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 dial��lico 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.

Seleção recorrente para rendimento de grãos em aveia (Avena sativa L.) : identificação do tipo de unidade experimental para a avaliação, da geração de seleção e da variabilidade dos genitores

Seleção recorrente é um método indicado para o melhoramento de características quantitativas, como rendimento de grãos em aveia. Consiste em selecionar e recombinar de forma cíclica genótipos superiores de uma população geneticamente variável. Sua implantação depende do estabelecimento de uma estratégia que permita a condução das atividades inerentes ao método de forma compatível com a estrutura física e de mão-de-obra do programa. Este trabalho teve como objetivos investigar a possibilidade do uso de uma unidade experimental de tamanho reduzido para a condução das avaliações e seleção, indicar a geração de autofecundação a ser submetida à seleção e caracterizar a variabilidade dos genitores de uma população sintetizada pelo cruzamento dial��lico de dez genótipos de aveia . Dados de três anos de ensaios mostram que unidades experimentais constituídas de uma única linha de três metros de comprimento reproduzem as classificações dos genótipos obtidas em parcelas de tamanho padrão para ciclo, estatura e rendimento de grãos. No entanto, o uso posterior de linhas como unidade experimental em ensaios que ocuparam uma área muito extensa, demonstrou que a variação de ambiente reduziu muito a eficiência da seleção. A avaliação da base genética para rendimento de grãos de aveia indica uma forte determinação de efeitos não aditivos. Nesta situação, a seleção em gerações mais avançadas de homozigose são mais adequadas. Porém, a seleção em geração F4 não apresentou vantagens sobre a realizada em F2 devido a grande variação de ambiente relacionada ao tamanho da área necessária para a condução dos ensaios. A estrutura da variabilidade fenotípica dos genitores confirma o caráter complementar dos genótipos em relação às características agronômicas e de adaptação pretendidas na população..

Estabelecimento de pyrenophora avenae Ito & Kurib, em grãos de aveia (Avena sativa L.) em formação sob condições de campo

O aumento da área de cultivo da aveia branca no Brasil, principalmente em plantio direto, tem ocasionado o aumento na intensidade da mancha foliar e do grão causada por Pyrenophora avenae. Por ser um patógeno necrotrófico, é extremamente dependente dos restos culturais da aveia para sobreviver entre uma estação de cultivo e outra. Assim, a suscetibilidade do hospedeiro, a presença de inóculo do patógeno e condições ambientais favoráveis tem sido as principais causas da ocorrência freqüente de epidemias no sul do Brasil. O objetivo deste trabalho foi identificar a fase do desenvolvimento das sementes que é mais suscetível para o estabelecimento do fungo e correlacioná-la com a quantidade de inóculo produzida nas folhas basais mortas. Sob condições de campo, panículas de aveia foram expostas ao inóculo por determinados períodos de tempo desde a sua emergência, em diferentes condições de temperatura e precipitação pluviométrica. As sementes em formação, expostas ao inóculo durante o estágio de grão leitoso e massa mole, apresentaram as maiores incidências do patógeno. A temperatura e a quantidade de chuva do período de observação não influenciaram a porcentagem de sementes infectadas pelo patógeno. No entanto, condições ambientais como temperaturas altas, acumulo de chuvas e ocorrência de outras mol��stias, anteciparam a senescência das folhas basais das plantas de aveia, favorecendo uma maior produção de conídios pelo patógeno. O uso de cultivares que ofereçam resistência ou escape das sementes à infecção, a rotação de culturas e a aplicação de fungicidas no momento correto, são algumas medidas que podem ser adotadas para minimizar os prejuízos provocados por esse patógeno.

Caracterização biol��gica e molecular da interação de Drechslera avenae (Eidam) Sharif com cultivares e linhagens de aveia (Avena sativa L.)

