The analysis of large scale data taken from the world groundnut (Arachis hypogaea L.) germplasm collection I. Two-way quantitative data

Data associated with germplasm collections are typically large and multivariate with a considerable number of descriptors measured on each of many accessions. Pattern analysis methods of clustering and ordination have been identified as techniques for statistically evaluating the available diversity in germplasm data. While used in many studies, the approaches have not dealt explicitly with the computational consequences of large data sets (i.e. greater than 5000 accessions). To consider the application of these techniques to germplasm evaluation data, 11328 accessions of groundnut (Arachis hypogaea L) from the International Research Institute for the Semi-Arid Tropics, Andhra Pradesh, India were examined. Data for nine quantitative descriptors measured in the rainy and post-rainy growing seasons were used. The ordination technique of principal component analysis was used to reduce the dimensionality of the germplasm data. The identification of phenotypically similar groups of accessions within large scale data via the computationally intensive hierarchical clustering techniques was not feasible and non-hierarchical techniques had to be used. Finite mixture models that maximise the likelihood of an accession belonging to a cluster were used to cluster the accessions in this collection. The patterns of response for the different growing seasons were found to be highly correlated. However, in relating the results to passport and other characterisation and evaluation descriptors, the observed patterns did not appear to be related to taxonomy or any other well known characteristics of groundnut.

The analysis of large scale data taken from the world groundnut (Arachis hypogaea L.) germplasm collection. II. Two-way data with mixed data types

As a sequel to a paper that dealt with the analysis of two-way quantitative data in large germplasm collections, this paper presents analytical methods appropriate for two-way data matrices consisting of mixed data types, namely, ordered multicategory and quantitative data types. While various pattern analysis techniques have been identified as suitable for analysis of the mixed data types which occur in germplasm collections, the clustering and ordination methods used often can not deal explicitly with the computational consequences of large data sets (i.e. greater than 5000 accessions) with incomplete information. However, it is shown that the ordination technique of principal component analysis and the mixture maximum likelihood method of clustering can be employed to achieve such analyses. Germplasm evaluation data for 11436 accessions of groundnut (Arachis hypogaea L.) from the International Research Institute of the Semi-Arid Tropics, Andhra Pradesh, India were examined. Data for nine quantitative descriptors measured in the post-rainy season and five ordered multicategory descriptors were used. Pattern analysis results generally indicated that the accessions could be distinguished into four regions along the continuum of growth habit (or plant erectness). Interpretation of accession membership in these regions was found to be consistent with taxonomic information, such as subspecies. Each growth habit region contained accessions from three of the most common groundnut botanical varieties. This implies that within each of the habit types there is the full range of expression for the other descriptors used in the analysis. Using these types of insights, the patterns of variability in germplasm collections can provide scientists with valuable information for their plant improvement programs.

Peanut stripe potyvirus resistance in peanut (Arachis hypogaea L.) plants carrying viral coat protein gene sequences

Peanut (Arachis hypogaea L.) lines exhibiting high levels of resistance to peanut stripe virus (PStV) were obtained following microprojectile bombardment of embryogenic callus derived from mature seeds. Fertile plants of the commercial cultivars Gajah and NC7 were regenerated following co-bombardmentwith the hygromycin resistance gene and one of two forms of the PStV coat protein (CP) gene, an untranslatable, full length sequence (CP2) or a translatable gene encoding a CP with an N-terminal truncation (CP4). High level resistance to PStV was observed for both transgenes when plants were challenged with the homologous virus isolate. The mechanism of resistance appears to be RNA-mediated, since plants carrying either the untranslatable CP2 or CP4 had no detectable protein expression, but were resistant or immune (no virus replication). Furthermore, highly resistant, but not susceptible CP2 T0 plants contained transgene-specific small RNAs. These plants now provide important germplasm for peanut breeding, particularly in countries where PStV is endemic and poses a major constraint to peanut production.

