Mejoramiento de arveja (Pisum sativum L): avances del programa de mejoramiento genético de la Universidad Nacional de Rosario / Pea (Pisum sativum L.) breeding: advances of the breeding program at Universidad Nacional de Rosario

RESUMEN En 2005 se inició un programa de mejoramiento de arveja para aumentar la producción en cantidad y calidad en la Facultad de Ciencias Agrarias (FCA), Universidad Nacional de Rosario (UNR). Los primeros pasos fueron reunir una colección activa de germoplasma de todo el mundo y analizar la variabilidad genética a través de rasgos morfo-agronómicos y moleculares. En 2014, el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) y la FCAUNR unieron esfuerzos para promover el desarrollo local de genotipos de arveja adaptados a la región. Este programa, utilizando metodologías convencionales, ha obtenido hasta el momento una nueva variedad comercial (Primogénita FCA-INTA) de color de cotiledón verde, semi-áfila, con alta adaptación a las condiciones agroecológicas locales y alto potencial de rendimiento. El mejoramiento genético, sin embargo, es un proceso lento. El desarrollo de nuevas variedades requiere una década o más utilizando metodologías tradicionales, por lo que se propusieron diferentes alternativas para la reducción de este período. Los haploides duplicados y el cultivo in vitro han sido algunas de las metodologías desarrolladas, sin embargo, en legumbres no se han podido implementar de manera eficiente en los programas de mejoramiento. En este contexto, Speed Breeding surge como una tecnología que permite incrementar la eficiencia de los programas, reduciendo los costos y el trabajo requerido.

ABSTRACT A pea breeding program to increase production in quantity and quality was started in 2005 in the College of Agrarian Sciences (FCA), National University of Rosario (UNR). The first steps were to gather an active collection of germplasm from around the world and to analyze genetic variability through morpho-agronomic and molecular traits in order to set objectives. In 2014, the National Institute of Agropecuarian Technology (INTA) and the FCAUNR, joined forces to unite inter-institutional efforts for promoting the local development of pea genotypes adapted to the region. This program, using conventional methodologies, has so far obtained a new commercial line (Primogénita FCA-INTA) of green cotyledons, semileafless, with high adaptation to local agro ecological conditions and high yield potential. Breeding, nevertheless, is a slow process. Developing new pea varieties usually takes a decade or more when using traditional methodologies; thus, different alternatives were proposed for the reduction of this period. Doubled haploids and in vitro culture have been some of the methodologies developed; in pulses, however, they have not been efficiently implemented in breeding programs. In this context, Speed Breeding emerges as a technology that allows increasing the efficiency of the programs, while reducing costs and the required labor.

Polyploidy as a chromosomal component of stochastic noise: variable scalar multiples of the diploid chromosome complement in the invertebrate species Girardia schubarti from Brazil / Poliploidia como componente cromossômico de ruído estocástico: variações escalares múltiplas do componente cromossômico diploide do invertebrado Girardia schubarti ocorrente no Brasil

Abstract Chromosome stoichiometry, a form of genetic plasticity, specifically refers to variation in the standard diploid genomic composition of an individual or species. In the present work, freshwater planarians (Girardia schubarti) were analyzed to recognize variations in chromosomal stoichiometry especially of complete ploidal change between specimens, within specimens and between cells within specimens and any relations they might have with selected components of phenotypic plasticity. Homoploid polyploids for the group reached rational scalar multiples (e.g. tetraploids) or irrational scalar multiples (e.g. triploids). Karyotypic mosaics emerged where individual cells presented polyploid multiples in arithmetic and geometric progressions. Ploidal multiplicity, a chromosomal component of stochastic noise, had positive phenotypic effects (increased dimensions) on morphologic criteria of body length, body width and dorsal surface reflecting a significant genotypic plasticity (GP) and robust phenotypic plasticity (PP). Variable but significant association of genotypic plasticity with robust phenotypic variance suggests kinetics of phenotypic homeostasis that is species-specific permitting phenotypic adaptability to environmental variables by means of GP. That association is diminished, deactivated or lost in more advanced and more complex organisms.

Resumo A estequiometria cromossômica, uma forma de plasticidade genotípica, representa variações na composição genômica diploide de um indivíduo ou espécie. Planárias límnicas (Girardia schubarti) foram analisadas para verificar a estequiometria cromossômica, especialmente alterações na ploidia entre espécimes, em cada espécime e entre células do mesmo espécime, além de relações dessas alterações com a plasticidade fenotípica. Espécimes poliploides homoploides apresentaram múltiplos escalares racionais ou irracionais, tais como triploides. Mosaicos cariotípicos ocorreram quando células apresentaram poliploides múltiplos em progressões aritméticas e geométricas. Nas planárias estudadas, a multiplicidade ploidal, um componente cromossômico de ruído estocástico, apresentou efeitos fenotípicos positivos, causando aumento das dimensões dos indivíduos, tais como comprimento corporal, largura do corpo e superfície dorsal, indicando plasticidade genotípica (GP) significativa e plasticidade fenotípica (PP) robusta. Associações significativas da plasticidade genotípica com variâncias fenotípicas robustas, embora variáveis, sugerem que a homeostase fenotípica, a qual é espécie-específica, possibilita adaptações a variáveis ambientais através da GP. Tal associação apresenta-se reduzida, desativada ou perdida em organismos mais complexos.

