Genetic diversity of Euterpe edulis martius based on fruit traits / Diversidade genética de Euterpe edulis martius com base em características de frutos

Juçara (Euterpe edulis Martius) is a palm species from the Atlantic Forest whose fruits are important as a source of food to several individuals from the fauna of the region. Despite its ecological importance, juçara is found in the list of endangered species, due to the fragmentation of the forests and the illegal extraction of the heart of palm. We aimed to evaluate the inter- and intra-populational genetic diversity of E. edulis based on fruit and seed traits in forest fragments of the Espírito Santo State in Brazil. The aim was to generate information to be used in E. edulis breeding programs, or in the delineation of more efficient management and reforestation strategies. The study was carried out in 20 forest fragments and 198 fruit plants were sampled. Positive genetic association was observed between the evaluated traits, with the longitudinal diameter of the fruit (LDF) and the seed mass (SM) greatly affecting fruit mass (FM). The existence of inter- and intra-populational genetic divergence was proved. The genetic divergence found in E. edulis suggests that there is genetic material that can be explored in breeding programs and this information may also contribute to management strategies that can increase the species genetic diversity

Juçara (Euterpe edulis Martius) é uma espécie de palmeira da Mata Atlântica, que é importante como fonte de alimento para vários indivíduos da fauna. Apesar de sua importância ecológica, juçara é encontrada na lista de espécies ameaçadas à extinção, devido à fragmentação florestal e à extração ilegal do palmito. Nós tivemos como objetivo avaliar a diversidade genética inter e intra populacional de E. edulis com base em caracteres de frutos e sementes, em fragmentos florestais do Estado do Espírito Santo no Brasil, com o objetivo de gerar informações a serem utilizadas nos programas de melhoramento de E. edulis ou na delimitação de estratégias de manejo e reflorestamento mais eficientes. O estudo foi realizado em 20 fragmentos florestais e 198 plantas frutíferas foram amostradas. Foi observada uma grande associação genética positiva entre os caracteres avaliados, com as características diâmetro longitudinal dos frutos (LDF) e massa de sementes (SM) apresentando efeitos maiores do que a massa característica da fruta (FM). A existência de divergência genética inter e intrapopulacional foi comprovada. A divergência genética encontrada neste trabalho para E. edulis sugere a presença de material genético que vale a pena ser explorado em programas de melhoramento e essa informação também pode contribuir com estratégias de manejo para aumentar a diversidade genética das espécies.

Acute toxicity of Jatropha curcas oil on plant cell cycle / Toxicidade aguda do óleo de jatropha curcas no ciclo celular de plantas

Today, a great interest in Jatropha-based products exists worldwide, mainly for the production of biofuel.However, the oil obtained from this plant is known to be toxic due to contained curcins andphorbol esters. Bioassays, including plant cytogenetic assays based on cell cycle observation, are useful for determining the toxicity of J. curcas oil. Hence, the aim of this study was to describe the mechanism of action of J. curcas oil by cell cycle analysis using Lactuca sativa as plant testing model. A decrease in root growth was observed, closely related to the reduction in mitotic index, along with an increase in condensed nuclei. J. curcas chemicals act both as aneugenic agents, leading to the formation of lagged, sticky chromosomes and c-metaphase cells, as well as clastogenic agents, inducing the formation of chromosome bridges and fragments. The cytotoxicity and genotoxicity of phorbol esters and other chemical components of J. curcas oil was determined and discussed.

Um grande interesse mundial existe em produtos à base de pinhão manso, principalmente para a produção de biocombustíveis. No entanto, o óleo obtido a partir desta planta é conhecidamente tóxico por conter curcina e ésteres de forbol. Bioensaios, incluindo ensaios citogenéticos em plantas-modelo com base na observação do ciclo celular, são úteis para determinar a toxicidade do óleo de J. curcas. Assim, o objetivo deste estudo foi descrever o mecanismo de ação do óleo de J. curcas por análise do ciclo celular usando Lactuca sativa como modelo de teste em plantas. Foi observada uma redução no crescimento das raízes, intimamente relacionada com a redução do índice mitótico e com um aumento de núcleos condensados. Os constituintes químicos de J. curcas atuam simultaneamente como agentes aneugênicos, levando à formação de cromossomos perdidos e pegajosos e células em c-metáfase, bem como agentes clastogênicos, induzindo a formação de pontes e fragmentos cromossômicos. A citotoxicidade e genotoxicidade do éster de forbol e outros componentes químicos do óleo de J. curcas foram determinados e discutidos.