A helmintosporiose, incitada por Drechslera avenae (teleomorfo, Pyrenophora avenae), constitui fator limitante à produção e à qualidade do grão de aveia (Avena sativa L). A caracterização biol��gica e molecular da interação aveia - D. avenae pode contribuir para o manejo e a determinação de estratégias de controle da doença. Para a caracterização biol��gica, foram avaliadas trinta cultivares de aveia quanto à percentagem de área foliar com sintomas da doença e o tipo de lesão, inicialmente sob condições de inoculação artificial com três isolados do fungo e, após, no campo, sob condições naturais de infecção. Os resultados demonstraram haver interações significativas entre os genótipos da planta e isolados do patógeno. Classificaram-se como mais resistentes ao fungo OR 4, UFRGS 7, UFRGS 14, UFRGS 18 e UPF 19. Para a caracterização molecular da interação, cinco genótipos (CTC 5, ORLA 975, preta-comum, UFRGS 18 e UPF 17), não inoculados e inoculados com dois isolados do fungo, foram investigados para a análise de expressão diferencial de genes após 12, 24 e 72 horas após a inoculação. A partir do RNA total extraído das plantas submetidas aos tratamentos, realizaram-se a síntese de cDNA (RT-PCR), o isolamento de cDNAs expressados diferencialmente e a produção de sondas para a verificação de mRNAs induzidos, os quais foram hibridizados por meio de “Southern blot” e “Reverse Northern”. Foram observadas diferenças na expressão de genes, em nível de mRNA, entre plantas sadias e infectadas, tendo-se obtido sete fragmentos de cDNAs relacionados à interação com D. avenae, os quais foram comparados quanto a sua similaridade com seqüências depositadas no banco de dados do Genbank. Pela análise de “Reverse Northern”, pôde-se identificar um cDNA denominado E3-IFCO, relacionado com a resposta de defesa da planta.

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 morfofisiol��gicas 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 morfol��gico (altura do primeiro nó) nas pl��ntulas 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.

Estratégias de avaliação e herança da tolerância ao alumínio tóxico em linhagens recombinantes de aveia (Avena sativa L.)

Genótipos de aveia variam quanto à tolerância ao alumínio no solo. Uma maneira fácil, rápida e eficiente de identificar a tolerância ao alumínio é através do uso de solução nutritiva, em laboratório. Os objetivos deste estudo foram ajustar a metodologia de avaliação da tolerância ao alumínio, avaliar linhagens recombinantes quanto à tolerância ao alumínio em laboratório e a campo e estimar o número de genes que controlam o caráter, identificar marcadores morfol��gicos associados com a tolerância ao alumínio e avaliar os efeitos do gene de tolerância ao alumínio sobre caracteres de importância agronômica. Os ajustes na metodologia foram realizados envolvendo genótipos de aveia e trigo com resposta conhecida ao alumínio tóxico. Uma população de 333 linhagens recombinantes nas gerações F5:6 e F5:7 provenientes do cruzamento entre os genitores UFRGS 930598-6 (sensível) e UFRGS 17 (tolerante) foi avaliada em solução nutritiva. O número de genes que controlam a tolerância ao alumínio foi estimado pela distribuição de freqüência do recrescimento médio da raiz principal. Uma amostra de 22 linhagens recombinantes sensível e tolerante ao alumínio tóxico foi avaliada no campo, com alta concentração de alumínio no solo. A associação e o efeito do gene de tolerância ao alumínio com outros caracteres agronômicos foram realizados a campo em solo livre de alumínio. A técnica de avaliação da tolerância ao alumínio permitiu a discriminação mais eficiente dos genótipos após os ajustes realizados. A tolerância ao alumínio em aveia é governada por um gene de grande efeito, sendo que os genótipos tolerantes possuem os alelos AlaAla e os genótipos sensíveis os alelos alaala. A avaliação da tolerância ao alumínio em laboratório foi confirmada a campo. O caráter tolerância ao alumínio não apresenta alta associação com outros caracteres agronômicos. A presença do gene de tolerância ao alumínio não está associada a efeitos negativos em caracteres de importância agronômica.

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 mol��stia. 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.

Modelo morfogênico da produção potencial de flores em alfafa (Medicago sativa L.)

Assegurando-se condições não limitantes de radiação incidente, água e nutrientes, acompanhou-se, em casa-de-vegetação, o desenvolvimento de plantas isoladas da cultivar Europe de alfafa, desde a emergência até o estádio primeiros legumes maduros. Medidas semanais permitiram quantificar o ritmo de formação de fitômeros da haste principal e suas ramificações primárias, assim como o surgimento de inflorescências e seu número de flores. Paralelamente, plantas mantidas nas mesmas condições foram amostradas para determinar a evolução e repartição da biomassa formada. Independentemente do tipo de haste, a indução floral provoca uma diminuição na velocidade de emissão de fitômeros concomitante com uma redução progressiva no tamanho da folha e no número de flores por inflorescência. As diferentes hastes (haste principal – HP e as ramificações – R1 a Rn) apresentam comportamento distinto quanto a todos os parâmetros estudados. Com base no filocrono, identificou-se um grupo de maior velocidade formado pela HP, e R1 a R4, enquanto as demais são mais lentas. A velocidade de desenvolvimento foi a variável mais pertinente para explicar a maior biomassa e o maior número de flores produzidas pelas hastes do primeiro grupo. Um modelo de produção de flores por planta baseado na temperatura média diária é proposto, integrando sub-modelos de desenvolvimento de cada grupo de hastes. Validado com dados independentes da mesma cultivar e da cultivar Cinna, o modelo mostrou-se adequado como referencial da produção potencial de flores por planta.

