Genetic diversity and population structure of Vriesea reitzii (Bromeliaceae), a species from the Southern Brazilian Highlands

Abstract The Southern Brazilian Highlands are composed by a mosaic of Mixed Ombrophilous Forest (MOF) and grassland formations, an interesting landscape for the study of population structure. We analyzed the genetic diversity within and among populations of the MOF-endemic bromeliad Vriesea reitzii by genotyping seven nuclear microsatellite loci in 187 individuals from six populations. We characterized levels of genetic diversity and assessed the genetic structure among populations. Vriesea reitzii populations showed high levels of genetic variation (number of alleles 28 - 43, allelic richness 3.589 - 5.531) and moderate levels of genetic differentiation (FST = 0.123, RST = 0.096). The high levels of genetic diversity may be explained by species life-history traits, such as habit and mating system. The moderate structure may be a product of the combination of ancient and contemporary gene flow, resulting from the expansion of the forest in the Holocene, and/or due to facilitated dispersal mediated by the MOF's mosaic landscape. The genetic results indicated no imminent threat to this bromeliad. However, the species is highly associated with the MOF, putting landscape conservation at the center of conservation efforts for the species' maintenance.

Genetic variability in maize and teosinte populations estimated by microsatellites markers / Variabilidade genética em populações de milho e teosinto estimada por marcadores microssatélites

Wild species are important sources of genetic variability and may be exploited by breeding programs. Crosses between teosinte and maize occur freely and teosinte serves as genetic source of agronomic traits for introduction in maize. The objective of this study was to estimate genetic variability among and within maize and teosinte populations (Zea mays mexicana). Two sweet maize populations (BR400 and BR402), two common maize populations (Suwan and Pampa) and one teosinte population were analyzed using microsatellites markers. Results indicated that 64,5 percent of the variation was detected within the populations, suggesting the possibility of obtaining genetic progress by selection within each population. The analysis with 25 microsatellites loci enabled the identification of 92 alleles with a mean of 3.7 alleles per locus. The average Polymorphism Information Content (PIC) was 0.52. The percentage of polymorphic loci varied from 64 percent in the BR400 and Pampa populations to 80 percent in the teosinte population. The estimated genetic distance confirmed the genomic similarity of maize and teosinte.

Espécies silvestres são fontes importantes de variabilidade genética e podem ser exploradas pelos programas de melhoramento. Cruzamentos entre teosinto e milho ocorrem naturalmente, e o teosinto pode ser utilizado como fonte de caracteres agronômicos para introdução em milho. O objetivo deste estudo foi estimar a variabilidade genética entre e dentro de populações de milho e teosinto (Zea mays mexicana). Duas populações de milho doce (BR400 e BR402), duas de milho comum (Suwan e Pampa) e uma de teosinto foram analisadas utilizando-se marcadores microssatélites. Os resultados indicaram que 64,5 por cento da variação foi detectada dentro das populações, sugerindo a possibilidade de obtenção de progresso genético através da seleção dentro de cada população. A análise de 25 locos microssatélites permitiu identificar 92 alelos, com uma média de 3,7 alelos por loco. O percentual de locos polimórficos variou de 64 por cento nas populações BR400 e Pampa a 80 por cento na população de teosinto. A distância genética estimada confirmou a similaridade genética entre milho e teosinto.

Morphological markers for microspore developmental stage in maize

The use of maize in anther culture has been limited because only few genotypes presented a high androgenetic potential. Obtaining the proper stage of microspore development at culture initiation is one of the most crucial factors for success in the androgenesis. For Brazilian maize genotypes there are no studies reporting a correlation between cytological features and morphological parameters. In this study, morphological parameters were recorded and associated with cytological specific stages of the the microsporogenesis in two Brazilian maize genotypes that were sowed in different places (field and growing chamber). For both genotypes, the plants of the growing chamber presented a delay in development. Spikelets length and anther length/spikelet length ratio are not good parameters since they can be greatly influenced by the environment. The anther length was the more reliable parameter to correlate with a specific developmental stage. Nevertheless, variations between genotypes and environment were detected.

A utilização do milho (Zea mays) na cultura de anteras é limitada devido ao baixo número de genótipos com alto potencial androgenético. A obtenção de micrósporos no estádio de desenvolvimento apropriado no início da cultura é um dos fatores cruciais para o sucesso do processo androgenético. Em genótipos brasileiros de milho não existem estudos relatando a correlação entre características citológicas e parâmetros morfológicos. Neste estudo, parâmetros morfológicos foram avaliados e associados com estádios específicos da microsporogênese em dois genótipos brasileiros de milho os quais foram semeados em diferentes locais (campo e câmara de crescimento). Para ambos os genótipos, as plantas crescidas na câmara de crescimento apresentaram atraso no desenvolvimento. O comprimento da espigueta e a razão comprimento da antera/comprimento da espigueta não são bons parâmetros uma vez que podem ser muito influenciados pelo ambiente. O comprimento da antera foi o melhor parâmetro para indicar o estádio de desenvolvimento do micrósporo. Todavia, variações entre genótipos e ambiente foram detectadas.