Near infrared reflectance as a rapid and inexpensive surrogate measure for fatty acid composition and oil content in peanuts (Arachis hypogaea L.)

The fatty acid composition of ground nuts (Arachis hypogaea L.) commonly known as peanuts, is an important consideration when a new variety is being released. The composition impacts on nutrition and, importantly, self-life of peanut products. To select for suitable breeding material, it was necessary to develop a rapid, non-derstructive and cost-efficient method. Near infrared spectroscopy was chosen as that methodology. Calibrations were developed for two major fatty-acid components, oleic and linoleic acids and two minor components, palmitic and stearic acids, as well as total oil content. Partial least squares models indicated a high level of precision with a squared multiple correlation coefficient of greater than 0.90 for each constitutent. Standard errors for prediction for oleic, linoleic, palmitic, stearic acids and total oil content were 6.4%, 4.5%, 0.8%, 0.9% and 1.3% respectively. The results demonstrated that reasonable calibrations could be developed to predict oil composition and content of peanuts for a breeding programme.

SSR analysis of cultivated groundnut (Arachis hypogaea L.) germplasm resistant to rust and late leaf spot diseases

Cultivated groundnut (Arachis hypogaea L.) is an agronomically and economically important oilseed crop grown extensively throughout the semi-arid tropics of Asia, Africa and Latin America. Rust (Puccinia arachidis) and late leaf spot (LLS, Phaseoisariopsis personata) are among the major diseases causing significant yield loss in groundnut. The development of varieties with high levels of resistance has been constrained by adaptation of disease isolates to resistance sources and incomplete resistance in resistant sources. Despite the wide range of morphological diversity observed in the cultivated groundnut gene pool, molecular marker analyses have thus far been unable to detect a parallel level of genetic diversity. However, the recent development of simple sequence repeat (SSR) markers presents new opportunities for molecular diversity analysis of cultivate groundnut. The current study was conducted to identify diverse disease resistant germplasm for the development of mapping populations and for their introduction into breeding programs. Twenty-three SSRs were screened across 22 groundnut genotypes with differing levels of resistance to rust and LLS. Overall, 135 alleles across 23 loci were observed in the 22 genotypes screened. Twelve of the 23 SSRs (52%) showed a high level of polymorphism, with PIC values ≥0.5. This is the first report detecting such high levels of genetic polymorphism in cultivated groundnut. Multi-dimensional scaling and cluster analyses revealed three well-separated groups of genotypes. Locus by locus AMOVA and Kruskal-Wallis one-way ANOVA identified candidate SSR loci that may be valuable for mapping rust and LLS resistance. The molecular diversity analysis presented here provides valuable information for groundnut breeders designing strategies for incorporating and pyramiding rust and late leaf spot resistances and for molecular biologists wishing to create recombinant inbred line populations to map these traits.

Carbon-13 NMR studies of lipid mobilization pattern in germinating groundnut (Arachis hypogaea L.) seeds

The products of lipid mobilization in groundnut (Arachis hypogaea L.) seeds as a function of time immediately after imbibition are monitored by 13C NMR. Different parts of the embryonic axis, namely,the radicle, hypocotyl, and plumule, exhibit characteristic time dependent 13C NMR spectra observed at 24-h intervals after imbibition. The various stages in the transformation of storage lipids present in different parts of the embryonic axis are clearly demonstrated. The transformaton of storage lipids is completed first in the radicle followed by the hypocotyl and finally the plumule. A mechanism of the transformation of the storage lipids is discussed.

Peanut agglutinin from callus and cell suspension cultures of Arachis hypogaea L

Synthesis of peanut agglutinin was induced in callus and cell suspension cultures of cotyledons of peanut (Arachis hypogaea L.). The lectin was synthesised in cultures through several passages. Biosynthesis of peanut agglutinin was regulated by the type and concentration of exogenous growth regulators and was positively correlated to the growth of the cultures,indicating that the agglutinin may have a role to play during cell growth. Movement of agglutinin from the cells into the medium not only facilitated easy isolation of the lectin but also provided a clue that it may probably serve as a defence molecule. The synthesized lectin purified from culture, was found to be biologically active, and was found to be comparable with the lectin from seeds, in terms of its electrophoretic mobility.

