Evaluation of fruit and seed diversity and characterization of carob (Ceratonia siliqua L.) cultivars in Algarve region

The genetic diversity of 15 carob ( Ceratonia siliqua L.) cultivars located in an experimental field from Algarve (Portugal) was evaluated over 7 years using 12 fruit and seed phenotypic characters, in order to characterize carob cultivars. The values of morphological traits obtained by cultiv ar were compared with those from other countries of the Mediterranean basin. Statistically significant differences were found between cultivars for al l characters which were examined, what indicates a high genetic diversity. The relationship among these characters was analyzed by principal component analysis (PCA) resulting in the separation of these cultivars classed in four groups (clusters I–IV) and in four ungrouped cultivars. A three dimension of the model was found to be significant and explained 74.5% of the total variation, in which the first component accounting for 34.6% of the total variation is dominated by fruit characters, while the second component is dominated by seed characters. Cultivars plotted on the left-lower quadrant on the space determined by principal components 1 and 2 are characterized by fruits with high seed yield more appropriated for industrial rentability. The correlation analyses established by cultivar provided a specific understanding about the way how fruit and seed characteristics correlate within each cultivar. This approach can be useful for the development of a breeding programme, aiming to increase the seed yield, seed thickness, individual and total seed weight by fruit, characteristics that are determinant to improve the industrial exploitation of carob.

Uso de técnicas isotópicas de 15 N aplicadas al estudio de la fijación biol��gica de nitrógeno en el cultivo de alfalfa (Medicago sativa L.) en La Comarca Lagunera, México

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL

Modificación en los ambientes espectrales de crecimiento y su efecto sobre el comportamiento fisiol��gico y productividad de lactuca sativa L. y spinacia oleracea L.

Tesis (Doctorado en Ciencias Biol��gicas con Especialidad en Botánica) UANL

Chill unit models for blackcurrant (Ribes nigrum L.) cultivars 'Ben Gairn', 'Ben Hope' and 'Ben Tirran'

Temperate-zone crops require a period of winter chilling to terminate dormancy and ensure adequate bud break the following spring. The exact chilling requirement of blackcurrant (Ribes nigrum), a commercially important crop in northern Europe, is relatively unknown. Chill unit models have been successfully utilized to determine the optimum chilling temperature of a range of crops, with one chill unit equating to I h exposure to the optimum temperature for chill satisfaction. Two-year-old R. nigrum plants of the cultivars 'Ben Gairn', 'Ben Hope' and 'Ben Tirran' were exposed to temperatures of -10.1 degrees C. -3.4 degrees C. 0.1 degrees C, 1.5 degrees C, 2.1 degrees C, 3.4 degrees C or 8.9 degrees C (+/- 0.7 degrees C) for durations of 0, 2, 4, 6, 8 or 10 weeks and multiple regression analyses used to determine the optimum temperature for chill satisfaction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Response to zinc deficiency of two rice lines with contrasting tolerance is determined by root growth maintenance and organic acid exudation rates, and not by zinc-transporter activity

Zinc (Zn)-deficient soils constrain rice (Oryza sativa) production and cause Zn malnutrition. The identification of Zn-deficiency-tolerant rice lines indicates that breeding might overcome these constraints. Here, we seek to identify processes underlying Zn-deficiency tolerance in rice at the physiological and transcriptional levels. A Zn-deficiency-tolerant line RIL46 acquires Zn more efficiently and produces more biomass than its nontolerant maternal line (IR74) at low Zn(ext) under field conditions. We tested if this was the result of increased expression of Zn(2+) transporters; increased root exudation of deoxymugineic acid (DMA) or low-molecular-weight organic acids (LMWOAs); and/or increased root production. Experiments were performed in field and controlled environment conditions. There was little genotypic variation in transcript abundance of Zn-responsive root Zn(2+)-transporters between the RIL46 and IR74. However, root exudation of DMA and LMWOA was greater in RIL46, coinciding with increased root expression of putative ligand-efflux genes. Adventitious root production was maintained in RIL46 at low Zn(ext), correlating with altered expression of root-specific auxin-responsive genes. Zinc-deficiency tolerance in RIL46 is most likely the result of maintenance of root growth, increased efflux of Zn ligands, and increased uptake of Zn-ligand complexes at low Zn(ext); these traits are potential breeding targets.

