ABSTRACT
The simultaneous analysis of the maximum number of chemical elements present in plant tissues provides more comprehensive information about their chemical constitution and increases the number of characteristics for the selection process in various plant breeding programs. The objective of this study was to analyze productivity, grain yield, and concentration of chemical elements in tissues of Coffea canephora clones to study phenotypic diversity and estimate genetic parameters for use in breeding. This experiment was carried out in Manaus, Amazonas, Brazil, in randomized blocks with four replications. The concentrations of elements in various organs were quantified using total reflection X-ray fluorescence (TXRF). Genetic parameters and genetic divergence were estimated, and genotypes were clustered using the UPGMA hierarchical method and non-metric multidimensional scaling analysis. The study allowed us to differentiate the performance of the clones in terms of the absorption of essential and non-essential chemical elements for plant development and to analyze the correlation of the characteristics in the selection process. TXRF efficiently characterizes the presence and concentration of multiple elements, aiding genotype discrimination for C. canephora improvement.
ABSTRACT
O estudo da diversidade de Luffa cylindrica pode permitir triagens específicas para diferentes aplicações, visando uso e o melhoramento da espécie. Dados moleculares e de trinta descritores morfo-agronômicos foram utilizados em análises multivariadas na caracterização de 24 acessos de bucha provenientes de sete Estados brasileiros. Os resultados obtidos demonstraram que os acessos em estudo possuem ampla variabilidade potencial para todos os caracteres morfo-agronômicos analisados. Os caracteres que mais contribuíram para a divergência entre os acessos foram o comprimento dos frutos (62,32%) e a circunferência apical dos frutos (19,70%). Marcadores AFLP foram eficientes em agrupar os acessos de bucha provenientes de diferentes regiões brasileiras e apresentaram 66,8% de polimorfismo. O agrupamento obtido a partir da análise conjunta dos dados moleculares e morfo-agronômicos separou os acessos em quatro grupos e foi concordante com a análise bayesiana de agrupamento na separação dos acessos coletados no Norte com aqueles prospectados nas demais regiões brasileiras.(AU)
The study of the diversity of Luffa cylindrica may allow specific screening for different applications, aiming at the use and improvement of the species. Molecular data and thirty morpho-agronomic descriptors were used in multivariate analyzes to characterize 24 bushing accessions from seven Brazilian states. The results showed that the accessions under study have a wide potential variability for all the morpho-agronomic characters analyzed. The characters that most contributed to the divergence between the accessions were the fruit length (62.32%) and the apical circumference of the fruits (19.70%). AFLP markers were efficient in grouping the bushing access from different Brazilian regions and showed 66.8% of polymorphism. The clustering obtained from the joint analysis of molecular and morpho-agronomic data separated the accessions into four groups and was consistent with the Bayesian cluster analysis in the separation of accessions collected in the North with those prospected in the other Brazilian regions.(AU)
Subject(s)
Luffa/genetics , Genetic Variation , Plant Breeding , Multivariate AnalysisABSTRACT
O estudo da diversidade de Luffa cylindrica pode permitir triagens específicas para diferentes aplicações, visando uso e o melhoramento da espécie. Dados moleculares e de trinta descritores morfo-agronômicos foram utilizados em análises multivariadas na caracterização de 24 acessos de bucha provenientes de sete Estados brasileiros. Os resultados obtidos demonstraram que os acessos em estudo possuem ampla variabilidade potencial para todos os caracteres morfo-agronômicos analisados. Os caracteres que mais contribuíram para a divergência entre os acessos foram o comprimento dos frutos (62,32%) e a circunferência apical dos frutos (19,70%). Marcadores AFLP foram eficientes em agrupar os acessos de bucha provenientes de diferentes regiões brasileiras e apresentaram 66,8% de polimorfismo. O agrupamento obtido a partir da análise conjunta dos dados moleculares e morfo-agronômicos separou os acessos em quatro grupos e foi concordante com a análise bayesiana de agrupamento na separação dos acessos coletados no Norte com aqueles prospectados nas demais regiões brasileiras.