Desenvolvimento de uma estratégia de fusão gênica visando à localização de proteínas em plantas

Uma significativa quantidade de proteínas vegetais apresenta-se compartimentalizada nas diversas estruturas celulares. A sua localização pode conduzir à elucidação do funcionamento dos processos biossintéticos e catabólicos e auxiliar na identificação de genes importantes. A fim de localizar produtos gênicos relacionados à resistência, foi utilizada a fusão de cDNAs de arroz (Oryza sativa L.) ao gene da proteína verde fluorescente (GFP). Os cDNAs foram obtidos a partir de uma biblioteca supressiva subtrativa de genes de arroz durante uma interação incompatível com o fungo Magnaporthe grisea. Estes cDNAs foram fusionados a uma versão intensificada de gfp e usados para transformar 500 plantas de Arabidopsis thaliana. Outras 50 plantas foram transformadas com o mesmo vetor, porém sem a fusão (vetor vazio). Foram obtidas aproximadamente 25.500 sementes oriundas das plantas transformadas com as fusões EGFP::cDNAs e 35.000 sementes das transformadas com o vetor vazio, produzindo, respectivamente, 750 e 800 plantas tolerantes ao herbicida glufosinato de amônio. Após a seleção, segmentos foliares das plantas foram analisados por microscopia de fluorescência, visando o estabelecimento do padrão de localização de EGFP. Foram observadas 18 plantas transformadas com a fusão EGFP::cDNAs e 16 plantas transformadas com o vetor vazio apresentando expressão detectável de GFP. Uma planta transformada com uma fusão EGFP::cDNA apresentou localização diferenciada da fluorescência, notadamente nas células guarda dos estômatos e nos tricomas. Após seqüenciamento do cDNA fusionado, foi verificado que esta planta apresentava uma inserção similar a uma seqüência codificante de uma quinase, uma classe de enzimas envolvidas na transdução de sinais em resposta à infecção por patógenos.

Corn (Zea mays L.) cultivars tolerance to nicosulfuron

The effects of nicosulfuron on morphological, yield and growth characteristics and the histological modifications in the leaf blade were evaluated for eight corn cultivars: landrace popcorn, ESALQ-popcorn, Piranao, DSCC-Architecture, ESALQ VF7, ESALQ VD8, JAB 01F and JAB 02D. The experimental de sign was a randomized complete block with three replications in a factorial arrangement. Plots were four rows wide and 6.00m long with 0.90m spacing between rows and 0.20m between plants. Nicosulfuron was applied at the dose of 160 g a.i.ha(-1), when the plants was 25 cm high and has 5-6 expanded leaves. Nicosulfuron significantly reduced plant height at silking and the Final plant stand. There was also a significant reduction for plant height at 47 clays after sowing, for number of leaves, ear position. ear height, grain yield, ear weight and total number of ears due to nicosulfuron. The cultivars JAB 01 and JAB 02 were the least affected by the herbicide with similar yields to those of the control group, showing good tolerance to nicosulfuron. The leaves injury symptoms for all the studied cultivars consisted of chlorosis and puckering of the blades from the expanding central leaves of the plant at 7 days after application. Anatomical alterations in the epidermis due to the herbicide consisted of an increase in number and size of the bulliform cells and in the suppression of the epidermal cells in the epidermis and in the nearby of the vascular bundles. Some parenchymatic cells became voluminous and devoid of chloroplasts. SEM examination revealed a loss of bilateral symmetry of the stomata and disappearance of the subsidiary cells from the stomata near the midrib at the adaxial surface.

Atividade alelopática de extratos aquosos de plantas medicinais na germinação de Lactuca sativa L. e Bidens pilosa L.

O potencial alelopático de quatro diferentes extratos de plantas medicinais (Eclipta alba, Gomphrena globosa, Tabernaemontana catharinensis e Tithonia diversifolia) foi avaliado na germinação de Bidens pilosa e Lactuca sativa. Dentre os resultados obtidos no teste de germinação, notou-se um maior poder inibitório do extrato de G. globosa sobre sementes e pl��ntulas de Bidens pilosa e Lactuca sativa independente da concentração utilizada e aumento da atividade inibitória de extratos T. catharinensis e de T. diversifolia com aumento da concentração destes. Quanto ao Índice de Velocidade de Germinação, os dados demonstraram redução do índice devido a elevada mortalidade das pl��ntulas submetidas aos extratos de G. globosa e de T. catharinensis e a germinação tardia das sementes submetidas ao extrato de T. diversifolia. Quanto ao vigor das sementes, as menores porcentagens de sobrevivência ocorreram extratos à 2,5% para B. pilosa e 10% para L. sativa.