In vitro regeneration from immature cotyledon explant and protein profile changes during organogenesis in groundnut (Arachis hypogaea L.)

Complete plants were regenerated from in vitro cultured immature cotyledon segments of groundnut (Arachis hypogaea L. cv. TMV-7) by organogenesis. Callus cultures were best Initiated from immature cotyledon segments on MS (Murashige and Skoog) salts containing B5 vitamins supplemented with indole-3-acetic acid (IAA) and alpha -naphthalene acetic acid (NAA; 4.0 mg L-1) and kinetin (KIN; 0.5 L-1). Calluses were transferred to a medium containing KIN (2.0 mg L-1) and IAA and NAA (0.5 mg L-1) for shoot Initiation. The regenerated shoots were transferred to a medium containing Indole-3-butyric acid (IBA; 2.0 mg L-1) and KIN (0.2 mg L-1) for developing roots. In vitro produced plantlets developed sucessfully, matured, and set seed. The protein profiles [sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)] of callus, callus with shoot, and callus with shoot and root showed differences.

Estudio del efecto de diferentes densidades de siembra sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo del mani (Arachis hypogaea L.)

El presente trabajo se planificó con la finalidad de determinar el efecto de diferentes densidades de siembra (86,667 plantas/ha tratamiento A 100,000 plantas/ha tratamiento B 111,111 plantas/ha tratamiento C; 114 286 plantas/ha tratamiento D 125,000 plantas/ha tratamiento E y 133,333 plantas/ha tratamiento F) sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo del maní, bajo las condiciones ecológicas de la finca la Concepción, Nagarote León. El ensayo se estableció en la época de postrera de 1999, utilizándose un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones, encontrándose que la variable altura de planta presentó diferencias significativas a los 30, 45, 60 y 75. El diámetro del tallo y número de hojas por planta presentaron diferencias significativas a los 45, 60 y 75 días después de la siembra. De las variables evaluadas para el rendimiento y sus principales componentes solamente se encontró diferencias significativas para el número de frutos por planta, número de nódulos por planta, número de plantas por metro cuadrado y rendimiento de granel efecto de los tratamientos para las variables número de semillas por fruto y peso de mil granos resultó ser no significativo. Así mismo se observó, que de las seis densidades de siembra evaluadas, la que dio el mayor rendimiento fue la de 125,000 plantas/ha y cuando la densidad de siembra se incrementa por encima de esta el rendimiento de grano disminuye.

Determinación del período crítico de competencia de malezas en el cultivo del maní (Arachis hypogaea L.) variedad Georgia runner

El presente trabajo se planificó con la finalidad de determinar el periodo crítico de competencia de malezas sobre el rendimiento del cultivo del maní (Arachis hypogaea L.) variedad Georgia Runner, para lo cual se incluyeron tratamientos enmalezados y limpios (hasta los 15, 30, 45, 60, 75 y 100 días después de la siembra) bajo las condiciones ecológicas de la finca La Concepción, Nagarote León. El ensayo se estableció en la siembra de postrera de 1999, utilizándose un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. El resultado estadístico realizado a la variable de rendimiento mostró diferencias significativas entre los tratamientos evaluados, alcanzándose el mayor rendimiento con el tratamientos 12 (limpio hasta los 100 dds) con 2 281.3 kg/ha y sin diferencias significativas con el tratamiento 10 (limpio hasta los 60 dds) con 2 262.5 kg/ha y el tratamiento 11 (limpio hasta los 75 dds) con 2 275 kg/ha y los rendimientos más bajos se alcanzaron en el T6 (enmalezado hasta los lOO dds) con 562.5 kg/ha y el tratamiento 7 (limpio hasta los 15 días) con 600 kg/ha. Así mismo, se llegó a la conclusión de que el período crítico de competencia de maleza para el cultivo del maní se inicia a partir de los 15 y termina hasta los 60 días después de la siembra.

