Stay-green: a potentiality in plant breeding / Stay-green: uma potencialidade no melhoramento genético de plantas

Looking at the new demands of the global agricultural scenario, the search for more productive, efficient and stress adapted genotypes has attracted attention of plant breeders regarding plants with improved physiological characteristics. Therefore, the stay-green trait has taken proeminence as an important strategy to overcome the current yield plateaus allied with yield adaptability and stability. This review has aimed to bring light the main aspects of the stay-green character, showing their employment potential of plant breeding.

Observando as novas demandas do cenário agrícola mundial, a busca por genótipos mais produtivos, eficientes e adaptados a estresses tem chamado a atenção de melhoristas de plantas na análise de plantas com melhores características fisiológicas. Nesse contexto, o caráter stay-green vem tomando destaque, como uma importante estratégia em superar os atuais tetos de produtividade, aliados à adaptabilidade e estabilidade. Esta revisão tem com objetivo trazer à luz os principais aspectos relacionados ao caráter stay-green, mostrando suas potencialidades de emprego no melhoramento genético de plantas.

Plant breeding and in situ utilization of palm trees / Melhoramento genético e utilização in situ de palmeiras

The palm tree family (Arecaceae) is constituted by approximately 3000 species mainly distributed in the tropics and subtropics. As a source of a variety of products they contribute to the world and local economies, and also to peoples lifestyles. Historically their use has been based on wild populations, but also on local domestication. Very few species are subject of plant breeding programs and are cultivated in the world. This is the case of the African oil palm (Elaeis guineensis), in which investment and development consortiums invest high sums. Another kind of crop is the date palm (Phoenix dactylifera), which was domesticated thousand of years ago and whose success is based in the export of a fine product with worldwide recognition. In this case the production is based on traditional varieties and has very incipient breeding programs. A third group of palms includes those species from which products are obtained and manufactured for local development. The objective of this literature review is to contribute in the analysis of opportunities and weaknesses to investing in domestication and plant breeding programs in those palm trees with a recognized productive value.

A família das palmeiras (Arecaceae) é constituída por aproximadamente 3000 espécies, distribuídas principalmente nos trópicos e subtrópicos. Como fonte de uma variedade de produtos, contribuem para a economia mundial e local, e também para o modo de vida de várias pessoas. Historicamente, seu uso tem sido baseado em populações silvestres, mas também em domesticações locais. Muito poucas espécies estão submetidas a programas de melhoramento genético e são cultivadas a nível mundial. Este é o caso da palmeira de dendê (Elaeis guineensis), na qual consórcios de investimento e desenvolvimento investem altas quantias de dinheiro. Outro tipo de palmeira cultivada é a tamareira (Phoenix dactylifera), a qual foi domesticada milhares de anos atrás e cujo sucesso está baseado na exportação de produtos com reconhecimento mundial. Nesse caso, a produção está baseada em variedades tradicionais e os programas de melhoramento ainda são incipientes. Um terceiro grupo de palmeiras inclui aquelas espécies cujos produtos são obtidos e manufaturados para o desenvolvimento local. O objetivo desta revisão bibliográfica é contribuir para a análise de oportunidades e fragilidades no investimento em domesticação e programas de melhoramento das palmeiras com valor produtivo reconhecido.

Tandem repeat distribution of gene transcripts in three plant families

Tandem repeats (microsatellites or SSRs) are molecular markers with great potential for plant genetic studies. Modern strategies include the transfer of these markers among widely studied and orphan species. In silico analyses allow for studying distribution patterns of microsatellites and predicting which motifs would be more amenable to interspecies transfer. Transcribed sequences (Unigene) from ten species of three plant families were surveyed for the occurrence of micro and minisatellites. Transcripts from different species displayed different rates of tandem repeat occurrence, ranging from 1.47 percent to 11.28 percent. Both similar and different patterns were found within and among plant families. The results also indicate a lack of association between genome size and tandem repeat fractions in expressed regions. The conservation of motifs among species and its implication on genome evolution and dynamics are discussed.

Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético / Germination analisys of rice cultivars under acetic acid stress

O objetivo do trabalho foi avaliar a germinação de 12 genótipos de arroz submetidos ao estresse por ácido acético, composto fitotóxico produzido em solos com drenagem deficiente e alto teor de matéria orgânica. Foram realizados os testes de primeira contagem da germinação (PCG) e germinação (G) dos genótipos submetidos às concentrações de 0mM, 4mM, 8mM e 12mM de ácido acético. As sementes de cada genótipo foram colocadas em papel germitest, os quais foram embebidos com as soluções-tratamento e acondicionados em sacos individuais. A germinação foi executada em câmara a 25°C e as contagens realizadas aos sete (PCG) e aos 14 dias (G). O delineamento experimental utilizado foi fatorial inteiramente casualizado, com quatro repetições de 50 sementes por genótipo. As regressões estabelecidas para as variáveis revelaram três genótipos com estabilidade de germinação frente ao estresse por ácido acético.