The study of the diversity of Luffa cylindrica may allow specific screening for different applications, aiming at the use and improvement of the species. Molecular data and thirty morpho-agronomic descriptors were used in multivariate analyzes to characterize 24 bushing accessions from seven Brazilian states. The results showed that the accessions under study have a wide potential variability for all the morpho-agronomic characters analyzed. The characters that most contributed to the divergence between the accessions were the fruit length (62.32%) and the apical circumference of the fruits (19.70%). AFLP markers were efficient in grouping the bushing access from different Brazilian regions and showed 66.8% of polymorphism. The clustering obtained from the joint analysis of molecular and morpho-agronomic data separated the accessions into four groups and was consistent with the Bayesian cluster analysis in the separation of accessions collected in the North with those prospected in the other Brazilian regions.
Subject(s)
Luffa/genetics , Plant Breeding , Genetic Variation , Multivariate AnalysisABSTRACT
The growth of the tropical flower market has demanded a consistent search for new varieties, primarily those endowed with an exotic profile, but that are also beautiful and durable. The genusHeliconia, naturally found in the Amazon region, is among the most prominent of tropical flowers. Looking to augment the genetic variability available in Heliconia chartacea var. Sexy Pink, biotechnological research was conducted with the application of colchicine to induce polyploidy in plants from this species. With that in mind, this study was undertaken to evaluate the establishment of plants in the field drawn from in vitro polyploidy induction assay and to determine the morphological and physiological characteristics of 38 H. chartacea var. Sexy Pink clones. The characterization analyzes were performed through 49 morphological descriptors and a stomatal density evaluation using microscopy. The genotype 35 exhibited the greatest morphological variations, with alterations in the position and coloring of the inflorescence, in addition to having the edges of the entire limbus. Genotype 18 featured the lowest amounts for plant height and inflorescence size, showing promise for research geared towards use in reduced environments. Some genotypes did not have any flowering and arerecommended exclusively for landscape composition such as foliage, since their exotic characteristics allow for this. The genotypes that were evaluated displayed stomata with tetracytic morphology and guard cells that had no significant changes. However, genotypes with greater equatorial diameter and stomatal density were obtained in relation to the mother-plant. Overall, the induction of polyploidy allowed for clones to be obtained with a high variability for the characteristics of the leaf, pseudostem and inflorescence, with various attributes that confer a more efficient post-harvest management to some genotypes, in addition to favorable aspects for commercialized purposes as a cut flower.
A expansão do mercado de flores tropicais tem demandado uma constante procura por novas variedades, principalmente aquelas dotadas de perfil exótico, mas ainda apresentando beleza e durabilidade. Dentre as flores tropicais de maior destaque, se encontram as do gênero Helicônia, sendo estas naturalmente encontradas na região Amazônica. Visando aumentar a variabilidade genética disponível em Heliconia chartacea var. Sexy Pink, pesquisas biotecnológicas foram realizadas com a aplicação de colchicina para indução a poliploidia em plantas da espécie. Deste modo, o objetivo do presente trabalho foi avaliar as plantas estabelecidas em campo, provenientes dos ensaios de indução à poliploidia in vitro para determinar as características morfológicas e fisiológicas de 38 clones de H. chartacea var. Sexy Pink. As análises de caracterização foram realizadas por meio de 49 descritores morfológicos e avaliação da densidade estomática por microscopia. O genótipo 35 foi o que apresentou as maiores variações morfológicas, com alterações na posição e coloração da inflorescência, além de possuir as bordas do limbo foliar inteiras. O genótipo 18 apresentou os menores valores para altura da planta e tamanho das inflorescências, mostrando-se promissor para pesquisas voltadas ao uso em ambientes reduzidos. Alguns genótipos não tiveram floração, sendo recomendada a sua utilização exclusivamente para composição paisagística como folhagens, já que sua exoticidade permite esta finalidade. Os genótipos avaliados apresentaram estômatos com morfologia tetracítica e células-guarda sem alterações significativas, porém, foram obtidos genótipos com maior diâmetro equatorial e densidade estomática em relação a planta matriz. De modo geral, a indução a poliploidia permitiu a obtenção de clones com alta variabilidade para características da folha, pseudocaule e inflorescência, sendo vários os atributos que conferiram a alguns genótipos um manejo pós-colheita mais eficiente, além de aspectos favoráveis para comercialização como flor de corte.