Repeatability analysis of guava fruit and leaf characteristics / Análise de repetibilidade de características de frutos e folhas de goiaba

Psidium guajava L. (guava) is an important species that presents high genetic variability due to its mixed reproductive system, which is desired in breeding programs. Repeatability is an important tool for the selection of genotypes in pre-breeding studies. When genetic variability is present, the knowledge regarding the number of samples to be used in repeatability studies is indispensable. This study aims to determine the number of necessary measures while optimizing resources and maintaining the reliability of the results for the variables evaluated in P. guajava. The experiment was carried out with genotypes from three Brazilian States: Espírito Santo, São Paulo, and Minas Gerais, and a total of 79 P. guajava genotypes were collected. The following characteristics were evaluated: young leaf length and width; developed leaf length and width; fruit length; fruit diameter and fruit cavity diameter; and fruit weight and pulp weight. For the evaluated characteristics, deviance, permanent phenotypic and temporary environment variance, coefficients of repeatability and determination, accuracy and the number of estimated measurements required were determined. We established that the number of measurements required in repeatability analysis for a coefficient of repeatability with a reliability of 80% is four, for the measurements of developed leaf width, pulp weight, fruit diameter, and fruit cavity diameter

Psidium guajava L. (goiaba) é uma espécie importante que apresenta alta variabilidade genética devido ao seu sistema reprodutivo misto, o que é desejado em programas de melhoramento. A repetibilidade é uma ferramenta importante para a seleção de genótipos em estudos de pré-melhoramento.Quando a variabilidade genética está presente, o conhecimento sobre o número de amostras a serem usadas em estudos de repetibilidade é indispensável. Este estudo tem como objetivo determinar o número de medidas necessárias, otimizando recursos e mantendo a confiabilidade dos resultados para as variáveis avaliadas em P. guajava. O experimento foi conduzido com genótipos de três estados brasileiros: Espírito Santo, São Paulo e Minas Gerais, e um total de 79 genótipos de P. guajava foram coletados. As seguintes características foram avaliadas: comprimento e largura das folhas jovens; comprimento e largura das folhas desenvolvidas; comprimento do fruto; diâmetro do fruto e diâmetro da cavidade do fruto; e peso do fruto e peso da polpa. Para as características avaliadas, foram determinados os desvios, a variância fenotípica permanente e temporária do ambiente, os coeficientes de repetibilidade e determinação, a precisão e o número estimado de medidas necessárias. Foi estabelecido que o número de medições necessárias na análise de repetibilidade para um coeficiente de repetibilidade com uma confiabilidade de 80% é igual a quatro, para as medidas de largura de folha desenvolvida, peso da polpa, diâmetro do fruto e diâmetro da cavidade do fruto.

Phytotoxicity and cytotoxicity of Lepidaploa rufogrisea (Asteraceae) extracts in the plant model Lactuca sativa (Asteraceae) / Fitotoxicidad y citotoxicidad de los extractos de Lepidaploa rufogrisea (Asteraceae) en la planta modelo Lactuca sativa (Asteraceae)

AbstractLepidaploa rufogrisea is a promising candidate in the search of natural herbicides, with compounds (sesquiterpene lactones-glaucolide B) which have been reported to present phytotoxic potential against weeds. Thus, this work aimed to accomplish the phytochemical investigation of L. rufogrisea as well as the evaluation of its biological effects on the plant model Lactuca sativa. To this end, different extracts (aqueous, hydroalcoholic and hexane) of L. rufogrisea at different concentrations [0.25, 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 % (m/v)] were evaluated from macroscopic (percentage of germinated seeds, germination speed index and root length) and microscopic analysis (mitotic index and cell cycle alterations) in plantlets (150 per treatment) and meristematic cells (10 000 per treatment) of L. sativa var. Cristina. The extracts decreased the germination speed index and also the root growth of L. sativa plantlets. Cell proliferation was not significantly affected by the extracts. However, some chromosome and nuclear alterations in the mitotic spindle were observed, due to the interference of allelochemicals present in L. rufogrisea. Moreover, the plant model L. sativa demonstrated to be efficient for this kind of studies.

ResumenLepidaploa rufogrisea es una candidata prometedora en la búsqueda de herbicidas naturales, con compuestos (lactano sesquiterpeno- glaucolíde B) los cuales han sido reportados por presentar un potencial fitotóxico contra las malas hierbas. Por lo tanto, este trabajo tuvo como objetivo lograr la investigación fitoquímica de L. rufogrisea, así como también la evaluación de sus efectos biológicos sobre el modelo de planta Lactuca sativa L. Para esto, diferentes extractos (acuosos, hidroalcohólicos y hexanos) de L. rufogrisea fueron evaluados. El porcentaje de semillas germinadas, el índice de velocidad de germinación y la longitud de raíz de plántulas de L. sativa var. Cristina fueron evaluadas, así como también la citotoxicidad de los extractos en las células meristemáticas. Los extractos disminuyeron el índice de velocidad de germinación y también el crecimiento de las raíces de las plántulas de L. sativa. La proliferación celular no se vio significativamente afectada por los extractos. Sin embargo, se observaron alteraciones cromosómicas y nucleares, debido a la interferencia de los aleloquímicos presentes en L. rufogrisea en el huso mitótico. Además, el modelo de planta L. sativa demostró ser eficiente para tales estudios.