The objective of this research was to evaluate the germination of 12 rice genotypes under acetic acid stress, a phytotoxic compound produced in low drainage soils with high organic matter content. The tests were conducted with the first count of germination (PCG) and germination (G) of the genotypes subjected to 0mM, 4mM, 8mM and 12mM acetic acid concentrations. The seed of each genotype was placed in germitest paper that was embedded with treatment solutions and packaged in individual bags. The germination was performed at 25°C and the counts were carried out at 7 (PCG) and 14 days (G). A factorial random block design was performed with four replications of 50 seeds per genotype. The regressions set for the variables showed three genotypes with germination stability under acetic acid stress.

Distância morfológica entre genótipos de trigo com ausência e presença do caráter "stay-green" / Morphological distance among genotypes of wheat with absence and presence of the stay-green trait

A estimativa da distância genética entre cultivares pode ser útil em um programa de melhoramento para o direcionamento de hibridações e no conhecimento do germoplasma disponível. O objetivo do presente trabalho foi o de estimar a distância genética entre as constituições genéticas de trigo adaptadas para a região Sul do Brasil de modo a apontar combinações promissoras com genótipos que expressam o caráter "stay-green". Foram avaliados 37 genótipos de trigo em campo experimental e mensurados quatorze caracteres morfológicos. Os métodos de agrupamento com base nas técnicas de Tocher, MDS e UPGMA foram eficientes para discriminar a distância genética entre os genótipos testados. O direcionamento de hibridações com linhagens de trigo do tipo de maturação "stay-green", de elevado potencial de rendimento, com cultivares elite pode fornecer populações promissoras na obtenção de genótipos superiores.

Estimates of genetic distance among cultivars can be useful in an improvement program for directing crosses and evaluating the available germoplasm. This work was aimed at estimating the genetic distance among the genetic constitutions of wheat adapted in the South of Brazil in order to verify promising combinations with genotypes that express the stay-green trait. 37 wheat genotypes were evaluated in experimental field and measured fourteen morphological characters. The clustering methods based on the techniques of Tocher, MDS and UPGMA were efficient to discriminate the genetic distance among the tested genotypes. Directed crosses between high yield stay-green wheat lines and elite cultivars can provide promising populations for obtaining superior genotypes.

Mecanismos associados à tolerância ao alumínio em plantas / Associated mechanisms of aluminum tolerance in plants

A toxicidade do alumínio é um dos principais fatores limitantes do desenvolvimento das plantas emsolos ácidos. Pelo fato da utilização de corretivos da acidez do solo não ser a estratégia mais viável emmuitas situações com solos ácidos (por razões técnicas e econômicas), o desenvolvimento de genótipostolerantes ao Al tem sido o caminho mais focado, assim a investigação dos mecanismos de tolerânciabem como as bases genéticas da tolerância ao Al têm merecido atenção especial pela pesquisa científica.Nos últimos anos, foi gerado um significativo progresso no entendimento das bases dos mecanismos detolerância ao Al, assim como no desenvolvimento de cultivares mais adaptados as condições de solosácidos. Os mecanismos de tolerância ao Al conhecidos se resumem basicamente em duas classes: os queagem no sentido de expulsar o Al depois de absorvido ou de impedir sua entrada pela raiz e os mecanismosde desintoxicação, complexando o Al em organelas específicas da planta, principalmente nos vacúolos.Em inúmeras espécies, mecanismos fisiológicos tem sido reportados como responsáveis pela ativaçãode ácidos orgânicos (principalmente citrato e malato) que atuam como agentes quelantes do Al, porémmuitos processos ainda não são bem entendidos e esclarecidos. Atualmente, se começa a entendermelhor um segundo mecanismo de tolerância ao Al que envolve a desintoxicação interna do Al atravésda complexação por ácidos orgânicos e o seqüestro destes complexos pelos vacúolos. Outros mecanismospotenciais são alvo de especulações e discussões.

Aluminum toxicity is one of the major limiting factor regarding plant development in acid soils. The use of liming for correcting soil pH is not viable for some of acid soil areas (technique or economic reasons),making the development of Al tolerant genotypes the best alternative. Thus, the tolerance mechanisms as well as the genetic basis of Al tolerance has deserved special attention in the scientific community. In the last years, a significant progress has been achieved towards these goals, as well as in developing cultivars adapted to acid soils. The Al tolerance mechanisms are divided basically in two classes: the exclusion mechanisms that act after absorption or blocking its entry in the root system and those involved in detoxification, complexing the Al in specific organelles, mainly in the vacuoles. In man yspecies, physiological mechanisms have been reported as responsible for the activation of organic acids(mainly citrate and malate) that act as Al quelating agents, however many process are not yet understood and cleared. Currently, the basis for the internal detoxification is becoming clear through organic acid complexes and there sequestering by the vacuoles. Other potential mechanisms are the target for discussions