Stenocarpella macrospora and Stenocarpella maydis in the cerrado and southern Brazil regions / Stenocarpella macrospora E Stenocarpella maydis nas regiões do cerrado e sul do Brasil

Stenocarpella macrospora and Stenocarpella maydis may result in the seedlings death or cause rotting at the corn stalk base and in all or part of the ear. In addition, S. macrospora can cause leaf spot. Double-haploid strains from corn hybrids resistant to S. macrospora and S. maydis were identified. Also the incidence of these pathogens in the Cerrado and in Southern Brazil localities was determined. One hundred and forty double-haploid maize hybrids, in addition to the controls, were inoculated with S. macrospora and S. maydis and evaluated for resistance reaction in three locations of the Cerrado and three locations of the South regions. The grains attacked by these fungi were collected and variable quantities of S. macrospora, S. maydis and other fungal species were registered. The results demonstrated the prevalence of S. macrospora in the Cerrado as well as other non-Stenocarpella sp. fungi in the South. The city of Abelardo Luz (Santa Catarina) was the only place where S. maydis was found to have a higher incidence than S. macrospora. Environmental effects influence the prevalence of fungi, causing grain rot. These results indicated genetic gains in the selection of hybrids resistant to this fungi for use as direct breeders in Stenocarpella-corn pathological system research.

Stenocarpella macrospora e Stenocarpella maydis em milho, podem resultar na morte de plântulas ou causar apodrecimento na base do caule e da totalidade ou parte da espiga. Além disso, S. macrospora pode causar manchas foliares. Identificou-se linhagens duplo-haplóides de híbridos de milho resistentes a S. macrospora e S. maydis; determinou-se também a incidência desses patógenos no Cerrado e do Sul do Brasil. Cento e quarenta híbridos duplohaplóides de milho além dos controles (testemunhas) foram inoculados com S. macrospora e S. maydis e avaliados quanto à resistência em três localidades do Cerrado e três de Sul do Brasil. Os grãos atacados pelos fungos foram colhidos e avaliados quanto à incidência dos dois patógenos. Foram estimadas as porcentagens (%) de S. Macrospora e de S. Maydis e também a ocorrência de outros fungos pelo método de blotter. Houve maior presença de S. macrospora do Cerrado. No Sul do Brasil, o município de Abelardo Luz foi o único local onde S. maydis foi encontrado em maior incidência do que S. macrospora. Os resultados mostraram efeitos ambientais sobre a prevalência de fungos que causam grãos ardidos. Estes resultados indicaram ganhos genéticos na seleção de híbridos resistentes ao fungo S. Macrospora e obtenção de híbridos resistentes em milho, tanto na região do Cerrado como no Sul do Brasil.

Genotypic differences in proembryoid development and green plantlets regeneration through androgenesis in barley varieties / Diferenças genotípicas no desenvolvimento de pró-embrióides e regeneração de plântulas verdes via androgênese em genótipo de cevada

The development of in vitro haploid plants followed by spontaneous or induced genome duplication allows to achieve, in one generation, the recovery of total homozygosis. The efficiency of the haplodiploidization process through in vitro anther culture of barley is variable among genotypes. This study was aimed at determining the androgenetic response of nine barley genotypes from the breeding program of Embrapa Trigo, analysing proembryoid development and green plantlets regeneration in anthers cultivated in vitro. Cultivar 'BR2' presented the highest average of proembryoids (104/anther) and 'MN698' presented the highest average of green plantlets (0,41/anther). There was a significant variation among the average values of barley genotypes for embryo formation and green plantlets regeneration, making possible the selection to combine androgenetic capacity and good agronomic traits.

A obtenção, na cevada, de plantas haplóides in vitro e a posterior duplicação natural ou artificial do genoma permitem alcançar a homozigose completa, em uma geração. A eficiência da haplodiploidização pela cultura de anteras é variável entre os genótipos. Foi avaliada a resposta androgenética através da formação de pró-embrióides e da regeneração de plântulas verdes em nove cultivares do programa de melhoramento de cevada da Embrapa Trigo, em anteras cultivadas in vitro. A cultivar "BR2" apresentou maior média de pró-embrióides (104/antera), enquanto "MN698" mostrou a maior média de plântulas verdes (0,41/antera). Houve variação significativa entre os valores médios dos genótipos em relação à formação de pró-embrióides e à regeneração de plântulas verdes, indicando a possibilidade de seleção para combinar a capacidade androgenética com boas características agronômicas.