Repeatability of biometric characteristics of Juçara palm fruit / Repetibilidade de características biométricas de frutos de palmito Juçara

Juçara is a plant that occurs in the Brazilian Atlantic Forest which presents high ecological importance to the biodiversity and is present on the list of endangered species. The fruits are known as super fruits because they present chemical characteristics of great importance. Due to its elevated economic importance and for the low number of researches with this species, the first step is to make the pre-breeding of the species. This consists in morphological characterization, which is very dependent on time and labour. Thus, the decrease of the number of evaluated measurements by individual is of great importance to the phases of pre-breeding and breeding. The objective of this work was to obtain estimates of the coefficients of repeatability and determination of six Euterpe edulis fruit characteristics to enable the prediction of the necessary number of measurements required to achieve given levels of certainty for the real values for each of the six fruit characteristics. The performances of various methods for repeatability estimation were compared. The characteristics longitudinal diameters of the fruits, longitudinal diameters of the seeds, equatorial diameters of the fruits, equatorial diameters of the seeds, fruit weights and seed weights of juçara palm fruits were measured, and the deviances, the coefficients of repeatability, the coefficients of determination, and the necessary numbers measurements for an accurate prediction of the real value of the population were estimated. The methods used do not differ as to estimate the repeatability coefficient to the longitudinal diameter characteristics of the fruit, seed equatorial diameter, fruit mass and seed mass. With 95% reliability is possible to use four (4) for mass measurements of fruit and five (5) measurements for longitudinal diameter of fruit, seed equatorial diameter, fruit mass and seed mass.

A juçara é uma planta de ocorrência da Mata Atlântica brasileira e apresenta grande importância ecologia para a biodiversidade e se encontra na lista de espécies ameaçadas de extinção. Os frutos são conhecidos como super frutos por apresentarem características químicas de grande importância. Devido a sua grande importância econômica e pelo baixo número de pesquisas com esta espécie, o primeiro passo é fazer o pré-melhoramento. Este consiste em caracterização morfológica, a qual é muito dispendiosa de tempo e mão de obra. Sendo assim, a diminuição do número de medições avaliadas por indivíduo é de suma importância durante as fases de pré-melhoramento e melhoramento. O objetivo deste trabalho foi obter estimativas dos coeficientes de repetibilidade e de determinação, predizer o número adequado de medições capaz de proporcionar níveis de certeza da predição do valor real dos indivíduos para cada uma das seis características analisadas de Euterpe edulis, e comparar diferentes métodos de estimação da repetibilidade. Foram mensuradas seis características nos frutos de juçara e posteriormente estimou-se a deviance, o coeficiente de repetibilidade, o coeficiente de determinação e o número de medições necessárias para uma predição adequada do valor real dos indivíduos. As metodologias utilizadas não diferem quanto à estimativa do coeficiente de repetibilidade para as características diâmetro longitudinal do fruto, diâmetro equatorial da semente, massa do fruto e massa da semente. Com 95% de confiabilidade é possível utilizar quatro (4) medições para massa do fruto e cinco (5) medições para diâmetro longitudinal do fruto, diâmetro equatorial do fruto, diâmetro longitudinal da semente, diâmetro equatorial da semente e massa da semente.

Estimating the effects of population size and type on the accuracy of genetic maps

Based on simulation studies, it was shown that the type and size of experimental populations can exert an influence on the accuracy of genetic maps. A hypothetical genome map (one chromosome with nine equidistant molecular markers) was generated for the following population types: F2 with dominant and co-dominant markers, backcrossing, recombinant inbred lines (RIL) and double-haploid. The population sizes were 50, 100, 150, 200, 500 and 1000 individuals and 100 simulations were made for each population. The inaccuracies of the populations with the lowest number of individuals were shown by inversions in the order of the markers and the establishment of more than one linkage group in up to 38 percent of the simulations, depending on the population type. Stress and variance values of the distances between adjacent markers were significantly reduced with the increased size of the population. More accurate maps were obtained for the co-dominant F2 and RIL whereas the maps for the dominant F2 population were less accurate. The higher the number of individuals, the more precise was the map. In all populations, a total of 200 individuals were considered as being sufficient for the construction of reasonably accurate genetic maps. Although this paper deals with plant populations this approach is equally applicable to other organisms.