNA pathways and drought response in the model legume Medicago truncatula. As a first step to understand the role of DNA methylation under water stress, we have set up several bioinformatics and molecular methodologies allowing the design of Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9 systems and the assembly of TALENs (transcription activator-like effector nucleases), to target both dicer-like 3 (MtDCL3) and RNA-Dependent RNA polymerase (MtRDR2), enzymes of the RNA-directed DNA methylation pathway. TALENs efficiency was evaluated prior to plant transformation by a yeast-based assay using two different strategies to test TALENs activity: Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and Single strand conformation polymorphisms (SSCP). In this assay, yeast cells triple transformation emerged as good and rapid alternative to laborious yeast mating strategies. PAGE analysis might be a valuable tool to test TALENs efficacy in vivo if we could increase TALENs activity. SSCP-based approach proved to be ineffective due to the generation of several false positives. TALENs and CRISPR/Cas9 system constructed and designed in this work will in the future certainly enable the successful disruption of DCL3 and RDR2 genes and shed the light on the relationship between plant stress resistance and epigenetic regulation mediated by siRNAs in M.truncatula.

Fertilization and cover crop effects on soil nitrogen and plant nutrition in a young guarana plantation

Fruit tree production is gaining an increasing importance in the central Amazon and elsewhere in the humid tropics, but very little is known about the nutrient dynamics in the soil-plant system. The present study quantified the effects of fertilization and cover cropping with a legume (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth.) on soil nitrogen (N) dynamics and plant nutrition in a young guarana plantation (Paullinia cupana Kunth. (H.B. and K.) var. sorbilis (Mart.) Ducke) on a highly weathered Xanthic Ferralsol. Large subsoil nitrate (NO3-) accumulation at 0.3-3 m below the guarana plantation indicated N leaching from the topsoil. The NO3- contents to a depth of 2 m were 2.4 times greater between the trees than underneath unfertilized trees (P<0.05). The legume cover crop between the trees increased soil N availability as shown by elevated aerobic N mineralization and lower N immobilization in microbial biomass. The guarana N nutrition and yield did not benefit from the N input by biological fixation of atmospheric N2 by the legume cover (P>0.05). Even without a legume intercrop, large amounts of NO3- were found in the subsoil between unfertilized trees. Subsoil NO3- between the trees could be utilized, however, by fertilized guarana. This can be explained by a more vigorous growth of fertilized trees which had a larger nutrient demand and exploited a larger soil volume. With a legume cover crop, however, more mineral N was available at the topsoil which was leached into the subsoil and consequently accumulated at 0.3-3 m depth. Fertilizer additions of P and K were needed to increase subsoil NO3- use between trees.

Flowering levels, harvest season and yields of cupuassu (Theobroma grandiflorum)

Cupuassu (Theobroma grandiflorum), a specie native to Amazonia, has been planted commercially in Brazil to satisfy the demand for the flavorful juice obtained from the pulp around its seeds. The trees are notorious for low and irregular fruit production. Data gathered over two seasons from trees in a germplasm collection in Pará, Brazil, showed that some of them fruited more regularly than others. Differences in fruit production correlated to differences in flower production. Tree-to-tree variation in flower production, fruit production, and consistency of both over time suggest considerable scope for improving yields by selection. Hand pollinations resulted in a much higher frequency of fruit set than open pollinations, indicating that lack of effective pollination is also a reason for low yield. However, attempts to increase the level of effective pollination are handicapped by low knowledge about the pollinators of cupuassu and their behavior.

Identification of duplicates of cassava accessions sampled on the North Region of Brazil using microsatellite markers

Duplicates are common in germplasm banks and their identification is needed to facilitate germplasm bank management and to reduce maintenance costs. The aim of this work was to identify duplicates of cassava from a germplasm bank in Eastern Amazon, which had been previously characterized both morphological and agronomically. In order to be genotyped with 15 microsatellite loci, 36 accessions were selected. These accessions were classified into 13 groups of similar morpho-agronomical characteristics. All loci were polymorphic, and 75 alleles were identified, with an average of five alleles per loci and H E = 0.66. There were determined 34 pairs of genotypes with identical multiloci profiles and the probability of genetic identity was 1.1x10-12 with probability of exclusion of 99.9999%. Among these duplicates, there are accessions sampled on different years and places, but with different names and accessions with the same name sampled in different places and years. The study identified genotypes that are grown in different places and that have been maintained over the years by local farmers.

