Molecular characterization and core collection evaluation of Manihot esculenta Crantz / Caracterização molecular e avaliação de coleção nuclear de Manihot esculenta Crantz

Cassava is one of the most important subsistence crops in tropical regions. It is necessary to preserve and to know the genetic diversity existent for the adequate use of genetic resources. The evaluation of genetic diversity among genotypes results in information about potential parents in breeding programs, allows duplicates identification, and facilitates germplasm exchange between research institutions. The objective of this study was to characterize the genetic diversity of cassava accessions of North Brazil region. A total of 106 accessions were analyzed using ten microsatellite markers. The genetic parameters estimated were: expected heterozygosity (HE), observed heterozygosity (HO) and polymorphic information content (PIC). Clustering was performed using the UPGMA and Neighbor-Joining (NJ) method. Bayesian analysis, analysis of principal coordinates and identification of a core collection were also used. The ten loci amplified 8,40 alleles on average. The average heterozygosity estimates were: HE = 0.71, HO = 0.58 and PIC = 0.72. Genetic distances ranged from 0.158 to 0.908. Six (5,66%) accesses were redundant. Clustering and dispersion analysis didn't differentiate bitter from sweet cassava, and there wasn't correlation between groups and collect origin. The core collection consisted of 22 individuals that represented 94% of total allelic diversity and 20,75% of the base collection. The results indicate high dissimilarity between the accessions and allowed the detection of redundant genotypes, showing the use of genetic markers as informative tools for the management of collections. (AU)

A mandioca é uma das mais importantes culturas de subsistência em países tropicais. É preciso conservar e conhecer a diversidade genética para o uso adequado dos recursos genéticos. A avaliação da diversidade genética entre os genótipos resulta em informações sobre potenciais genitores em programas de melhoramento, possibilita a identificação de duplicatas, além disso, facilita o intercâmbio de germoplasma entre instituições de pesquisa. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade genética dos acessos de mandioca da Região Norte do Brasil. Foram analisados 106 acessos por meio de dez marcadores microssatélites. Os parâmetros de diversidade genética estimados foram: heterozigosidade esperada (HE), heterozigosidade observada (HO) e conteúdo de informação polimórfica (PIC). Agrupamentos foram realizados pelo método UPGMA e Neighbor-Joining (NJ). Utilizou-se também análises bayesianas, dispersão por coordenadas principais e a identificação de uma coleção nuclear. Os dez locos amplificaram 8,40 alelos em média. A média das estimativas de diversidade foram altas: HE = 0,71, HO = 0,58 e PIC = 0,72. As distâncias genéticas variaram de 0,158 a 0,908. Seis (5,66%) acessos estão redundantes. Os agrupamentos e análises de dispersão não evidenciaram distinção entre variedades bravas e mansas e não foi identificada estrutura genética correspondente a origem dos acessos. A coleção nuclear foi formada por 22 indivíduos, que representaram 94% da diversidade alélica total e 20,75% da coleção base. Os resultados indicam alta dissimilaridade entre os acessos e permitiram a detecção de genótipos redundantes, mostrando o uso de marcadores genéticos como ferramentas informativas para o manejo de coleções. (AU)

Inferring mating system parameters in forage peanut, Arachis pintoi, for Brazilian Amazon conditions / Inferindo parâmetros do sistema de cruzamento em amendoim forrageiro, Arachis pintoi, para as condições da Amazônia brasileira

The search for alternatives to increase productivity and sustainability of livestock production in the Amazon region without increasing deforestation is challenging. Mixed pastures of grasses with forage peanut (Arachis pintoi) have shown positive economic impacts. However, gaps in the knowledge of the reproductive biology of A. pintoi have limited the development of new cultivars adapted to the environmental variations in the Brazilian Amazon. Pasture consortiums of Brachiaria humidicola with forage peanuts (cv. Mandobi) resulted in a 42% increase in weight gain productivity. New cultivars better adapted to the Amazon climate should bring even greater gains. We evaluated the mating system in twenty A. pintoi accessions, and approximately 40 offspring per accession genotyped with eight microsatellites (or markers). The parameters of genetic diversity and inbreeding, the outcrossing rate and coancestry were calculated. The observed heterozygosity was significantly higher and the fixation index was significantly lower in adults compared with the offspring. The crossing rate was variable among genotypes (2 to 80%), and the mean outcrossing rate was 36%. These results indicate that pollinator presence in pastures can influence gene flow in A. pintoi more than expected. Arachis pintoi presented a mixed mating system with a predominance of selfing, and families presented inbreeding and different levels of relatedness. New strategies of genotype conservation are needed to avoid pollinator-mediated crossing between accessions.(AU)

