Haplodiploid androgenetic breeding in oat: genotypic variation in anther size and microspore development stage

Oat (Avena spp.) is poorly responsive to the haplodiploidization process, which leads to the production of homozygous lines in one step, increasing breeding efficiency. Androgenetic haploids in small grain cereal crops are obtained from microspores cultured at the mononucleate stage, which can be identified by the size of anthers. In order to identify the appropriate anther size for in vitro culture, microspore cytological analyses were made in Avena sativa cultivars UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout and Avena sterilis CAV 3361, cultivated in growth chamber under controlled light and temperature conditions. Variation was observed within and among genotypes for anther size at each microspore developmental stage and according to the position of spikelets in the panicle. Architecture variation in panicle shape and non-linear microsporogenesis maturation increased the challenge of identifying potentially androgenetic oat anthers. Cytological screening before culture is critical in identifying microspores at the right stage for oat androgenesis.

A aveia (Avena spp.) tem sido pouco responsiva à haplodiploidização, um processo que aumenta a eficiência da seleção no melhoramento por gerar, em uma etapa, linhas puras homozigóticas. A fase mononucleada do micrósporo é critica para o sucesso da androgênese in vitro nos cereais de inverno e, em geral, pode ser inferida pelo tamanho da antera. Foram medidas anteras e analisados citológicamente micrósporos das cultivares de Avena sativa UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout e da linhagem CAV 3361 de Avena sterilis, cultivadas em câmaras de crescimento sob temperaturas dia-noite variando de 16ºC a 9ºC e 12 horas de intensidade luminosa de 300 mol m-2 s-1. O tamanho das anteras em cada fase de desenvolvimento dos micrósporos variou significativamente entre genótipos e de acordo com a região de inserção das espiguetas na panícula. A variação na arquitetura da panícula e a maturação não linear das espiguetas aumentam as dificuldades para a identificação das anteras potencialmente androgenéticas e podem explicar, em parte, os baixos resultados da androgênese na aveia. Os dados mostram a necessidade de uma análise citológica prévia para auxiliar a determinar a fase ideal de desenvolvimento dos micrósporos potencialmente responsivos à cultura de anteras, para o uso da androgenese na aveia.

Haplodiploid androgenetic breeding in oat: genotypic variation in anther size and microspore development stage

Oat (Avena spp.) is poorly responsive to the haplodiploidization process, which leads to the production of homozygous lines in one step, increasing breeding efficiency. Androgenetic haploids in small grain cereal crops are obtained from microspores cultured at the mononucleate stage, which can be identified by the size of anthers. In order to identify the appropriate anther size for in vitro culture, microspore cytological analyses were made in Avena sativa cultivars UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout and Avena sterilis CAV 3361, cultivated in growth chamber under controlled light and temperature conditions. Variation was observed within and among genotypes for anther size at each microspore developmental stage and according to the position of spikelets in the panicle. Architecture variation in panicle shape and non-linear microsporogenesis maturation increased the challenge of identifying potentially androgenetic oat anthers. Cytological screening before culture is critical in identifying microspores at the right stage for oat androgenesis.

A aveia (Avena spp.) tem sido pouco responsiva à haplodiploidização, um processo que aumenta a eficiência da seleção no melhoramento por gerar, em uma etapa, linhas puras homozigóticas. A fase mononucleada do micrósporo é critica para o sucesso da androgênese in vitro nos cereais de inverno e, em geral, pode ser inferida pelo tamanho da antera. Foram medidas anteras e analisados citológicamente micrósporos das cultivares de Avena sativa UPF 7, UPF 18, UFRGS 14, Stout e da linhagem CAV 3361 de Avena sterilis, cultivadas em câmaras de crescimento sob temperaturas dia-noite variando de 16ºC a 9ºC e 12 horas de intensidade luminosa de 300 mol m-2 s-1. O tamanho das anteras em cada fase de desenvolvimento dos micrósporos variou significativamente entre genótipos e de acordo com a região de inserção das espiguetas na panícula. A variação na arquitetura da panícula e a maturação não linear das espiguetas aumentam as dificuldades para a identificação das anteras potencialmente androgenéticas e podem explicar, em parte, os baixos resultados da androgênese na aveia. Os dados mostram a necessidade de uma análise citológica prévia para auxiliar a determinar a fase ideal de desenvolvimento dos micrósporos potencialmente responsivos à cultura de anteras, para o uso da androgenese na aveia.