Characterisation, immunolocalisation and antifungal activity of a lipid transfer protein from chili pepper (Capsicum annuum) seeds with novel alpha-amylase inhibitory properties

Lipid transfer proteins (LTPs) were thus named because they facilitate the transfer of lipids between membranes in vitro. This study was triggered by the characterization of a 9-kDa LTP from Capsicum annuum seeds that we call Ca-LTP(1). Ca-LTP(1) was repurified, and in the last chromatographic purification step, propanol was used as the solvent in place of acetonitrile to maintain the protein`s biological activity. Bidimensional electrophoresis of the 9-kDa band, which corresponds to the purified Ca-LTP(1), showed the presence of three isoforms with isoelectric points (pIs) of 6.0, 8.5 and 9.5. Circular dichroism (CD) analysis suggested a predominance of alpha-helices, as expected for the structure of an LTP family member. LTPs immunorelated to Ca-LTP(1) from C. annuum were also detected by western blotting in exudates released from C. annuum seeds and also in other Capsicum species. The tissue and subcellular localization of Ca-LTP(1) indicated that it was mainly localized within dense vesicles. In addition, isolated Ca-LTP(1) exhibited antifungal activity against Colletotrichum lindemunthianum, and especially against Candida tropicalis, causing several morphological changes to the cells including the formation of pseudohyphae. Ca-LTP(1) also caused the yeast plasma membrane to be permeable to the dye SYTOX green, as verified by fluorescence microscopy. We also found that Ca-LTP(1) is able to inhibit mammalian alpha-amylase activity in vitro.

Genética e mapeamento molecular da resistência parcial à ferrugem da folha da aveia (Avena sativa L.)

A ferrugem da folha é a mol��stia de maior importância econômica para a cultura da aveia e a resistência qualitativa, geralmente utilizada para o seu controle, apresenta pouca durabilidade. A utilização de resistência parcial, caracterizada pelo progresso lento da mol��stia, tem sido reconhecida como alternativa para obtenção de genótipos com resistência mais durável. Os objetivos deste trabalho foram determinar o progresso da ferrugem, o controle genético da resistência, e identificar marcadores moleculares associados a essa resistência, em várias gerações e anos. Populações F2, F3, F4, F5 e F6 do cruzamento UFRGS7/UFRGS910906 (sucetível/parcialmente resistente) (1998, 1999 e 2000) e F2 do cruzamento UFRGS7/UFRGS922003 (1998), foram avaliadas a campo quanto à porcentagem de área foliar infectada, para determinar a área sob a curva do progresso da doença (ASCPD). Mapeamento molecular, com marcadores AFLP (amplified fragment length polymorphism), foi realizado em F2 e F6, do primeiro cruzamento, identificando marcadores associados à resistência quantitativa (“quantitative resistance loci” ou QRLs). Resultados de três anos evidenciaram alta influência do ambiente na expressão da resistência, apresentando, entretanto, variabilidade genética para resistência parcial nas populações segregantes. A distribuição de freqüências do caráter ASCPD nas linhas recombinantes F5 e F6 foi contínua, indicando a presença de vários genes de pequeno efeito em seu controle. Estimativas de herdabilidade variaram de moderada a alta. O mapa molecular F2 foi construído com 250 marcadores, em 37 grupos de ligação, e o mapa F6 com 86 marcadores em 17 grupos de ligação. Cinco QRLs foram identificados na F2 e três na F6. O QRL identificado na F6, pelo marcador PaaMtt340 apresentou consistência em dois ambientes.

Identificação de genes de resistência à brusone (Magnaporthe grisea) em cultivares de arroz (Oryza sativa) utilizando marcadores moleculares

A brusone, causada por Magnaporthe grisea, é a doença mais importante do arroz. Uma vez que, o uso de cultivares resistentes é o método mais efetivo para o controle da doença, a pesquisa visa a identificação de novos genes que confiram resistência mais durável. O objetivo deste trabalho foi a identificação de cultivares que contenham os genes de resistência Pi-1, Pi-2 e Pi-11 utilizando marcadores moleculares. RG64, um marcador RFLP baseado em PCR, foi utilizado para verificar a presença do gene Pi-2 em 250 cultivares de arroz. Trinta e três cultivares apresentaram o mesmo perfil eletroforético da linha-quaseisogênica (NIL) C101A51, que contém o gene Pi-2. Verificou-se que 28 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados, indicando que RG64 possui alta eficiência para a seleção de cultivares que contêm o gene Pi-2. Três marcadores microssatélites (RM) foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-1 em 104 cultivares de arroz. Trinta cultivares, analisadas com RM254, apresentaram o mesmo perfil da NIL C104LAC, que contém o gene Pi-1. Verificou-se que 19 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados. Três marcadores microssatélites foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-11 em 104 cultivares de arroz. Oito cultivares, analisadas com RM210, apresentaram o mesmo perfil da NIL IR1529, que contém o gene Pi-11, mas somente uma foi resistente. Com exceção do RM254, os demais marcadores microssatélites tiveram baixa eficiência de seleção de cultivares com o mesmo perfil das NILs. Estes resultados indicam que o uso de marcadores moleculares pode ser útil para acelerar o processo de lançamento de cultivares com resistência à brusone. No entanto, ainda é preciso aumentar a eficiência de seleção, através de marcadores microssatélites com localização cromossomal mais próxima dos genes Pi-1 e Pi- 11. Em um futuro próximo, isto poderá ser possível com a disponibilização de mapas moleculares de maior resolução.

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.