Genetic diversity among accessions of sacha inchi (Plukenetia volubilis) by phenotypic characteristics analysis / Diversidade genética entre acessos de sacha inchi (Plukenetia volubilis) por análise de características fenotípicas

Sacha inchi (Plukenetia volubilis) is native to the Amazon region and has a high seed content of mono and polyunsaturated fatty acids, making it interesting for the pharmaceutical and cosmetic industry. The purpose of this study was to analyze sacha inchi genetic diversity and describe accessions based on phenotypic characteristics. Fruits and seeds of 25 accessions from the sacha inchi genebank of Embrapa Amazônia Ocidental in Manaus, Amazonas state, were sampled and biometrically measured. The data were subjected to analysis of variance, Mahalanobis distance, canonical correlation, and genetic diversity among and within accessions by analysis of molecular variance (AMOVA). There were significant differences among the means of the analyzed traits, but no significant canonical correlation for the groups of traits. According to AMOVA, approximately 60% of the observed variation was within accessions. The results showed variability among accessions, and that the variation within accessions should be explored to obtain best results in breeding programs.

Sacha inchi (Plukenetia volubilis) é nativa da região amazônica e suas sementes tem um alto teor de ácidos graxos mono e poliinsaturados, tornando-a interessante para a indústria farmacêutica e cosmética. O objetivo deste estudo foi analisar a diversidade genética de sacha inchi e caracterizar os acessos com base em características fenotípicas. Foi realizada coleta e biometria de frutos e sementes de 25 acessos do banco de germoplasma de sacha inchi da Embrapa Amazônia Ocidental em Manaus-AM. Os dados foram submetidos a análise de variância, distância de Mahalanobis, correlação canônica e diversidade genética por análise de variância molecular (AMOVA). Houve diferenças significativas entre as médias das variáveis analisadas, contudo, não houve correlação canônica significativa para os grupos de variáveis. De acordo com AMOVA, aproximadamente 60% da variação observada esteve dentro de acessos. Os resultados mostram variabilidade entre acessos, sendo importante explorar a variação intra-acessos para obter melhores resultados em programas de melhoramento.

Phenotypic correlation and path analysis in cultivars and strains of upland rice for drought tolerance / Correlação fenotípica e análise de trilha em cultivares e linhagens de arroz de sequeiro para tolerância à seca

The purpose of this study was to estimate the phenotypic correlations between 14 traits obtained in a thematic core collection of upland rice for drought tolerance and partition them into direct and indirect effects by path analysis. Two experiments were carried out (with and without water stress). One hundred samples were evaluated in a triple 10x10 lattice design. The plot was formed by four rows, 3.0 metres long, spaced at 0.35 m. The plot useful area was constituted by two central rows of 2.0 m in length, totalling 1.4 m2, where data from 14 traits were collected, five from the root system and nine from the aerial part of the plant. Of the evaluated traits, spikelet sterility was the main grain yield determinant, presenting relevant negative correlations of -0.77 and -0.59 in environments with and without drought stress, respectively. The partitioning of spikelet sterility correlations presented negative direct effects on grain yield in environments with (-0.60) and without (-0.62) water stress, corroborating the negative correlations between these traits. The obtained data confirmed that spikelet sterility is an important variable for the selection of rice strain submitted to water deficit. Partial correlation coefficients indicated that only 70.33% in the environment with stress and 50.30% in the environment without stress of grain yield variation were phenotypically explained by variables considered in path analysis, thereby showing the complexity of the selection for drought-tolerant rice.

O objetivo desse trabalho foi estimar as correlações fenotípicas entre 14 características obtidas em uma coleção nuclear temática de arroz de terras altas para tolerância à seca e desdobrá-las em seus efeitos diretos e indiretos por meio da análise de trilha. Foram conduzidos dois experimentos (com e sem estresse hídrico). Avaliou-se 100 materiais no delineamento experimental em látice triplo 10x10. A parcela foi formada por quatro linhas de 3,0 metros de comprimento espaçadas de 0,35 metros. A área útil da parcela foi constituída pelas duas linhas centrais de 2,0 metros de comprimento, perfazendo 1,4 m2 de onde foram coletados dados de 14 características sendo, cinco do sistema radicular e nove da parte aérea da planta. Das características avaliadas, esterilidade das espiguetas foi a principal determinante da produtividade de grãos apresentando correlação negativa de elevada magnitude de -0,78 e -0,59 nos ambientes com e sem estresse de seca, respectivamente. No desdobramento das correlações esterilidade das espiguetas apresentou efeitos diretos negativos na produtividade de grãos nos ambientes com (-0,60) e sem (-0,62) estresse hídrico, corroborando as correlações negativas entre estas características. Os dados obtidos enfatizaram que a esterilidade das espiguetas é uma variável importante para a seleção de linhagens de arroz submetidas à deficiência de água. Os coeficientes de determinações parciais indicaram que apenas 70,33% no ambiente com estresse e 50,30% no ambiente sem estresse da variação da produtividade de grãos foram explicados, fenotipicamente, pelas variáveis consideradas na análise de trilha evidenciando a complexidade da seleção para tolerância à seca em arroz.