Inheritance of pinacle exsertion in rice

Incomplete panicle exsertion is one of the symptoms of cold injury at the reproductive stage of the rice plant (Oryza sativa L.), which damages grain yield and raises disease incidence. For this reason, panicle exsertion is a better indicator of cold tolerance under field conditions than spikelet sterility, which may also be affected by other climatic factors. This work studies the variability of degree of panicle exsertion in rice, under the Southern Brazilian environmental conditions and determines the inheritance and heritability of this trait. Four rice genotypes of different cool temperature reactions at the reproductive stage were crossed and field evaluated, with the F2 generation, in relation to the degree of panicle exsertion and spikelet fertility. There was variability among the genotypes for panicle exsertion. The F2 generation of the crosses presented continuous distribution and transgressive segregation towards incomplete exsertion, indicating that genes controlling this trait may be complementary distributed between the parents. Heritability was moderate, so selection for complete panicle exsertion should be applied in advanced generations.

A exerção incompleta da panícula é um dos sintomas de dano por frio no estádio reprodutivo da planta de arroz (Oryza sativa L.), o qual prejudica o rendimento de grãos e aumenta a incidência de doenças. Devido a isso, a exerção da panícula é um bom indicador da tolerância ao frio sob condições de campo ao invés da esterilidade de espiguetas, que também pode ser afetada por outros fatores climáticos. Este trabalho objetivou estudar a variabilidade do grau de exerção da panícula de arroz sob as condições ambientais do sul do Brasil e determinar a herança e herdabilidade desta característica. Quatro genótipos de arroz com diferentes reações à temperatura baixa no período reprodutivo foram cruzados e avaliados a campo, juntamente com a geração F2, quanto ao grau de exerção da panícula e fertilidade de espiguetas. Houve variabilidade entre os genótipos para exerção da panícula. A geração F2 apresentou distribuição contínua e segregação transgressiva na direção da exerção incompleta, indicando que os genes para exerção da panícula devem estar distribuídos complementarmente entre os genitores. A herdabilidade foi moderada, portanto seleção para exerção completa da panícula é recomendada em gerações avançadas.

Inheritance of pinacle exsertion in rice

Incomplete panicle exsertion is one of the symptoms of cold injury at the reproductive stage of the rice plant (Oryza sativa L.), which damages grain yield and raises disease incidence. For this reason, panicle exsertion is a better indicator of cold tolerance under field conditions than spikelet sterility, which may also be affected by other climatic factors. This work studies the variability of degree of panicle exsertion in rice, under the Southern Brazilian environmental conditions and determines the inheritance and heritability of this trait. Four rice genotypes of different cool temperature reactions at the reproductive stage were crossed and field evaluated, with the F2 generation, in relation to the degree of panicle exsertion and spikelet fertility. There was variability among the genotypes for panicle exsertion. The F2 generation of the crosses presented continuous distribution and transgressive segregation towards incomplete exsertion, indicating that genes controlling this trait may be complementary distributed between the parents. Heritability was moderate, so selection for complete panicle exsertion should be applied in advanced generations.