Evaluación de niveles de fertilización química en el cultivo del maní (Arachis hypogaea L.) su incidencia en el rendimiento y calidad de la cosecha

El presente trabajo se realizó con el propósito de evaluar niveles de fertilización de nitrógeno, fósforo, potasio como elementos mayores y azufre, calcio y boro como elementos menores sobre el crecimiento, rendimiento y calidad del cultivo del maní utilizando la variedad George Runner la cual comprende un ciclo de 120-130 días bajo las condiciones ecológicas de la finca San José, León. El ensayo se estableció en la época de postrera del año 2000 utilizándose un diseño de bloques completos al azar con 6 tratamientos y 6 repeticiones; Encontrándose que la variable altura de planta no presento diferencias significativas a los 35 y 50 días, pero si se encontraron diferencias significativas a los 65 y 80 días después de la siembra, encontrándose que en esta última evaluación el tratamiento C (fertilización edáfica máxima más foliar) fue el que obtuvo la mayor altura con 41.6 cm. El diámetro del tallo presento diferencias significativas en todas las evaluaciones realizadas, en el cual a los 80 dds el tratamiento A (fertilización edáfica mínima más foliar) fue el que obtuvo el mayor diámetro con 4.9 mm. Para el número de hojas por planta se encontraron diferencias significativas en todas las evaluaciones realizadas, encontrándose que en la última evaluación el tratamiento C (fertilización edáfica máxima más foliar) obtuvo el mayor número de hojas con 286. De las variables evaluadas para el rendimiento y sus principales componentes se encontró diferencias significativas para el número de cápsulas en el cual el tratamiento C obtuvo el mayor número de cápsulas por planta con 139 y en el rendimiento de grano el tratamiento C fue el que obtuvo el mayor rendimiento con 4297 kg/ha.

Determinación del período crítico de control de malezas en el cultivo de maní (Arachis hypogaea L.) variedad Georgia runner

El presente trabajo se estableció con el propósito de determinar el período crítico de control de malezas en el cultivo del maní (Arachis hypogaea L.) variedad Georgia Runner. Se incluyeron tratamientos enmalezados y limpios (hasta los 15, 30, 45, 60, 75 y 100 días después de la siembra) bajo las condiciones ecológicas de la finca La Concepción, Nagarote León. El ensayo se estableció en postrera de 1999, utilizándose un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. El rendimiento de maní mostró diferencias significativas entre tratamientos. En los tratamientos enmalezados hasta, el mayor rendimiento se obtuvó cuando el cultivo se mantuvo enmalezado hasta los 15 días después de la siembra (dds). En los períodos de control de malezas, los mayores rendimientos se obtuvieron cuando las malezas se controlaron hasta los 60, 75 y 100 dds. El período crítico de control de malezas en el cultivo de maní se inicia a partir de los 15 días después de la siembra (dds) y termina hasta los 60 dds.

Efecto del espaciamiento entre matas y niveles de fósforo (P205) en el rendimiento de grano del maní (Arachis hypogaea L)