An improved method for genomic DNA extraction from strawberry leaves / Otimização de um método para extração de DNA genômico a partir de folhas de morangueiro

Several extraction methods of genomic DNA for identification and characterization of genetic diversity in different plant species are routinely applied during molecular analysis. However, the presence of undesirable compounds such as polyphenols and polysaccharides is one of the biggest problems faced during the isolation and purification of high quality DNA in plants. Therefore, achievement of fast and accurate methods for DNA extraction is crucial in order to produce pure samples. Leaves of strawberry genotypes (Fragaria ananassa) have high contents of polysaccharides and polyphenols which increase the sample viscosity and decrease the DNA quality, interfering with the PCR performance. Thereby, in this study we evaluated the quality and amount of genomic DNA extracted from young leaves of strawberry after tissue lyophilization and maceration in presence of polivinilpirrolidone (PVP). The CTAB method was used as reference procedure and it was modified to improve the DNA extraction. The modifications consisted of tissue lyophilization overnight until it was completely freeze-dried and addition of PVP during the tissue maceration in liquid nitrogen. The results showed the efficiency and reliability of the modified method compared to the unmodified method, indicating that combination of lyophilization and PVP improve the quality and amount of the DNA extracted from strawberry leaves.

Vários métodos de extração de DNA genômico para a identificação e caracterização da diversidade genética em diferentes espécies de plantas são rotineiramente aplicados durante a análise molecular. Entretanto, a presença de compostos indesejáveis, tais como polifenóis e polissacarídeos, é um dos maiores problemas que ocorrem durante o isolamento e purificação de DNA de alta qualidade em plantas. Dessa forma, o sucesso no desenvolvimento de métodos de extração de DNA rápidos e acurados é crucial para produzir amostras puras. Folhas de genótipos de morangueiro (Fragaria ananassa) têm elevado conteúdo de polissacarídeos e polifenóis que aumentam a viscosidade da amostra e reduzem a qualidade do DNA, interferindo no desempenho da PCR. Neste estudo, avaliamos a qualidade e a quantidade de DNA genômico extraído de folhas jovens de morangueiro após a liofilização do tecido e a maceração na presença de polivinilpirrolidona (PVP). O método CTAB foi utilizado como procedimento de referência e foi modificado para melhorar a extração do DNA. As modificações consistiram na liofilização do tecido a baixa temperatura até que ele tivesse sido desidratado completamente, associada à adição de PVP durante a maceração do tecido no nitrogênio líquido. Os resultados demonstraram a eficiência e a confiabilidade do método modificado comparado ao método não modificado, indicando que a combinação da liofilização com PVP melhora a qualidade e quantidade do DNA extraído de folhas de morangueiro.

Avaliação de três características fisiológicas em 4 ciclos de seleção no cultivar de milho BRS-4154 sob o solo encharcado / Evaluation of three physiologic characteristics in four cycles of selection in maize cultivar BRS-4154 under tolerance to waterlogging of the soil

Conduziu-se este trabalho, com o objetivo de avaliar plantas de milho (Zea mays L.) dos diferentes ciclos de seleção recorrentes da variedade de milho BRS 4154 - 'Saracura' quanto aos ganhos genéticos obtidos ao longo dos ciclos de seleção sob encharcamento do solo. Quatro ciclos de seleção da variedade de milho BRS 4154 foram plantados sob delineamento em blocos casualizados nos quais foram avaliados os ciclos 1, 5, 9 e 15, incluindo a variedade BR 107 e o híbrido simples BRS 1010 como testemunhas, por serem sensíveis ao encharcamento. Foram avaliados: fluorescência e teor de clorofila, área foliar e porosidade de raiz. O estresse causado pelo excesso de água no solo não influenciou a característica fluorescência da clorofila, demonstrando que essa não é uma boa característica para avaliação de tolerância ao encharcamento do solo. Houve uma significativa redução de área foliar do milho nas áreas de solo encharcado. Adicionalmente, a porosidade da raiz foi uma característica que apresentou significativa discrepância entre os dois ambientes de cultivo, tendo um aumento significativo em função do encharcamento.