Genetic variability in common wheat germplasm based on coefficients of parentage

The characterization of genetic variability and an estimate of the genetic relationship among varieties are essential to any breeding program, because artificial crosses among less similar parents allow a larger segregation and the combination of different favorable alleles. Genetic variability can be evaluated in different ways, including the Coefficient of Parentage (COP), which estimates the probability of two alleles in two different individuals being identical by descent. In this study, we evaluated the degree of genetic relationship among 53 wheat genotypes, and identified the ancestor genotypes which contributed the most to the current wheat germplasm, as a prediction of the width of the genetic base of this cereal. The results revealed a mean COP of 0.07 and the formation of 22 similarity groups. The ancestor genotypes Ciano 67 and Mentana were those which contributed the most to the current wheat germplasm. According to the COP analyses, the genetic base of wheat rests on a small number of ancestral genotypes

Avaliação de embriogênese somática em cultivares de aveia (Avena saliva L.) / Somatic embryogenesis evaluation in oat (Avena saliva L.) genotypes

Nove genótipos de aveia foram cultivados in vitro com o objetivo de formação de calos e posterior avaliação de embriogênese somática. Os calos foram testados em três protocolos (meio MS- MURASHIGE & SKOOG (1962) com diferentes dosagens de hormônios). Após um mês em meio de subcultivo, os calos foram avaliados quanto à porcentagem de embriogênese somática. Os protocolos testados revelaram respostas diferentes na indução de embrióides, proporcionando a escolha do que fosse mais adequado para esta função. No primeiro experimento não foi obtida diferença entre os genótipos, por outro lado, no experimento 2, a UFRGS 7 e UFRGS 8 possuíram médias significativamente maiores. A análise de covariância realizada com o objetivo de verificar se o tamanho de embrião estava envolvido na indução de embriogênese evidenciou que para alguns genótipos esta medida é importante.

Nine oat genotypes were cultivated in vitro to evaluate callus initiaton and subsequent somatic embryogenesis. The immature embryo were submited to different protocola (MURASHIGE & SKOOG (1962) médium with differents hormones dosages). The protocols tested caused differences in somatic embryogenesis, and the best of them was selected to continue the research. After a month in subculture médium the cali were evaluated concerning embryoid porcentage, and showed differences according to genotype in experiment 2, UFRGS 7 and UFRGS 8 presented superior means. The covariance analysis revealed that in some genotypes this parameter is important.

Regeneração de plantas de trigo (Triticum aestivum L. ) de linhas isogênicas do genótipo Maringá com genes de porte baixo (Rht1 e Rht2) / Plant regeneration of isogenic lines of the Maringá genotype of wheat (Triticum aestivum L. ) with short height genes (Rh1 and Rht2)

Existem variações entre genótipos de trigo quanto à regeneração de plantas in vitro. Em trabalho precursor com o genótipo Maringá obteve-se 100 por cento de regeneração de plantas. Este trabalho visou investigar a capacidade de regeneração de plantas do Maringá e duas linhas isogênicas com um e dois genes de estatura reduzida (Rht1 e Rht2). Foram utilizados embriões imaturos de Maringá, das linhas isogênicas e das F2's dos cruzamentos entre estes genótipos, que foram colocados em meio de cultura MS modificado (MILACH et al., 1991) com sacarose, ágar e doses decrescentes de 2,4D conforme a etapa de cultivo (2mg/l; 0,5mg/l; 0,1mg/l e sem 2,4D). Também foi avaliada a possibilidade de supressão de um subcultivo, quando os calos não passariam pelo meio com 0,1mg/l de 2,4D. As análises estatísticas demonstraram que os genótipos diferiram quanto à regeneração de plantas, evidenciando a influência do gene Rht, que reduziu o número de plantas regeneradas por calo. A retirada do meio com 0,1mg/l de 2,4D não alterou a regeneração, podendo-se eliminar esta etapa de cultivo. Os genótipos responderam da mesma forma nas diferentes sequências de subcultivo, não havendo interação entre estes dois caracteres.

Different genotypes show different responses for in vitro plant regeneration. In previous work with lhe Maringá genotype a result of 100 percent of in vitro plant regeneration was obtained. The purpose of this study was to investigate the capacity of plant regeneration of Maringá genotype and two of it's isogenic lines with one and two shorts heigth genes (Rht1 and Rht2). Imature embryos from: (a) Maringá, (b) the isogenic lines and (c) the crosses between these genotypes were placed on MS medium (modified by MILACH et al., 1991) with saccharose, agar and decreasing doses of 2,4D (2mg/l; 0.5mg/l; 0.1mg/l and 0.0mg/l) according to the stage of culture. The possibility of suppressing one of the stages of culture, (which uses 0.1mg/1 of 2.4D) was also evaluated. The statistic analisys demonstrated that the different genotypes gave different responses, therefore this indicates that the Rht genes had influence on plant regeneration rates. The suppression of the stage of culture which uses 0.1mg/l of 2,4D did not have any influence on regeneration, showing that this stage can be eliminated. Different genotypes had the same responses on the different culture medium sequences. The intercection between genotype x medium was not significam.