Genetic diversity and population structure in Vicia faba L. landraces and wild related species assessed by nuclear SSRs

Research Article

Toxicidade de algumas crotolárias

This paper deals with some testes of Crotalaria as forage, using rabbits as laboratory animals to detect toxicity, at Piracicaba, São Paulo, Brazil. 1. C. intermedia and C. juncea were palatable, non toxic, the last more productive. Tests on cattle are recommended and selection to improve characteristics as forage too. 2. C. incana and C. verrucosa were little palatable, probably non toxic, poor productive. 3. C. paulina, C. lanceolata (four strains), C. mysorensis, C. gratiana, C. spectabilis, C. breviflora and C. campista were toxic. This results are not according those of others AA. Others species are beeing tested since Crotalaria is a drought resistent legume on this area.

Seeds and plants imported / U.S. Department of Agriculture.

14-25, 1909-1911

Inventory of seeds and plants imported / U.S. Department of Agriculture, Bureau of Plant Industry.

62-73, 1923-1924

Identificación de variedades de vitis vinifera procedentes de diferentes regiones del mundo mediante tècnica de biologia molecular de los microsatéllites

El objetivo de este estudio se centró en analizar una colección privada de germoplasma de Vitis vinifera L., de 338 cultivares procedentes de 24 países, para caracterizarlas creando una base de datos, utilizando 11 marcadores microsatélites o SSR (Simple Sequence Repeat). Como resultado se encontraron que algunas de las muestras analizadas presentaron un perfil idéntico de SSR, indicando que se trata de una sinonimia (la misma variedad pero con diferente nombre). Se detectaron 293 perfiles únicos. Adicionalmente, 15 pares de variedades presentaron diferencias en un solo locus y otros 7 grupos difieren en 2 loci, lo cual indicaría la alta proximidad genética entre esas variedades, sin llegar a ser la misma. El germoplasma analizado cuenta con una compleja biodiversidad varietal que se debe preservar. El estudio se realizó programando para el primer año la revisión bibliográfica detallada, recolección de las hojas y el inicio de la puesta a punto de la metodología, en el segundo año se completa la puesta a punto de la metodología, se trituran las hojas y se realiza la extraccinón del ADN. El tercer año se emplea para amplificar los fragmentos de ADN por medio de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), obtener la longitud de los fragmentos con un secuenciador ABI PRISM 310, valorar resultados y realizar repeticiones. El último año se analizan los resultados obtenidos, se realizan repeticiones pertinentes y se comienza la redacción de artículos científicos.

