Análise comparativa de classificadores digitais em imagens do Landsat-8 aplicados ao mapeamento temático

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho dos classificadores digitais SVM e K-NN para a classificação orientada a objeto em imagens Landsat-8, aplicados ao mapeamento de uso e cobertura do solo da Alta Bacia do Rio Piracicaba-Jaguari, MG. A etapa de pré-processamento contou com a conversão radiométrica e a minimização dos efeitos atmosféricos. Em seguida, foi feita a fusão das bandas multiespectrais (30 m) com a banda pancromática (15 m). Com base em composições RGB e inspeções de campo, definiram-se 15 classes de uso e cobertura do solo. Para a segmentação de bordas, aplicaram-se os limiares 10 e 60 para as configurações de segmentação e união no aplicativo ENVI. A classificação foi feita usando SVM e K-NN. Ambos os classificadores apresentaram elevados valores de índice Kappa (k): 0,92 para SVM e 0,86 para K-NN, significativamente diferentes entre si a 95% de probabilidade. Uma significativa melhoria foi observada para SVM, na classificação correta de diferentes tipologias florestais. A classificação orientada a objetos é amplamente aplicada em imagens de alta resolução espacial; no entanto, os resultados obtidos no presente trabalho mostram a robustez do método também para imagens de média resolução espacial.

MARCADORES RAPD PARA MAPEAMENTO GENÉTICO E SELEÇÃO DE HÍBRIDOS DE CITROS

Os marcadores moleculares apresentam várias aplicações no melhoramento de plantas, permitindo uma série de análises genéticas. Este trabalho foi realizado com o objetivo de estabelecer marcadores RAPD para serem utilizados em estudos de mapeamento genético e na seleção de híbridos entre tangerina-'Cravo' (Citrus reticulata Blanco) e laranja-'Pêra' (C. sinensis (L.) Osbeck). Extraiu-se DNA de folhas dos parentais e de seis híbridos F1. As reações de amplificação foram preparadas em 13 uL de solução, constituída por tampão 1x GIBCO BRL; soluções 1,54 mM de MgCl2 e 0,2 mM de cada dNTP; 15 ng de cada 'primer'; 1,5 unidade de 'Taq DNA Polymerase' e 15 ng de DNA genômico. As reações foram realizadas em termocicladores programados para 36 ciclos de 1 min a 92ºC, 1 min a 36ºC, 2 min a 72ºC e 10 min de extensão a 72ºC. Foram testados 'primers' decâmeros arbitrários dos 'kits' A, AB, AT, AV, B, C, D, E, G, H, M, N, P, Q, R e U da Operon, sendo selecionados 113 por apresentarem polimorfismo, com número de marcadores variando de 1 a 6 por 'primer'. Esses 'primers' amplificaram 201 (23,13%) bandas polimórficas, aplicáveis no mapeamento genético e seleção de híbridos. A freqüência de 'primers' com 1; 2; 3; 4; 5 e 6 bandas polimórficas foi de 49,5%, 33,6%, 9,7%, 4,4%, 1,8% e 1,0%, respectivamente.

Mapeamento de QTLs associados à produção de frutos e sementes em híbridos de Citrus Sunki vs. Poncirus trifoliata

O grupo dos citros apresenta acentuada juvenilidade manifestada pela incapacidade de florescimento, vigor e formação de espinhos. No caso da laranja 'valência', os híbridos de trifoliata, utilizados como porta-enxertos, induzem maior precocidade e produtividade. O número de sementes do fruto (NSF) constitui importante característica da variedade candidata a porta-enxerto de citros. O presente estudo teve como objetivo detectar QTLs associados às características número de frutos por planta (NF) e número de sementes por fruto em uma progênie F1 derivada de um cruzamento entre Citrus sunki e Poncirus trifoliata 'Rubidoux'. Os grupos de ligação (GL) dos parentais foram obtidos usando a estratégia 'pseudotestcross' e marcadores do tipo RAPD. A contagem do número de frutos por planta e o número médio de sementes por fruto foi realizada usando 80 indivíduos da progênie. A detecção dos QTLs foi realizada pelo método de mapeamento por intervalo composto utilizando o programa QTLCartographer. Foram detectados um QTL associado à frutificação e um QTL ligado ao número de sementes situados no GL 4 e GL 5 no mapa de P. trifoliata, respectivamente.