This work aimed to evaluate plants of different cycles of recurrent selection of the maize (Zea mays L.) variety BRS 4154 - 'Saracura' for the genetic faced to the gains obtained along the selection cycles under waterlogging of the soil. Four cycles of selection of the maize variety BRS 4154 were planted in randomized block outline for evaluation of cycles 1, 5, 9 and 15, including the variety BR 107 and the simple hybrid BRS 1010 used as control, once they are sensitive to the waterlogging. One evaluated: chlorophylls fluorescence and content, leaf surface area and root porosity. The stress caused by the excess of water in the soil didn't influence the characteristic of chlorophyll fluorescence, demonstrating this is not a good characteristic to evaluate flooding tolerance. There was significant leaf surface area decrease of the corn in the areas of soaked soil. Additionally, the porosity of the root was a characteristic that presented significant discrepancy between the two cultivation environments, having a significant increase in function of waterlogging.

Plant breeding in the turn of the millennium

The transition from hunting and gathering to farming happened about 10,000 years ago, independently and diffusely in several places in the world. Plant breeders were responsible for genetic progress in a number of crop species. It included hybrids, the introgression of wild species genes and also the Green Revolution, which started in the 1960's with the cereals. The varieties developed by breeding, along with the use of new crop technology (fertilization, soil tillage, etc.) changed the status of some countries from importers to exporters of food. In the turn of the millennium,, plant breeding, faces new challenges in a globalized world, but it has new tools to deal with them. Notwithstanding the present contributions of plant breeding and crop management, its future contributions may be even greater. The partnership being developed between plant breeding and biotechnology will assure a more consistent and predictable genetic progress. Current contributions of biotechnology have arrived for many crops in different places of the world. Varieties developed by transformation are grown in large acreage in some countries. Some concerns have also arisen from the use of GMOs. For example, the introgression of a gene for insect resistance 4 into many different species could result in an undesirable endemic risk, here called interespecific biotechnological vulnerability. Another concern is that biotechnology race may create yield plateaus in programs using genes pyramiding for all new traits made available by biotechnology, resulting in what is called genetic gridlock. Nevertheless, the benefits of using biotechnology will substantially enhance the contributions of plant breeding to human life.

A transição da fase de coleta e caça para a agricultura ocorreu há cerca de dez mil anos independentemente e em vários locais no mundo. Naquela época iniciou-se a domesticação da maioria das espécies cultivadas, dando início às atividades agrícolas. Os melhoristas foram responsáveis pelo fenomenal progresso genético de um vasto número de espécies. Incluem-se os híbridos, a introgressão de genes de ancestrais silvestres e a própria Revolução Verde iniciada com os cereais na década de 60. As novas variedades desenvolvidas pelo melhoramento genético, associadas ao uso de tecnologia adequada (fertilizantes, preparo do solo etc.), permitiram que importadores de alimentos se tornassem exportadores. A despeito das contribuições do melhoramento genético e do ambiente, as perspectivas de contribuição no futuro são ainda maiores. Na virada do milênio o melhoramento no mundo globalizado enfrenta novos desafios, tendo a sua disposição novas tecnologias. Acredita-se que ele deva continuar evoluindo em direção a progressos genéticos mais previsíveis de forma gradativa, com o uso da biotecnologia. A parceira estabelecida entre melhoristas e biotecnologistas resultará em benefícios para a sociedade. Atualmente, variedades desenvolvidas via biotecnologia estão sendo cultivadas em grandes áreas em diversos países. Todavia, alguns possíveis impactos negativos da biotecnologia tem sido considerados, a exemplo da vulnerabilidade biotecnológica interespecífica, passível de ocorrer quando, por exemplo, um gene da resistência a uma praga fosse introduzido em várias espécies simultaneamente, resultando na possibilidade de uma suscetibilidade endêmica na eventualidade de quebra desta resistência. A corrida da biotecnologia certamente criará novas perspectivas para o melhorista mas, eventualmente, poderá estabelecer platôs de rendimentos com as restrições impostas pela piramidação de genes para as características criadas via biotecnologia, resultando no que se denomina de arresto gênico.