A exerção incompleta da panícula é um dos sintomas de dano por frio no estádio reprodutivo da planta de arroz (Oryza sativa L.), o qual prejudica o rendimento de grãos e aumenta a incidência de doenças. Devido a isso, a exerção da panícula é um bom indicador da tolerância ao frio sob condições de campo ao invés da esterilidade de espiguetas, que também pode ser afetada por outros fatores climáticos. Este trabalho objetivou estudar a variabilidade do grau de exerção da panícula de arroz sob as condições ambientais do sul do Brasil e determinar a herança e herdabilidade desta característica. Quatro genótipos de arroz com diferentes reações à temperatura baixa no período reprodutivo foram cruzados e avaliados a campo, juntamente com a geração F2, quanto ao grau de exerção da panícula e fertilidade de espiguetas. Houve variabilidade entre os genótipos para exerção da panícula. A geração F2 apresentou distribuição contínua e segregação transgressiva na direção da exerção incompleta, indicando que os genes para exerção da panícula devem estar distribuídos complementarmente entre os genitores. A herdabilidade foi moderada, portanto seleção para exerção completa da panícula é recomendada em gerações avançadas.

Rice cold tolerance at the reproductive stage in a controlled environment

Cold tolerance of rice (Oryza sativa L.) during the reproductive stage is important to guarantee high yield under low temperature environments. Field selection, however, does not allow identification of adequate tolerance sources and limits selection of segregating lines due to variable temperature. The objective of this study was to devise methods for distinguishing rice genotypes as to their cold tolerance at the reproductive stage when evaluated under controlled temperature. The effect of cold temperatures was investigated in six rice genotypes at 17°C for varying length of time (three, five, seven and ten days) at two reproductive stages (microsporogenesis and anthesis). Cold tolerance was measured as the percentage of reduction in panicle exsertion and in spikelet fertility. Evaluating cold tolerance through the reduction in panicle exsertion did not allow for the distinction between cold tolerant from cold sensitive genotypes and, when the reduction in spikelet fertility was considered, a minimum of seven days was required to differentiate the genotypes for cold tolerance. Genotypes were more sensitive to cold at anthesis than at microsporogenesis and, as these stages were highly correlated, cold screening could be performed at anthesis only, since it is easier to determine. Rice cold tolerance at the reproductive stage may be characterized by the reduction in spikelet fertility due to cold temperature (17°C) applied for seven days at anthesis.

A tolerância do arroz (Oryza sativa L.) ao frio no período reprodutivo é importante para garantir alto rendimento em ambientes com temperatura baixa. No entanto, a seleção em condições de campo não permite identificar fontes adequadas de tolerância e limita a seleção de linhas segregantes devido à temperatura variável. Este trabalho teve por objetivo definir uma metodologia capaz de distinguir genótipos de arroz quanto à sua tolerância ao frio no período reprodutivo quando avaliados sob temperatura controlada. O efeito do frio foi investigado em seis genótipos de arroz submetidos a 17°C por períodos variáveis de tempo (três, cinco, sete e dez dias) em dois estádios do período reprodutivo (microsporogênese e antese). A tolerância ao frio foi avaliada por meio da porcentagem de redução na exerção da panícula e na fertilidade de espiguetas. O resultados indicaram que avaliar a tolerância ao frio por meio da redução na exerção da panícula não permitiu separar genótipos tolerantes ao frio de genótipos sensíveis e, quando avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas, no mínimo sete dias foram necessários para diferenciar os genótipos quanto à tolerância ao frio. Eles foram mais sensíveis ao frio na antese que na microsporogênese e, como estes estádios foram altamente correlacionados, a seleção sob frio poderia ser feita somente neste estádio, que é de mais fácil determinação. Logo, a tolerância do arroz ao frio no período reprodutivo pode ser avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas devido à temperatura baixa (17°C) aplicada por sete dias no estádio de antese.