Agricultura de precisão: mapeamento da produtividade em pomares cítricos usando geoestatística

A variabilidade espacial de produtividade e tamanho de frutos foi avaliada em pomares de laranja irrigados e não irrigados, localizados no município de Luiz Antônio - SP, utilizando-se de geoestatística. Através dos mapas de krigagem, podem-se determinar as áreas de alta e baixa produtividade dos talhões. Verificou-se maior variabilidade para produtividade e tamanho de frutos nas quadras irrigadas e não irrigadas. Portanto, a geoestatística mostrou-se uma ferramenta extremamente útil para auxiliar em Programas de Agricultura de Precisão.

Mapeamento das interações proteína-ligante através de técnicas de RMN de ¹H utilizando detecção do ligante

NMR is a valuable screening tool for the binding of ligands to proteins providing structural information on both protein and ligands and is thus largely applied to drug-discovery. Among the recent NMR techniques to probe weak binding protein-ligand complexes we have critically evaluated the advantages and disadvantages of STD (Saturation Transfer Difference), WaterLOGSY (Water Ligand Observation with Gradient Spectroscopy), NOE pumping and DOSY-NOESY (Diffusion-Ordered NOESY) using a mixture of BSA (bovine serum albumin) plus salicylic acid, caffeine, citric acid, adipic acid and D-glucose.

Emprego da fluorescência de raios X por dispersão de energia para o mapeamento de troncos de árvores em Campinas, São Paulo

Dendrochemistry is based on the determination of elements retained in tree rings, which can be useful to characterize environmental occurrences. This work shows elemental mappings obtained by EDXRF of the cross section of a tree stem. The tree is originated from a polluted area in Campinas, São Paulo. Some profiles, as the sulfur one, show variations that can be attributed to external contributions, whereas the silicon one can be inferred to a protection defense natural mechanism. Besides being simultaneous and multielementar, the main advantages here are its performance through a non-destructive sample treatment and the ease of operation of XRF equipments.

Mapeamento de genes de resistência quantitativa a Puccinia polysora em milho

Este trabalho objetivou identificar marcadores microssatélites ligados a genes de resistência a Puccinia polysora e verificar o efeito fenotípico destes nas variáveis monocíclicas número e comprimento de lesão. Foram utilizadas duas linhagens (Z-95 e Z-93) contrastantes em níveis de resistência à doença, o híbrido (Z-95 x Z-93) e uma população F2 obtida da autofecundação deste. Esses indivíduos foram fenotipados para resistência à doença em dois ensaios a campo e genotipados para 142 marcadores microssatélites. Para agilizar a genotipagem, o método de análise de segregantes agrupados (ASA) foi utilizado. Marcadores potencialmente ligados a genes de resistência identificados por este método foram utilizados para genotipar 165 indivíduos segregantes e confirmar a existência de ligação. Dois marcadores, Phi 65 e Phi 28, ambos no cromossomo 9, mostraram-se significativamente associados (p<0,000001 e p<0,000078, respectivamente) a um QRL (locos de resistência quantitaviva) a P. polysora. A associação entre QRL e marcadores explicou, respectivamente, 12,9% e 5,10% da variação fenotípica para resistência. Em um terceiro ensaio em casa de vegetação, 94 plantas foram inoculadas com suspensão de uredósporos e avaliadas 15 dias após a inoculação quanto ao número de lesões e o comprimento de dez lesões. Estas plantas foram genotipadas com os marcadores Phi 65 e Phi 28. Somente Phi 65 mostrou-se significativamente associado (P< 0,000032) à redução no número de lesões. Nenhum marcador mostrou associação significativa com a variável comprimento de lesão. Por estarem ligados ao mesmo marcador, sugere-se que o QRL identificado nos ensaios a campo seja o mesmo identificado em casa de vegetação.