A busca por alternativas para aumentar a produtividade e a sustentabilidade da pecuária na região Amazônica sem aumentar o desmatamento é desafiadora. Pastagens consorciadas de gramíneas com amendoim forrageiro (Arachis pintoi) têm mostrado impactos econômicos positivos. Porém, lacunas no conhecimento da biologia reprodutiva do amendoim forrageiro tem limitado o desenvolvimento de novas cultivares adaptadas as variações ambientais na Amazônia brasileira. Pastos consorciados de Brachiaria humidicola com amendoim forrageiro (cv. Mandobi) apresentaram cerca de 42% de aumento na produtividade do ganho de peso. Novas cultivares mais adaptadas ao clima amazônico, poderão trazer ganhos ainda maiores. O objetivo desse estudo foi avaliar o sistema reprodutivo em vinte acessos de A. pintoi e aproximadamente 40 progênies por acesso, genotipadas com oito microssatélites (ou marcadores). Os parâmetros de diversidade genética e endogamia, taxa de cruzamento e coancestria foram calculados. A heterozigosidade observada foi significativamente maior e o índice de fixação foi significativamente menor nos adultos comparado às progênies. A taxa de cruzamento foi variável entre os genótipos (2 a 80%) e a média da taxa de cruzamento foi 36%. Esses resultados indicam que a presença de polinizadores em pastagens pode influenciar o fluxo gênico em A. pintoi mais do que o esperado. Arachis pintoi apresentou um sistema de cruzamento misto com predominância de autofecundação e as famílias apresentaram endogamia e diferentes níveis de parentesco. Novas estratégias de conservação de genótipos são necessárias para evitar polinizadores mediadores de cruzamento entre os acessos.(AU)

Inferring mating system parameters in forage peanut, Arachis pintoi, for Brazilian Amazon conditions

The search for alternatives to increase productivity and sustainability of livestock production in the Amazon region without increasing deforestation is challenging. Mixed pastures of grasses with forage peanut (Arachis pintoi) have shown positive economic impacts. However, gaps in the knowledge of the reproductive biology of A. pintoi have limited the development of new cultivars adapted to the environmental variations in the Brazilian Amazon. Pasture consortiums of Brachiaria humidicola with forage peanuts (cv. Mandobi) resulted in a 42% increase in weight gain productivity. New cultivars better adapted to the Amazon climate should bring even greater gains. We evaluated the mating system in twenty A. pintoi accessions, and approximately 40 offspring per accession genotyped with eight microsatellites (or markers). The parameters of genetic diversity and inbreeding, the outcrossing rate and coancestry were calculated. The observed heterozygosity was significantly higher and the fixation index was significantly lower in adults compared with the offspring. The crossing rate was variable among genotypes (2 to 80%), and the mean outcrossing rate was 36%. These results indicate that pollinator presence in pastures can influence gene flow in A. pintoi more than expected. Arachis pintoi presented a mixed mating system with a predominance of selfing, and families presented inbreeding and different levels of relatedness. New strategies of genotype conservation are needed to avoid pollinator-mediated crossing between accessions. (AU)

Preservation and maceration of amazon açai leaflet tissue to obtain genomic DNA / Preservação e maceração de tecido de folíolos de açaí da Amazônia para obtenção de DNA genômico

The objective of this study was to test the efficiency of preservation and maceration methods for Euterpe precatoria leaflet tissue to obtain genomic DNA for molecular studies. The leaflets of E. precatoria were collected in an experimental field at Embrapa Acre, Brazil. The study was conducted in a completely randomized design with 10 replicates, in a 12 × 2 factorial structure, with 12 storage treatments (fresh; lyophiliser 3 days; refrigerator 3, 5, and 7 days; silica gel 7, 10, 20, and 30 days; and transport buffer 3, 5, and 7 days) and two leaf tissue maceration methods (liquid nitrogen and the TissueLyser®). Statistically significant differences in the obtained DNA concentration were found between the maceration and storage treatments. The TissueLyser® macerator produced higher DNA concentrations when compared to liquid nitrogen. For the storage treatments, five groups were formed based on DNA concentration when macerated with the TissueLyser® and two groups when macerated with liquid nitrogen. The DNA concentrations ranged from 285.00 ng/µ L (7 days in transport buffer) to 702.00 ng/µ L (30 days in silica gel) when the leaflets were macerated with liquid nitrogen, and from 572.73 ng/µ L (30 days in silica gel) to 2,850.00 ng/µ L (3 days in lyophiliser) using the TissueLyser® macerator. The DNA purity (A260/A280 nm) varied from 1.30 to 1.70 when the leaflets were macerated with liquid nitrogen and from 1.30 to 1.90 with the TissueLyser® macerator. Despite the variations in leaf tissue preservation and DNA concentration, all treatments were effective for DNA isolation and it was possible to amplify genomic regions of microsatellite markers by PCR. It was concluded that leaflets of E. precatoria stored in a lyophiliser and processed with an automatic macerator resulted in satisfactory DNA for molecular studies.