Relatório - Detecção de Tuta Absoluta (Myerick, 1917) em Cabo Verde

Tuta absoluta é praga minadora de folhas desenvolve-se principalmente no tomate (Lycopersicon esculentum) e não só mas também em outras espécies de Solanáceas tais como batata comum (Solanum tuberosum), beringela (Solanum melongina), Pimentos (Capsicum sp.) e no tomate silvestre (Lycopersicon hirsutum), (Solanum dulcamara), (Solanum nigrum), (Solanum elaeagnifolium), (Datura stramonium), (Datura ferox) e (Nicotiana glauca). No entretanto, esta praga ataca espécies de tomate em grande escala a nível dos trópicos, Sub-trópicos e regiões temperadas causando prejuízos económicos consideráveis (USDA, 2011). Esta praga encontra-se presente na América do Sul, (Chili, Bolívia, Brasil, Colômbia, Equador, Uruguai, Perú, Venezuela, Argentina). No continente Africano ela encontra-se na Africa Ocidental e Central designadamente no Benim, Camarões Cabo-Verde, Costa do Marfim, Congo Brazzaville, Gambia, Gabão, Ghana, Guiné-Conakry, Guiné- Bissau, Mali, Mauritânia, Niger, Nigéria, República Democrático do Congo, Serra Leoa, Senegal, Tchad e Togo. Pela primeira vez T. absoluta foi assinalada na Europa em 2006, e em Espanha na comunidade Valenciana em 2007 (Vieira, 2008). O cultivo de tomate em Cabo Verde tem aumentado nos últimos anos. Atualmente tomate é o legume mais cultivado em Cabo Verde. A sua quota parte na produção hortícola que não ultrapassavam os 1.000 t há uns anos, atinge atualmente 4200 t, o que representa 23% da produção total dos legumes. Apesar de alguns constrangimentos, nomeadamente problemas de ordem fitossanitária e escassez de água de rega a disponibilidade e a utilização generalizada das variedades locais, permitiram um escalonamento da produção durante o na, compreendendo o período quente e húmido. Um outro fator que contribui para o aumento substancial da produção, é a salinização de água de rega, em várias zonas do regadio. Os agricultores destas zonas viram nesta cultura a única saída para obterem algum rendimento (MAP/ CPDA/INIDA/ FAO GCP/CV/036/NET s/data). Em Cabo Verde a área média de um campo de produção de tomate é de 750 m2 sendo máxima de 1.400 m2. Este trabalho teve como objetivo estabelecimento instantâneo de presença ou ausência da nova praga Tuta absoluta no país que foi recentemente encontrada na Sub-região Saariana na Costa Ocidental e Central de África.

Relatório Detecção de Tuta Absoluta (Myerick,1917) em Cabo Verde

Tuta absoluta é praga minadora de folhas desenvolve-se principalmente no tomate (Lycopersicon esculentum) e não só mas também em outras espécies de Solanáceas tais como batata comum (Solanum tuberosum), beringela (Solanum melongina), Pimentos (Capsicum sp.) e no tomate silvestre (Lycopersicon hirsutum), (Solanum dulcamara), (Solanum nigrum), (Solanum elaeagnifolium), (Datura stramonium), (Datura ferox) e (Nicotiana glauca). No entretanto, esta praga ataca espécies de tomate em grande escala a nível dos trópicos, Sub-trópicos e regiões temperadas causando prejuízos económicos consideráveis (USDA, 2011). Esta praga encontra-se presente na América do Sul, (Chili, Bolívia, Brasil, Colômbia, Equador, Uruguai, Perú, Venezuela, Argentina). No continente Africano ela encontra-se na Africa Ocidental e Central designadamente no Benim, Camarões Cabo-Verde, Costa do Marfim, Congo Brazzaville, Gambia, Gabão, Ghana, Guiné-Conakry, Guiné- Bissau, Mali, Mauritânia, Niger, Nigéria, República Democrático do Congo, Serra Leoa, Senegal, Tchad e Togo. Pela primeira vez T. absoluta foi assinalada na Europa em 2006, e em Espanha na comunidade Valenciana em 2007 (Vieira, 2008). O cultivo de tomate em Cabo Verde tem aumentado nos últimos anos. Atualmente tomate é o legume mais cultivado em Cabo Verde. A sua quota parte na produção hortícola que não ultrapassavam os 1.000 t há uns anos, atinge atualmente 4200 t, o que representa 23% da produção total dos legumes. Apesar de alguns constrangimentos, nomeadamente problemas de ordem fitossanitária e escassez de água de rega a disponibilidade e a utilização generalizada das variedades locais, permitiram um escalonamento da produção durante o na, compreendendo o período quente e húmido. Um outro fator que contribui para o aumento substancial da produção, é a salinização de água de rega, em várias zonas do regadio. Os agricultores destas zonas viram nesta cultura a única saída para obterem algum rendimento (MAP/ CPDA/INIDA/ FAO GCP/CV/036/NET s/data). Em Cabo Verde a área média de um campo de produção de tomate é de 750 m2 sendo máxima de 1.400 m2. Este trabalho teve como objetivo estabelecimento instantâneo de presença ou ausência da nova praga Tuta absoluta no país que foi recentemente encontrada na Sub-região Saariana na Costa Ocidental e Central de África.