Controle genético da resistência parcial à ferrugem da folha em aveia (Avena sativa L.) / Genetic control of partial resistance of crown rust in oat (Avena sativa L.)

Os objetivos deste trabalho foram descrever a variabilidade para resistência parcial à ferrugem da folha em populações segregantes, bem como estudar o controle genético envolvido na expressão da resistência. As avaliações de severidade da doença foram realizadas em 1998, 1999 e 2000, seguindo a escala modificada de Cobb. Os resultados de três anos de estudo evidenciaram que, apesar da grande influência do ambiente na expressão da resistência, as populações segregantes apresentaram grande variabilidade para resistência parcial. A distribuição de freqüências da Área Sob a Curva do Progresso da Doença (ASCPD) em gerações avançadas foi contínua para o caráter, indicando a presença de vários genes de pequeno efeito em seu controle. As estimativas de herdabilidade variaram de moderadas a altas.

The objectives of this research were to describe the variability regarding partial resistance to leaf rust in segregating populations and to study genetic control of the resistance expression. The evaluation of disease was done at 1998, 1999 and 2000, according to modified Cobb’s scale. The results of three years studies showed that regardless the great environmental effect on the expression of resistance, the segregating population presented great variability for partial resistance. The frequency distribution of AUDPC for advanced generations, was continuous for this trait, indicating the presence of several genes of small effects controlling the disease. The estimatives of herdability varied from moderate to high.

Inheritance of rice cold tolerance at the germination stage

Cold tolerance during germination is important for ensuring fast and uniform establishment of a rice crop early in the season. However, evaluation of this trait under field conditions is limited by environmental variation, which makes it difficult to identify genetically superior lines. Evaluation of cold tolerance under controlled temperature conditions may be performed by assessing percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Our study determined the inheritance and heritability of cold tolerance at the germination stage in crosses between six rice genotypes. Diallel analysis showed that while both additive and non-additive gene action were involved, the non-additive action was relatively more important for percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Our data shows that genotype Quilla 66304 would be the best parent in crosses aimed at increasing cold tolerance at the germination stage in rice due to its high general combining ability for both percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Generation mean analysis was also performed for coleoptile growth in six cold-sensitive x cold-tolerant crosses and proved that non-additive effects were due to dominance and epistatic interactions. Though broad sense heritability values were high, the relative importance of the non-additive effects suggests that selection should be applied in advanced generations of the breeding program.

Genetic analysis of adult-plant resistance to leaf rust in a double haploid wheat (Triticum aestivum L. em Thell) population

A genetic analysis of adult plant resistance to leaf rust (Puccinia triticina) was performed in in vitro obtained double haploid progenies from a cross between the Brazilian wheat cultivar Trigo BR 35, which, under the high inoculum pressure of the southern region, has been resistant to leaf rust for more than 12 years, and the susceptible cultivar IAC 13-Lorena. Haplodiploidization via in vitro gimnogenesis was done by somatic elimination of the pollen donor genome after maize pollination of the F1 plants. The advantages and usefulness of double haploids (DH) for genetic analysis of complex inherited traits like durable adult-plant resistance to wheat leaf rust were evident: it was possible to analyze inheritance patterns in this cross by using only the 35 DH homozygous segregant lines obtained by in vitro embryo culture of F1 flowers pollinated by maize, this number being equivalent to 1,225 conventional F2 lines because of lack of heterozygosity. After being infected with MCG and LPG races, the results indicated that Trigo BR 35 has two resistance genes. One of the genes expressed resistance only after the intermediate stage of plant development (5-6 leaves).

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.

Transformação genética de cereais via Agrobacterium tumefaciens / Cereal genetic transformation via Agrobacterium tumefaciens

A transformação genética via Agrobacterium tumefaciens é um método que permite a inserção de uma ou poucas cópias do transgene no DNA da planta hospedeira. Esta pode ser uma ferramenta importante para os melhoristas, pois, além de aumentar a variabilidade genética existente, torna possível criar variabilidade não disponível via métodos de melhoramento convencional. No entanto, ainda existem algumas dificuldades a serem superadas para que os genes de interesse agronômico sejam incorporados no genoma dos cereais, como aidentificação de estirpes de bactérias que infectem monocotiledôneas e a adequação da técnica. O objetivo deste trabalho é de revisar as potencialidades e problemas do uso da A. tumefaciens para transformação de cereais no presentemomento e abordar suas perspectivas futuras. Trabalhos recentes com arroz e trigo indicam que estas culturas podem ser transformadas com A. tumefaciens, sendo que em arroz plantas transgênicas foram obtidas com este método. Esta tecnologia vem sendo aprimorada e a curto prazo possibilitará a transferência de genes para diversas espécies monocotiledôneas.

The genetic transformation via Agrobacterium tumefaciens allows the insertion of one or few copies of a transgene into the host DNA. This can be an important tool to plant breeders because it expands the genetic variability in breeding programs, developing variability not readily available from traditional methods. However, there are some difficulties that have to be overcome before this technology may be used in cereals, as the identification of highly ineffective bacteria strains and the adjustments of the technique to various crops. The objective of this paper is to revise the potentialities and limitations of using A. tumefaciens to transform cereals and to indicate the future perspectives of this technology. Recent studies have indicated that it is possible to transform rice and wheat with A. tumefaciens, so that rice transgenic plants have been obtained with this method. This technology is being improved and in a short term will allow the transformation of many monocotyledonous species.

Riscos e benefícios do uso de plantas transgênicas na agricultura / Risks and benefits of transgenic plants to agriculture

O desenvolvimento de técnicas de DNA recombinante possibilitou a produção de plantas transgênicas através da transferência de genes de bactérias, vírus ou animais para as espécies vegetais. Como resultado desta tecnologia, já estão disponíveis ao melhoramento de plantas novas fontes de genes e plantas com resistência a doenças e insetos, tolerância a herbicidas e estresses ambientais e com qualidade superior. O objetivo desta revisão é apontar riscos, benefícios e aspectos importantes no uso de plantas transgênicas na agricultura. Entre as questões que vêm sendo discutidas a respeito de testes a campo de plantas transgênicas, pode-se destacar a segurança dos genes marcadores (especialmente os que conferem resistência a antibióticos ou tolerância a herbicidas) e o fluxo gênico entre espécies vegetais. Apesar dos Estados Unidos da América e a Comunidade Européia possuírem legislações para regulamentar os testes a campo e a liberação de plantas transgênicas em escala comercial, não existe uma legislação internacional que regulamente o uso desses produtos em outras partes do mundo. O impacto da tecnologia do DNA recombinante na produção de novos produtos agrícolas dependerá do entendimento pela sociedade dos riscos e benefícios que essa tecnologia poderá trazer para a agricultura.

The development of recombinant DNA techniques has enabled gene transfer between plants and bacteria, virus or animais to produce transgenic plants. As a result of this technology, there are new genes and plants available to plant breeding for disease and insect resistance, herbicide and environmental stresses tolerance, and for superior quality products. The objectives of this review are topoint out the risks, benefits and importam aspects in using transgenic plants in agriculture. Among the important issues that have been discussed about field tests with transgenic plants, two have received more attention: the safety of marker genes (specially those that confer resistance to antibiotics or herbicides tolerance) and the gene flow between cultivated and wild plant species. Even though the United States of América and the European Community have strict ruies which regulate the field tests and the commercial release of transgenic plants, there are no international laws to regulate the se issues in other parts of the world. The impact of the recombinant DNA technology on the production of new agricultural products will depend on the understanding of their risks and benefits by the society.