Rice cold tolerance at the reproductive stage in a controlled environment

Cold tolerance of rice (Oryza sativa L.) during the reproductive stage is important to guarantee high yield under low temperature environments. Field selection, however, does not allow identification of adequate tolerance sources and limits selection of segregating lines due to variable temperature. The objective of this study was to devise methods for distinguishing rice genotypes as to their cold tolerance at the reproductive stage when evaluated under controlled temperature. The effect of cold temperatures was investigated in six rice genotypes at 17°C for varying length of time (three, five, seven and ten days) at two reproductive stages (microsporogenesis and anthesis). Cold tolerance was measured as the percentage of reduction in panicle exsertion and in spikelet fertility. Evaluating cold tolerance through the reduction in panicle exsertion did not allow for the distinction between cold tolerant from cold sensitive genotypes and, when the reduction in spikelet fertility was considered, a minimum of seven days was required to differentiate the genotypes for cold tolerance. Genotypes were more sensitive to cold at anthesis than at microsporogenesis and, as these stages were highly correlated, cold screening could be performed at anthesis only, since it is easier to determine. Rice cold tolerance at the reproductive stage may be characterized by the reduction in spikelet fertility due to cold temperature (17°C) applied for seven days at anthesis.

A tolerância do arroz (Oryza sativa L.) ao frio no período reprodutivo é importante para garantir alto rendimento em ambientes com temperatura baixa. No entanto, a seleção em condições de campo não permite identificar fontes adequadas de tolerância e limita a seleção de linhas segregantes devido à temperatura variável. Este trabalho teve por objetivo definir uma metodologia capaz de distinguir genótipos de arroz quanto à sua tolerância ao frio no período reprodutivo quando avaliados sob temperatura controlada. O efeito do frio foi investigado em seis genótipos de arroz submetidos a 17°C por períodos variáveis de tempo (três, cinco, sete e dez dias) em dois estádios do período reprodutivo (microsporogênese e antese). A tolerância ao frio foi avaliada por meio da porcentagem de redução na exerção da panícula e na fertilidade de espiguetas. O resultados indicaram que avaliar a tolerância ao frio por meio da redução na exerção da panícula não permitiu separar genótipos tolerantes ao frio de genótipos sensíveis e, quando avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas, no mínimo sete dias foram necessários para diferenciar os genótipos quanto à tolerância ao frio. Eles foram mais sensíveis ao frio na antese que na microsporogênese e, como estes estádios foram altamente correlacionados, a seleção sob frio poderia ser feita somente neste estádio, que é de mais fácil determinação. Logo, a tolerância do arroz ao frio no período reprodutivo pode ser avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas devido à temperatura baixa (17°C) aplicada por sete dias no estádio de antese.

Cold tolerance at the germination stage of rice: methods of evaluation and characterization of genotypes

Rice cold tolerance at the germination stage is important in Rio Grande do Sul (RS) where temperatures below 15°C prevent or reduce germination and plant establishment in early sowings. The present study aimed at identifying an adequate method for cold tolerance evaluation of the rice germination stage and at verifying the variability among 24 rice genotypes of different origins. Cold tolerance was evaluated in experiment I, germination under two conditions: 13°C for 28 days and 28°C for seven days, and in experiment II, germination under 28°C for 72 hours, 13°C for 96 hours and again 28°C for 72 hours. In experiment I measured characteristics were germination index, percentage of seeds with coleoptile length superior to 5 mm and percentage of reduction in coleoptile length due to cold. In experiment II the measured characteristic was coleoptile regrowth after the cold period. Cold tolerance varied among genotypes studied in both experiments, but only the percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth allowed a better distinction between the tolerant checks and the susceptible one. In general, genotypes belonging to the Japonica subspecies presented higher cold tolerance than Indica, but there was variability within subspecies. The most adequate method of evaluation of cold tolerance is through percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth. Among Japonica genotypes, Quilla 64117 and Diamante presented the highest cold tolerance, and among Indica, cultivars BR-IRGA 410 and IRGA 416 were the most cold tolerant at the germination stage.