Subject(s)
Polyploidy , Colchicine , Heliconiaceae , FlowersABSTRACT
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.(AU)
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.(AU)
Subject(s)
Amazonian Ecosystem , Euphorbiaceae , Genetic Variation , Biometry , GenotypeABSTRACT
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.
Subject(s)
Amazonian Ecosystem , Euphorbiaceae , Genetic Variation , Biometry , GenotypeABSTRACT
Corynespora cassiicola is a cosmopolitan ascomycete widely known as phytopathogen in several crops, and more recently as an emerging pathogen in humans. In this study the genetic variability of 60 isolates of Corynespora cassiicola from different hosts and cities of Amazonas was evaluated, using AFLP molecular markers. Seven genetic groups were identified according to a dendrogram obtained by the Unweighted Pair Group Method using Arithmetical Averages, indicating significant variability among the isolates. Three isolates of different hosts (28, obtained from papaya; 55, obtained from cucumber; and 58, from tomato) remained as single individuals in distinct groups, suggesting marked genetic variation in comparison to the other isolates and possible specificity by the host.(AU)
Corynespora cassiicola é um ascomiceto cosmopolita amplamente conhecido como fitopatógeno em diversas culturas e, mais recentemente, como patógeno emergente em humanos. Na região Norte do Brasil é responsável por perdas significativas em cultivos tanto em casa de vegetação como em campo aberto. Neste estudo foi avaliada a variabilidade genética de 60 isolados de Corynespora cassiicola procedentes de diferentes hospedeiras e municípios do Amazonas, usando marcadores moleculares AFLP. Foram identificados sete grupos genéticos de acordo com dendrograma obtido pelo método de agrupamento UPGMA, indicando significativa variabilidade entre os isolados. Três isolados de diferentes hospedeiras (isolado 28, obtido de mamoeiro; isolado 55, obtido de pepineiro; e isolado 58, proveniente de tomateiro) permaneceram como indivíduos únicos em grupos distintos, sugerindo variação genética marcante em comparação com os demais e possível especificidade pela hospedeira de origem.(AU)
Subject(s)
Fungi/pathogenicity , Noxae , Plant Diseases , Biological Variation, PopulationABSTRACT
Corynespora cassiicola is a cosmopolitan ascomycete widely known as phytopathogen in several crops, and more recently as an emerging pathogen in humans. In this study the genetic variability of 60 isolates of Corynespora cassiicola from different hosts and cities of Amazonas was evaluated, using AFLP molecular markers. Seven genetic groups were identified according to a dendrogram obtained by the Unweighted Pair Group Method using Arithmetical Averages, indicating significant variability among the isolates. Three isolates of different hosts (28, obtained from papaya; 55, obtained from cucumber; and 58, from tomato) remained as single individuals in distinct groups, suggesting marked genetic variation in comparison to the other isolates and possible specificity by the host.(AU)
Corynespora cassiicola é um ascomiceto cosmopolita amplamente conhecido como fitopatógeno em diversas culturas e, mais recentemente, como patógeno emergente em humanos. Na região Norte do Brasil é responsável por perdas significativas em cultivos tanto em casa de vegetação como em campo aberto. Neste estudo foi avaliada a variabilidade genética de 60 isolados de Corynespora cassiicola procedentes de diferentes hospedeiras e municípios do Amazonas, usando marcadores moleculares AFLP. Foram identificados sete grupos genéticos de acordo com dendrograma obtido pelo método de agrupamento UPGMA, indicando significativa variabilidade entre os isolados. Três isolados de diferentes hospedeiras (isolado 28, obtido de mamoeiro; isolado 55, obtido de pepineiro; e isolado 58, proveniente de tomateiro) permaneceram como indivíduos únicos em grupos distintos, sugerindo variação genética marcante em comparação com os demais e possível especificidade pela hospedeira de origem.(AU)
Subject(s)
Fungi/pathogenicity , Noxae , Plant Diseases , Biological Variation, PopulationABSTRACT