Análise de restrição de DNA ribossomal amplificado (ARDRA) pode diferenciar Fusarium solani f. sp. phaseoli de F. solani f. sp. glycines

Métodos moleculares têm sido utilizados para caracterizar a diversidade entre isolados de Fusarium spp. patogênicos e não patogênicos a uma cultura e, para determinar relações genéticas entre formae speciales. Testes de patogenicidade realizados em soja (Glycine max) e feijoeiro (Phaseolus vulgaris) com 17 isolados de Fusarium solani não demonstraram especificidade de hospedeiros. Utilizou-se a técnica ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis) para analisar a região ITS1 - 5,8S rDNA - ITS2, amplificada com os primers ITS5 e ITS4. Os produtos amplificados foram digeridos com as enzimas de restrição Hae III e Msp I. Os padrões de bandas gerados pela digestão com a enzima Hae III permitiram diferenciar três grupos entre os isolados de F. solani, sendo um grupo específico para isolados de F. solani f. sp. phaseoli com 100% de similaridade entre os 11 isolados. Entre os isolados de F. solani f. sp glycines foram observados dois padrões distintos de restrição. A técnica de ARDRA utilizando a enzima Hae III apresenta, portanto, potencial para utilização como um marcador para diferenciação entre as formae specialesphaseoli e glycines, dentro do complexo F. solani.

Mapeamento de genes de resistência do feijoeiro à ferrugem, antracnose e mancha-angular usando marcadores RAPD

A organização de diferentes genes de resistência da cultivar Ouro Negro de feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris) à ferrugem, antracnose e mancha-angular foi estudada com o auxílio de marcadores moleculares. Uma população de 154 linhas endogâmicas recombinantes (RIL's) obtidas do cruzamento entre as cultivares Ouro Negro e Rudá foram inoculadas com sete raças fisiológicas de Uromyces appendiculatus, três de Colletotrichum lindemuthianum, e quatro de Phaeoisariopsis griseola. Amostras de DNA de cada uma das RIL's foram amplificadas via PCR utilizando 70 diferentes primers. A análise da segregação da resistência à ferrugem, antracnose e mancha-angular na população de 154 RIL's revelou diferentes modos de herança para a resistência a cada uma das raças fisiológicas. A análise de ligação genética revelou que os diferentes genes de resistência à ferrugem e à antracnose estão no mesmo grupo de ligação. Os genes de resistência à mancha-angular também foram mapeados juntos, porém em outro grupo de ligação. Verificou-se neste trabalho que a utilidade dos marcadores RAPD, previamente identificados como ligados a genes de resistência do feijoeiro a doenças foi restrita. Apenas cinco dos 38 marcadores moleculares testados foram validados na população de RIL's como ligados aos genes de resistência à ferrugem e à antracnose. Três novos marcadores (OBA16(669) e OBA16(583) a 10,4 cM em acoplamento e OAD9(3210) a 13,9 cM em repulsão) ligados ao bloco gênico de resistência da cultivar Ouro Negro à mancha-angular foram identificados.

Técnica de restrição hídrica: efeito sobre Acremonium strictum, protrusão de sementes e obtenção de sementes de milho infetadas

Este experimento objetivou a obtenção de sementes de milho (Zea mays) portadoras de Acremonium strictum, utilizando-se técnica de restrição hídrica e visando sua utilização posterior em estudos sobre a interação patógeno - hospedeiro. O trabalho constou de avaliações de efeitos da adição de manitol, NaCl e KCl nos potenciais de -0,48; -0,6; -0,8; -1,0; -1,2 e -1,4 MPa ao meio extrato de malte-ágar (MEA) sobre o crescimento micelial, textura de micélio, forma marginal da colônia, pigmentação e esporulação in vitro de colônias de A. strictum, bem como sobre o percentual de protrusão de radículas de sementes de milho. Foi avaliada também a correlação entre diferentes períodos de exposição das sementes à colônia do fungo e sua incidência em sementes desinfestadas ou não com NaClO 1% por 2 min. A taxa de crescimento micelial de A. strictum foi estimulada em meio MEA + manitol (-0,6 a -1,4 MPa) e a morfologia típica de colônias do patógeno em meio MEA acrescido com manitol, NaCl e KCl diferiu dos padrões apresentados no controle (-0,48 MPa). A esporulação do fungo foi estimulada pelo manitol nos potenciais -0,8 a -1,4 MPa, aplicados ao meio de cultivo padrão. As menores percentagens de protrusão radicular em sementes de milho incubadas por até cinco dias foram observadas em MEA + manitol (-1,4 MPa) e MEA + NaCl (-1,2 e -1,4 MPa). No entanto, verificou-se efeito fitotóxico do NaCl sobre a germinação das sementes. Por meio da técnica de restrição hídrica foi possível obter até 36% de sementes de milho infetadas por A. strictum.