Ocorrência de afídeos em alface (Lactuca sativa L.) em cultivo hidropônico

A ocorrência de afideos foi avaliada em alface cultivada hidroponicamente na área de produção da Escola Agrotécnica da Universidade Estadual de São Paulo (UNESP), em Jaboticabal, São Paulo, de janeiro a dezembro de 1999. Foi constatado que o número total de cada espécie de afideo, presentes em amostragens conduzidas semanalmente durante o período, foi correlacionada com a média de temperaturas registradas dentro do período de amostragem. Foi registrada a ocorrência de três espécies de afideos, Uroleucon ambrosiae (Thomas), Myzus persicae (Sulzer) e Macrosiphum euphorbiae (Thomas), sendo as maiores densidades populacionais coincidentes com médias de temperaturas inferiores a 21,5°C. As maiores densidades populacionais de U. ambrosiae ocorreram de maio a junho. Na segunda semana de maio e na terceira semana de novembro foram registrados dois picos populacionais máximos de M. persicae. A espécie M. euphorbiae predominou sobre as demais e as maiores populações dessa espécie foram observadas nos períodos de maio a junho e final de julho a início se setembro. Foi constatada correlação negativa entre populações de afideos e temperatura. Esta correlação, entretanto, foi estatisticamente significativa somente para M. euphorbiae e U. ambrosiae.

Características agronômicas de arroz de terras altas sob plantio direto e adubação nitrogenada e potássica

O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da adubação nitrogenada e potássica em cobertura na cultura de arroz de terras altas, utilizando um delineamento estatístico inteiramente casualizado, com 15 tratamentos, em esquema fatorial 5 x 3, representados por cinco doses de nitrogênio (0, 25, 50, 75, 100 kg ha-1) e três doses de potássio (0, 25, 50 kg ha-1), com três repetições. Os resultados mostraram que diversas características produtivas foram influenciadas positivamente pela adubação nitroggenada e potássica. A melhor combinação de doses estaria em torno de 65 kg ha-1 de N e 20 kg ha-1 de K2O, resultando em maiores valores de produtividade e proteína bruta por hectare.

Resposta de pl��ntulas de arroz cv. brs-soberana à aplicação de zinco via semente

A cultura do arroz constitui um dos principais cereais que apresenta alta resposta à aplicação de zinco, constituindo um dos principais cereais em que isso ocorre. Objetivou-se, no presente trabalho, avaliar a aplicação de zinco em sementes, a partir de duas fontes, sobre a nutrição e o crescimento inicial da cultura do arroz cultivar BRS-Soberana. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em três repetições. Os tratamentos foram cinco doses 1,0; 2,0; 4,0 e 8,0g de Zn por kg de semente, das fontes sulfato e óxido, al��m da testemunha. Após 30 dias da semeadura, avaliou-se a matéria seca (parte aérea e raiz) e o teor e acúmulo de zinco nas plantas. O sulfato de zinco não diferenciou ao óxido para produção de matéria seca total nas pl��ntulas de arroz, entretanto, proporcionou maior absorção de Zn. A aplicação de zinco na forma de sulfato e óxido, na dose de 8g Zn.kg-1 de semente proporcionou maior produção de matéria seca atingindo teor do nutriente, na parte aérea de 281 e 163 mg.kg-1, respectivamente.

Modos de aplicação de zinco na nutrição e no crescimento inicial da cultura do arroz

The present research had he objective to evaluate rice response to zinc application forms on the nutrition, growth and dry matter production, in vase conditions. The experiment was carried out in a completely randomized design, with five treatments (leaf Zn, incorporated Zn, located Zn, Zn saw seed and witness - whitout zinc), in four repetitions during two cycles of cultivation with 42 days of duration each. Plastic vase of 7L, were filled with Red Distrofic Latosol (Zn = 0.3 mg dm(-3) in DTPA). The application of Zn saw soil in both culture of the rice improved its level in the soil, being distinguished it from located form. In the first cycle, the application of Zn saw leaf promoted greater absorption of the nutrient for the rice plants, while in the second cycle leaf application was followed by the saw soil incorporated. The biggest dry matter production occurred with application of leaf saw in the first cycle and saw soil (incorporated and located) in the second rice cultivation.