O objetivo deste estudo foi testar a eficiência de métodos de preservação e maceração de tecidos de folíolos de Euterpe precatoria para obter DNA genômico para estudos moleculares. Os folíolos de E. precatoria foram coletados no campo experimental da Embrapa Acre, Brasil. O estudo foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com 10 repetições, em esquema fatorial 12 × 2, com 12 tratamentos de armazenamento (fresco; liofilizado 3 dias; geladeira 3, 5, e 7; sílica gel 7, 10, 20 e 30 dias e tampão de transporte 3, 5 e 7 dias) e dois tipos de maceração do tecido foliar (nitrogênio líquido e TissueLyser®). Para a variável concentração de DNA houve diferença estatística entre os tipos maceração e de armazenamento. O macerador TissueLyser® apresentou maiores concentrações de DNA quando comparado ao nitrogênio líquido.Para os tipos de armazenamento verificou-se formação de cinco grupos quando macerados TissueLyser® e dois grupos quando macerados com nitrogênio líquido. As concentrações de DNA variaram de 285,00 ng/µ L (7 dias em tampão de transporte) a 702,00 ng/µ L (30 dias em sílica gel) quando maceradas com nitrogênio líquido. Quando maceradas com macerador TissueLyser® variaram de 572,73 ng/µ L (30 dias em sílica gel) a 2.850,00 ng/µ L (3 dias em liofilizador). A pureza do DNA (A260/A280 nm) variou de 1,30 a 1,70 quando os folíolos foram macerados com nitrogênio líquido e de 1,30 a 1,90 quando macerados em macerador TissueLyser®. Apesar das variações na conservação e concentração dos tecidos foliares, todos os tratamentos foram eficazes para o isolamento do DNA e amplificaram regiões de marcadores microssatélites. Concluiu-se que folíolos de E. precatoria armazenados em liofilizador e macerados com macerador automático resultaram em DNA satisfatório para estudos moleculares.

Riqueza e frequência de espécies de fungos micorrízicos arbusculares em genótipos de amendoim forrageiro no Acre, Norte do Brasil / Richness and frequency of species of arbuscular mycorrhizal fungi in forage peanut genotypes in Acre, northern Brazil

The potential of the forage peanut crop associated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) has been the subject of some studies, but the influence of the genotype on this association is poorly understood. The objective of this study was to determine the spore density, species richness, relative frequency and occurrence of AMF associated with forage peanut genotypes. Simple soil samples were collected from 45 genotypes of Active Germplasm Bank at Embrapa Acre. Soil samples were collected at 5 cm depth, with three replicates in a completely randomized design. Soil samples were taken to the Mycorrhizae Laboratory of Embrapa Agrobiologia for determination of spore density and identification of AMF species. Analysis of variance and Scott-Knott test were performed. Four genotypes of A. pintoi and two interspecific hybrids, which showed higher spore density, stood out. It was found the occurrence of 21 AMF species in the soil samples. The richness ranged between three and ten species. Three AMF species showed high relative frequency: Glomus macrocarpum (100.0%), Acaulospora tuberculata (97.8%) and Racocetra verrucosa (88.9%). It was concluded that: (i) Regarding inducement of AMF sporulation and species richness, there is genetic variability among forage peanut genotypes, (ii) Glomus macrocarpum, Acaulospora tuberculata, Racocetra verrucosa are often present in the rhizosphere of forage peanut genotypes and should be studied aiming its introduction in the culture.(AU)