Caracterização de uma população de cacaueiro para mapeamento de genes de resistência à vassoura-de-bruxa e podridão-parda

O cacaueiro (Theobroma cacao) é alvo de diversas enfermidades, sendo que a podridão-parda, causada por Phytophthora spp. é a principal delas mundialmente. Entretanto, no Brasil, a vassoura-de-bruxa causada por Crinipellis perniciosa, é a mais devastadora. A busca de fontes de resistência às doenças é a etapa básica para programas de melhoramento genético e, nesse sentido, este estudo objetivou caracterizar quantitativamente uma progênie oriunda do cruzamento entre os clones SIC-864 e CCN-51, dois genótipos contrastantes para diversas características, inclusive para resistência à vassoura-de-bruxa e podridão-parda. Foram avaliados em condições de campo o número médio de frutos por planta por ano, porcentagem de frutos sadios, porcentagem de frutos com vassoura-de-bruxa, porcentagem de frutos com podridão-parda, número médio de vassouras vegetativas por planta por ano e número médio de vassouras de almofada floral por planta por ano, durante um período de quatro anos. As estatísticas descritivas da produtividade e da resistência a doenças foram calculadas considerando os valores máximo, médio e mínimo, o desvio padrão, o coeficiente de variação, e a distribuição da freqüência. O coeficiente de repetibilidade foi calculado para estimar a acurácia da variação fenotípica por efeitos ambientais pelos métodos da análise de variância, componentes principais e análise estrutural. Foi demonstrado o caráter segregante dessa progênie para resistência à vassoura-de-bruxa e à podridão-parda e para outras características, mostrando a utilidade da população para estudos de mapeamento genético utilizando marcadores moleculares, visando identificar genes de resistência e "quantitative trait loci" (QTLs) dissimilares dos encontrados no clone Scavina-6, tradicionalmente usado em programas de melhoramento genético do cacaueiro.

Desenvolvimento de marcadores moleculares para análogos a genes de resistência em Arachis spp. silvestres

O maior grupo de genes de resistência de plantas já clonados codifica para proteínas com um sítio de ligação a nucleotídios (NBS) na região N-terminal, e um domínio rico em repetições de leucina (LRR) na região C-terminal. Genes desta classe conferem resistência a diversos patógenos incluindo vírus, bactérias, fungos e nematóides. Para diferentes espécies do gênero Arachis, primers de "polymerase chain reaction" (PCR) degenerados foram construídos para a região NBS, e o produto de tradução putativo indicou similaridade com proteínas de resistência conhecidas sendo denominados análogos a genes de resistência (RGAs). Doze destes RGAs foram utilizados para o desenvolvimento de marcadores moleculares baseados em seus padrões de hibridização com DNA de Arachis spp. digerido com enzimas de restrição. Inicialmente, avaliou-se o polimorfismo de cada RGA como sonda nos parentais de uma população de mapeamento, contrastantes quanto à resistência as manchas foliares e nematóides das galhas, e no híbrido F1. Os RGAs, mesmo isolados de espécies diferentes do gênero Arachis apresentaram homologia com o DNA das espécies testadas, além de apresentarem múltiplas cópias e alto polimorfismo na progênie F2. Todas estas características tornam estes RGAs marcadores moleculares altamente informativos, sendo que alguns apresentaram segregação em "clusters" na F2, indicando que seus locos estão ligados. Estes marcadores serão incluídos em um mapa genético de Arachis spp., o que será de grande utilidade para os programas de melhoramento do amendoim (Arachis hypogaea) cultivado.