Repeatability allows an estimation of the number of evaluations needed to optimize the selection of superior genotypes, with consequent effects on the research costs in terms of financial and human resources. The objective of this study was to estimate the coefficient of repeatability of biometric and yield traits, related to fruits and seeds of sacha inchi (Plukenetia volubilis), and to define the number of evaluations required for an efficient selection and evaluation of genotypes of the species. A total of 37 non-domesticated accessions were evaluated for 19 months in a randomized block design with 5 replications and 2 plants per plot. The total number of fruits, total number of seeds, total fruit weight, mean fruit weight, and number of seeds per fruit of the accessions were evaluated by monthly sampling. Additionally, seed biometry was assessed in a sample of 30 seeds per accession. Repeatability coefficients were estimated by analysis of variance, principal components and structural analysis. The principal component method based on the covariance matrix was the most appropriate for establishing repeatability estimates of sacha inchi, due to the cyclical nature of the crop. Superior genotypes of the species can be selected for yield-related traits with about 90% accuracy, from 5 harvests (months) onwards. To ensure this accuracy level, it would be necessary to evaluate a minimum of 5 and 25 fruits to determine mean fruit weight and number of seeds per fruit, respectively, and 39 seeds would be required to evaluate the biometric traits.(AU)
A repetibilidade permite estimar o número de avaliações para selecionar genótipos superiores com maior eficiência, o que tem reflexo direto sobre os gastos com recursos humanos e financeiros da pesquisa. O objetivo deste trabalho foi estimar o coeficiente de repetibilidade de características biométricas e de produção relacionadas aos frutos e sementes de sacha inchi (Plukenetia volubilis) e definir o número de avaliações necessárias para um eficiente processo de seleção e avaliação de genótipos da espécie. Um total de 37 acessos não domesticados foram avaliados em blocos casualizados com 5 repetições e 2 plantas por parcela durante 19 meses. Colheitas mensais avaliaram o número total de frutos, número total de sementes, peso total de frutos, peso médio de frutos e número de sementes por fruto dos acessos. Adicionalmente, foi realizada a biometria das sementes através de uma amostra de 30 sementes de cada acesso. Os coeficientes de repetibilidade foram estimados por meio dos métodos da análise de variância, componentes principais e análise estrutural. O método de componentes principais com uso da matriz de covariância se mostrou o mais indicado para obtenção de estimativas de repetibilidade em sacha inchi devido ao comportamento cíclico da cultura. Genótipos superiores da espécie podem ser selecionados, com acurácia de 90%, a partir de 5 colheitas (meses) para os caracteres de produtividade. Para mesma acurácia, seria necessária a avaliação de no mínimo 5 e 25 frutos para determinação do peso médio de frutos e número de sementes por fruto, respectivamente, e de 39 sementes para avaliação dos caracteres biométricos.(AU)
Subject(s)
Euphorbiaceae/genetics , Plant Breeding/methods , Selection, Genetic , Fruit , Seeds , BiometryABSTRACT
ABSTRACT Repeatability allows an estimation of the number of evaluations needed to optimize the selection of superior genotypes, with consequent effects on the research costs in terms of financial and human resources. The objective of this study was to estimate the coefficient of repeatability of biometric and yield traits, related to fruits and seeds of sacha inchi (Plukenetia volubilis), and to define the number of evaluations required for an efficient selection and evaluation of genotypes of the species. A total of 37 non-domesticated accessions were evaluated for 19 months in a randomized block design with 5 replications and 2 plants per plot. The total number of fruits, total number of seeds, total fruit weight, mean fruit weight, and number of seeds per fruit of the accessions were evaluated by monthly sampling. Additionally, seed biometry was assessed in a sample of 30 seeds per accession. Repeatability coefficients were estimated by analysis of variance, principal components and structural analysis. The principal component method based on the covariance matrix was the most appropriate for establishing repeatability estimates of sacha inchi, due to the cyclical nature of the crop. Superior genotypes of the species can be selected for yield-related traits with about 90% accuracy, from 5 harvests (months) onwards. To ensure this accuracy level, it would be necessary to evaluate a minimum of 5 and 25 fruits to determine mean fruit weight and number of seeds per fruit, respectively, and 39 seeds would be required to evaluate the biometric traits.