O potencial da cultura do amendoim forrageiro associada aos fungos micorrízicos arbusculares (FMA) tem sido objeto de alguns estudos, porém a influência do genótipo sobre essa associação é pouco relatada. O objetivo deste trabalho foi determinar a densidade de esporos, riqueza de espécies, a frequência e ocorrência relativa de FMAs associados a genótipos de amendoim forrageiro. Foram coletadas amostras simples de solo de 45 genótipos pertencentes ao Banco Ativo de Germoplasma na Embrapa Acre. As amostras de solo foram coletadas a 5 cm de profundidade, com três repetições em delineamento inteiramente casualizado. As amostras de solo foram levadas para o Laboratório de Micorrizas da Embrapa Agrobiologia, para determinação da densidade de esporos e identificação das espécies de FMAs. Foi realizada análise de variância e teste de Scott-Knott. Destacaram-se quatro genótipos de A. pintoi e dois híbridos interespecíficos, que apresentaram maior densidade de esporos. Foi verificada a ocorrência de 21 espécies de FMAs nas amostras de solo. A riqueza variou entre três e dez espécies. Três espécies de FMAs apresentaram elevada frequência relativa: Glomus macrocarpum (100,0%), Acaulospora tuberculata (97,8%) e Racocetra verrucosa (88,99%). Conclui-se, assim que: (i) Existe variabilidade genética entre os genótipos de amendoim forrageiro quanto à promoção da esporulação e riqueza de espécies de FMAs nas suas rizosferas; (ii) As espécies de FMAs Glomus macrocarpum, Acaulospora tuberculata, Racocetra verrucosa possuem alta presença na rizosfera dos genótipos de amendoim forrageiro, devendo serem estudadas visando sua introdução na cultura.(AU)

Riqueza e frequência de espécies de fungos micorrízicos arbusculares em genótipos de amendoim forrageiro no Acre, Norte do Brasil / Richness and frequency of species of arbuscular mycorrhizal fungi in forage peanut genotypes in Acre, northern Brazil

The potential of the forage peanut crop associated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) has been the subject of some studies, but the influence of the genotype on this association is poorly understood. The objective of this study was to determine the spore density, species richness, relative frequency and occurrence of AMF associated with forage peanut genotypes. Simple soil samples were collected from 45 genotypes of Active Germplasm Bank at Embrapa Acre. Soil samples were collected at 5 cm depth, with three replicates in a completely randomized design. Soil samples were taken to the Mycorrhizae Laboratory of Embrapa Agrobiologia for determination of spore density and identification of AMF species. Analysis of variance and Scott-Knott test were performed. Four genotypes of A. pintoi and two interspecific hybrids, which showed higher spore density, stood out. It was found the occurrence of 21 AMF species in the soil samples. The richness ranged between three and ten species. Three AMF species showed high relative frequency: Glomus macrocarpum (100.0%), Acaulospora tuberculata (97.8%) and Racocetra verrucosa (88.9%). It was concluded that: (i) Regarding inducement of AMF sporulation and species richness, there is genetic variability among forage peanut genotypes, (ii) Glomus macrocarpum, Acaulospora tuberculata, Racocetra verrucosa are often present in the rhizosphere of forage peanut genotypes and should be studied aiming its introduction in the culture.

O potencial da cultura do amendoim forrageiro associada aos fungos micorrízicos arbusculares (FMA) tem sido objeto de alguns estudos, porém a influência do genótipo sobre essa associação é pouco relatada. O objetivo deste trabalho foi determinar a densidade de esporos, riqueza de espécies, a frequência e ocorrência relativa de FMAs associados a genótipos de amendoim forrageiro. Foram coletadas amostras simples de solo de 45 genótipos pertencentes ao Banco Ativo de Germoplasma na Embrapa Acre. As amostras de solo foram coletadas a 5 cm de profundidade, com três repetições em delineamento inteiramente casualizado. As amostras de solo foram levadas para o Laboratório de Micorrizas da Embrapa Agrobiologia, para determinação da densidade de esporos e identificação das espécies de FMAs. Foi realizada análise de variância e teste de Scott-Knott. Destacaram-se quatro genótipos de A. pintoi e dois híbridos interespecíficos, que apresentaram maior densidade de esporos. Foi verificada a ocorrência de 21 espécies de FMAs nas amostras de solo. A riqueza variou entre três e dez espécies. Três espécies de FMAs apresentaram elevada frequência relativa: Glomus macrocarpum (100,0%), Acaulospora tuberculata (97,8%) e Racocetra verrucosa (88,99%). Conclui-se, assim que: (i) Existe variabilidade genética entre os genótipos de amendoim forrageiro quanto à promoção da esporulação e riqueza de espécies de FMAs nas suas rizosferas; (ii) As espécies de FMAs Glomus macrocarpum, Acaulospora tuberculata, Racocetra verrucosa possuem alta presença na rizosfera dos genótipos de amendoim forrageiro, devendo serem estudadas visando sua introdução na cultura.