Integração de pAN7-1 no genoma de Magnaporthe grisea mediada por enzima de restrição

Visando explorar a mutagênese insercional em Magnaporthe grisea, foram avaliadas a transformação dos protoplastos obtidos após adequação do protocolo e a eficiência da integração de pAN7-1 no genoma do ascomiceto na presença da enzima de restrição Hind III. Os protoplastos de M. grisea I-22 foram prontamente transformados para a resistência à higromicina. Quando o vetor linearizado com Hind III foi usado para transformar o fungo na presença de Hind III, a eficiência de transformação foi 1,1 a 8,1 vezes superior ao tratamento sem a adição da enzima. No geral, a melhor concentração de Hind III foi 5 unidades/reação de transformação. Tal concentração promoveu a produção média de 332 transformantes/µg de pAN7-1/10(7) protoplastos. A presença do gene de seleção hph no genoma de 18 indivíduos resistentes à higromicina foi confirmada por PCR.

Geoestatística como metodologia para estudar a dinâmica espaço-temporal de doenças associadas a Colletotrichum spp. transmitidos por sementes

Objetivou-se no presente trabalho caracterizar o progresso espaço-temporal da severidade da antracnose do feijoeiro comum e da ramulose do algodoeiro por meio da Geoestatística. Os experimentos foram conduzidos no campo, durante o período das águas, em diferentes épocas. Sementes inoculadas pelo método da restrição hídrica foram semeadas no centro de parcelas experimentais constituindo fonte de inóculo do tipo ponto. Foram realizadas semanalmente seis avaliações da severidade das doenças com base em escalas de notas. Pelos modelos de semivariograma isotrópicos esféricos e gaussianos ajustados aos dados, verificou-se o padrão de distribuição agregado e a dependência espacial de ambos os patossistemas. Com o mapeamento da severidade das doenças pelo método da krigagem ordinária em blocos, verificou-se menor severidade das doenças nos primeiros estádios, com aumento gradual ao longo do tempo. A antracnose apresentou formação inicial de focos de inóculo secundário, além do foco com inóculo inicial, que coalesceram com o tempo. A severidade da ramulose diminuiu gradualmente de forma radial e contínua do centro da parcela para as extremidades, com maior capacidade de infecção de plantas vizinhas, quando comparada à antracnose, possivelmente pela maior agressividade do patógeno e hábito de crescimento arbustivo do algodoeiro.

Potencial do uso da restrição hídrica em testes de sanidade de sementes de algodoeiro

Nos testes de sanidade, realizados por meio dos métodos de incubação em papel de filtro e em meio agarizado, a germinação rápida das sementes dificulta a identificação dos fungos e pode comprometer a validade desses métodos. Para impedir ou reduzir a germinação de sementes de espécies dicotiledôneas, o uso de 2,4-D (sal de sódio) tem sido a alternativa disponível havendo, no entanto, questionamentos sobre este composto por inúmeras razões, inclusive o aspecto toxicológico. Neste trabalho, o objetivo foi estudar a viabilidade do uso da restrição hídrica como recurso para reduzir a germinação das sementes em substituição ao 2,4-D. Foram utilizados os restritores hídricos manitol e Cloreto de sódio, nos potenciais -0,6, -0,8, -1,0 e -1,2 MPa, sendo avaliados seus efeitos sobre a germinação das sementes, comprimento de plântulas e crescimento micelial in vitro dos principais fungos associados a sementes de algodoeiro e seu desenvolvimento sobre as sementes no teste de incubação em papel de filtro. A restrição hídrica proporcionada pelos solutos e potenciais osmóticos testados foi capaz de reduzir a germinação e o comprimento das plântulas em níveis considerados satisfatórios para a análise sanitária de sementes de algodoeiro, além de não interferir na recuperação dos principais fungos sobre as sementes no teste de papel de filtro, revelando-se desta forma como uma alternativa eficaz em substituição ao uso do 2,4-D. O crescimento micelial dos fungos em meio agarizado foi reduzido nos potenciais osmóticos a partir de -0,6 MPa. A recuperação dos fungos fitopatogênicos através do teste de incubação em papel de filtro não foi afetada pelo método da restrição hídrica.