RESUMO A repetibilidade permite estimar o número de avaliações para selecionar genótipos superiores com maior eficiência, o que tem reflexo direto sobre os gastos com recursos humanos e financeiros da pesquisa. O objetivo deste trabalho foi estimar o coeficiente de repetibilidade de características biométricas e de produção relacionadas aos frutos e sementes de sacha inchi (Plukenetia volubilis) e definir o número de avaliações necessárias para um eficiente processo de seleção e avaliação de genótipos da espécie. Um total de 37 acessos não domesticados foram avaliados em blocos casualizados com 5 repetições e 2 plantas por parcela durante 19 meses. Colheitas mensais avaliaram o número total de frutos, número total de sementes, peso total de frutos, peso médio de frutos e número de sementes por fruto dos acessos. Adicionalmente, foi realizada a biometria das sementes através de uma amostra de 30 sementes de cada acesso. Os coeficientes de repetibilidade foram estimados por meio dos métodos da análise de variância, componentes principais e análise estrutural. O método de componentes principais com uso da matriz de covariância se mostrou o mais indicado para obtenção de estimativas de repetibilidade em sacha inchi devido ao comportamento cíclico da cultura. Genótipos superiores da espécie podem ser selecionados, com acurácia de 90%, a partir de 5 colheitas (meses) para os caracteres de produtividade. Para mesma acurácia, seria necessária a avaliação de no mínimo 5 e 25 frutos para determinação do peso médio de frutos e número de sementes por fruto, respectivamente, e de 39 sementes para avaliação dos caracteres biométricos.
Subject(s)
EfficiencyABSTRACT
BACKGROUND: A complete approach for genome-wide selection (GWS) involves reliable statistical genetics models and methods. Reports on this topic are common for additive genetic models but not for additive-dominance models. The objective of this paper was (i) to compare the performance of 10 additive-dominance predictive models (including current models and proposed modifications), fitted using Bayesian, Lasso and Ridge regression approaches; and (ii) to decompose genomic heritability and accuracy in terms of three quantitative genetic information sources, namely, linkage disequilibrium (LD), co-segregation (CS) and pedigree relationships or family structure (PR). The simulation study considered two broad sense heritability levels (0.30 and 0.50, associated with narrow sense heritabilities of 0.20 and 0.35, respectively) and two genetic architectures for traits (the first consisting of small gene effects and the second consisting of a mixed inheritance model with five major genes). RESULTS: G-REML/G-BLUP and a modified Bayesian/Lasso (called BayesA*B* or t-BLASSO) method performed best in the prediction of genomic breeding as well as the total genotypic values of individuals in all four scenarios (two heritabilities x two genetic architectures). The BayesA*B*-type method showed a better ability to recover the dominance variance/additive variance ratio. Decomposition of genomic heritability and accuracy revealed the following descending importance order of information: LD, CS and PR not captured by markers, the last two being very close. CONCLUSIONS: Amongst the 10 models/methods evaluated, the G-BLUP, BAYESA*B* (-2,8) and BAYESA*B* (4,6) methods presented the best results and were found to be adequate for accurately predicting genomic breeding and total genotypic values as well as for estimating additive and dominance in additive-dominance genomic models.