Con el propósito de encontrar la distancia de siembra entre matas y el nivel optimo de fertilizante fosfórico que permitiera obtener altos rendimientos de maní, se realizo el experimento: "Efecto del espaciamiento entre matas y niveles de fósforo (P2O5) en el rendimiento de grano de maní. (Arachis hypogaea L.)", en el campo experimental de la Escuela Nacional de Agricultura y Ganadería. Se estableció la siembra el día 11 de Julio de 1968, habiéndose cosechado 95 días después. Durante el ciclo vegetativo de las plantas se registraron caracteristicas agronomicas, ademas, del rendimiento de capsula, dias a la floracion, altura de plantas, enfermedades, peso de 100 capsulas, numero de semillas en 100 capsulas, numero de granos por onza, porcentaje de grano y madurez. En este experimento se uso el diseño de bloques al azar con arreglo de parcelas en franjas, por ser este el que se ajustaba a los propósitos y ademas ofrecía mayores ventajas en cuanto al manejo de las plantas en el campo. La respuesta a los niveles de fósforo (P2O5) y a las distancias de siembra mostró tendencia cuadrática, a esta se adecuo la ecuación del caso para así determinar el nivel optimo de fertilizante fosfórico que resulto ser 155 kilogramos por hectárea. La distancia de siembra con la que se obtuvieron los mayores rendimientos fue de 10 centímetros. Se observo que el nivel de 155 kilogramos de P2O5 por hectárea duplico los rendimientos de capsula-

Uso de eptam y vernam en el control de coyolillo (Cyperus rotundus L) en mani (Arachis hypogaea L)

En terrenos de la Escuela Nacional de Agricultura y Ganadería, se llevo a efecto durante los meses de Agosto de 1973 a Enero de 1974, un experimento para evaluar la acción de dos herbicidas del grupo tiocarbamato a diferentes dosis de aplicación, para el control de coyolillo, (Cyperus rotundus L.) en el cultivo del maní (Arachis hypogaea L.). Los herbicidas usados fueron Eptam 6E (EPTC) en dosis de 1,2 y 3 kilogramos de ingrediente activo por hectárea y Vernam 6E (Vernolate)en dosis de 2,3 y 4 kilogramos de ingrediente activo por hectárea. Se incluyo un tratamiento de control mecánico y otro de libre crecimiento de malezas. El diseño usado fue de bloques al azar con cuatro repeticiones. Se cuantificaron los siguientes datos: germinación del maní a los 15 días; daño fito-tóxico en el cultivo a los 15 días; recuento de coyolillo y otras malezas a los 20, 40 y 60 días de la siembra con un área muestral de un pie cuadrado: producción (peso de la capsula más el grano). El cultivo no dispuso de las condiciones óptimas para una respuesta satisfactoria, resultando una baja productividad en la cosecha, aún tomando en cuenta que esta se evaluo tomando el peso de la cápsula más el grano. En lo referente a la germinación del maní, se observaron diferencias significativas entre las parcelas tratadas y no tratadas químicamente. El herbicida que más afecto la germinación fue Eptam en dosis de 3 kilogramos de ingrediente activo por hectárea con un 78,51% de germinación. Vernam en dosis de 2 kilogramos de ingrediente activo por hectárea, afecto menos la germinación con un 92,56% de germinación en las parcelas tratadas. Eptam en la misma dosis de 3 kilogramos por hectárea de ingrediente activo, causó un 40% de daño fitotóxico en el cultivo, las dosis de Vernam no mostraron diferencias significativas entre si para daño fitotóxico. La dosis de Vernam a 2 kilogramos por hectárea de ingrediente activo, causo un daño fitotóxico de 8,48%. En el control de coyolillo, se detectaron significancias estadísticas para los tratamientos y se determinaron los posibles efectos residuales de los herbicidas en base al desarrollo de la población de coyolillo dentro del ciclo del cultivo. El mayor rendimiento fue obtenido con el tratamiento control mecánico con una producción equivalente a 2014,89 kilogramos por hectárea no mostrando diferencias estadísticas con el Vernam 4 kilogramos de ingredientes activo por hectárea, aunque la producción de éste último no se puede considerar óptima (1832,92 kilogramos por hectárea). En producción, se detectó diferencia significativa entre Vernam y Eptam, en desventaja para Eptam, con producciones abajo de los 1173 kilogramos por hectárea. El tratamiento de libre crecimiento resultó igual estadísticamente al tratamiento de Eptam a 3 kilogramos de ingrediente activo por hectárea. De los resultados concluimos lo siguiente: 1) El tratamiento químico afecta la germinación a las diferentes dosis de los productos, aunque en el caso de Vernam 4 kilogramos ingrediente activo por hectárea, a niveles aceptables. 2) El daño fitotóxico en el cultivo comparado con los rendimientos, puede ser soportado por la planta hasta en un 16,66% tomando en cuenta el resultado con Vernam a 4 kilogramos de ingrediente activo por hectárea que sufrió ese daño y reflejo la mejor producción junto con el tratamiento de control mecánico. 3) El herbicida que mejor controló coyolillo en las condiciones del experimento, fue Vernam 4 kilogramos de ingrediente activo por hectárea. Es de hacer notar que la mayor producción la reflejó el tratamiento control mecánico, aunque no resultó diferente estadísticamente al tratamiento Vernam 4 kilogramos de ingrediente activo por hectárea. El uso de Eptam no es aconsejable en maní por su efecto negativo en la producción, resultado de un control a un nivel no satisfactorio del coyolillo, su efecto en la germinación del maní y sus daños marcadamente fitotóxicos para el cultivo. En futuras experiencias se podría probar la aplicación de Vernam 4 kilogramos de ingrediente activo por hectárea de presiembra incorporado, combinada con labor mecánica después de los veinte días y antes de los cuarenta a partir de la siembra, que coincidiría con la disminución del efecto herbicida y el inicio de floración y fructificación del maní, labor que controlaría la maleza y al mismo tiempo ayudaría a la penetración del cinofero. Es indispensable aplicar herbicida para hoja ancha.

Determinação de atividade antioxidante, compostos fenólicos totais e teor de resveratrol em cinco cultivares brasileiras de Arachis hypogaea L. com a utilização de duas metodologias extrativas

O amendoim A. hypogaea L. é a quarta oleaginosa mais consumida no mundo e suas sementes são altamente energéticas, com grandes quantidades de lipídios, proteínas, vitaminas e carboidratos. Diversas atividades farmacológicas já foram observadas em extratos de raízes, folhas e sementes, sendo a principal delas a atividade antioxidante. Neste trabalho, foi realizada a comparação entre duas metodologias (por maceração e assistida por micro-ondas) para a extração de compostos antioxidantes, incluindo o resveratrol. Também foi realizada a comparação entre extratos de diferentes órgãos de cultivares brasileiras (IAC 886, IAC Caiapó, IAC Tatu ST, IAC 8112 e IAC 99-1) quanto à atividade antioxidante, por DPPH, ao teor de compostos fenólicos, por Folin-Ciocalteu, e ao teor de resveratrol, por HPLC. Por fim, foram estabelecidos protocolos de cultura de tecidos para explantes de sementes, visando à produção de calos e plantas in vitro para posterior dosagem de compostos de interesse, tendo em vista a possibilidade de modulação das condições in vitro. As melhores condições determinadas para a extração por maceração de antioxidantes de A. hypogaea foram 80% de etanol em água como solvente, trituração com almofariz e pistilo, 50 mL solvente por grama de material vegetal seco, 120 minutos de incubação e dois estágios de extração. As melhores condições para a extração de resveratrol assistida por micro-ondas foram o uso de 37 mL de solvente/g material vegetal seco, com agitação de 1200 rpm por 15 minutos, a 37C. De uma maneira geral, os extratos de raízes e oriundos de micro-ondas apresentaram maior atividade antioxidante (até 92,36 2,71%), teor de compostos fenólicos (até 54,15 1,39 mg EAG/g extrato) e teor de resveratrol (até 1,614 0,356 mg/g extrato). Dentre as cultivares estudadas, IAC Tatu e IAC 99-1 foram as que apresentaram os teores mais elevados. Brotos e calos friáveis foram obtidos a partir de cotilédones, eixos embrionários e folíolos embrionários cultivados em meios suplementados com BAP e picloram, respectivamente.