A tolerância ao frio em arroz no estádio de germinação é importante no Rio Grande do Sul (RS) onde temperaturas abaixo de 15°C impedem ou reduzem a germinação e o estabelecimento das plantas em semeaduras precoces. O presente trabalho teve por objetivos identificar uma metodologia adequada para avaliação da tolerância ao frio na germinação em arroz e verificar a variabilidade existente entre 24 genótipos de arroz de diferentes origens. A tolerância ao frio foi avaliada em dois experimentos: experimento I, com germinação sob duas condições: 13°C por 28 dias e 28°C por sete dias, e experimento II, com germinação a 28°C por 72 horas, 13°C por 96 horas e novamente a 28°C por 72 horas. No experimento I as características medidas foram o índice de germinação, porcentagem de sementes com coleóptilo superior a 5 mm e porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo devido ao frio. No experimento II a característica medida foi o recrescimento do coleóptilo após o período de frio. Houve variabilidade para tolerância ao frio entre os genótipos estudados em ambos os experimentos, mas apenas a porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e o recrescimento do mesmo permitiram melhor distinção entre as testemunhas tolerantes e a sensível. Os genótipos da subespécie Japônica apresentaram maior tolerância ao frio que os Indica, no entanto, houve variabilidade dentro das subespécies. O método mais adequado de avaliação da tolerância ao frio é pela porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e recrescimento do mesmo. Entre os genótipos Japônica, Quilla 64117 e Diamante, apresentam maior tolerância ao frio, e entre os Indica, as cultivares BR-IRGA 410 e IRGA 416 são as mais tolerantes ao frio no estádio de germinação.

Cold tolerance at the germination stage of rice: methods of evaluation and characterization of genotypes

Rice cold tolerance at the germination stage is important in Rio Grande do Sul (RS) where temperatures below 15°C prevent or reduce germination and plant establishment in early sowings. The present study aimed at identifying an adequate method for cold tolerance evaluation of the rice germination stage and at verifying the variability among 24 rice genotypes of different origins. Cold tolerance was evaluated in experiment I, germination under two conditions: 13°C for 28 days and 28°C for seven days, and in experiment II, germination under 28°C for 72 hours, 13°C for 96 hours and again 28°C for 72 hours. In experiment I measured characteristics were germination index, percentage of seeds with coleoptile length superior to 5 mm and percentage of reduction in coleoptile length due to cold. In experiment II the measured characteristic was coleoptile regrowth after the cold period. Cold tolerance varied among genotypes studied in both experiments, but only the percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth allowed a better distinction between the tolerant checks and the susceptible one. In general, genotypes belonging to the Japonica subspecies presented higher cold tolerance than Indica, but there was variability within subspecies. The most adequate method of evaluation of cold tolerance is through percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth. Among Japonica genotypes, Quilla 64117 and Diamante presented the highest cold tolerance, and among Indica, cultivars BR-IRGA 410 and IRGA 416 were the most cold tolerant at the germination stage.

A tolerância ao frio em arroz no estádio de germinação é importante no Rio Grande do Sul (RS) onde temperaturas abaixo de 15°C impedem ou reduzem a germinação e o estabelecimento das plantas em semeaduras precoces. O presente trabalho teve por objetivos identificar uma metodologia adequada para avaliação da tolerância ao frio na germinação em arroz e verificar a variabilidade existente entre 24 genótipos de arroz de diferentes origens. A tolerância ao frio foi avaliada em dois experimentos: experimento I, com germinação sob duas condições: 13°C por 28 dias e 28°C por sete dias, e experimento II, com germinação a 28°C por 72 horas, 13°C por 96 horas e novamente a 28°C por 72 horas. No experimento I as características medidas foram o índice de germinação, porcentagem de sementes com coleóptilo superior a 5 mm e porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo devido ao frio. No experimento II a característica medida foi o recrescimento do coleóptilo após o período de frio. Houve variabilidade para tolerância ao frio entre os genótipos estudados em ambos os experimentos, mas apenas a porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e o recrescimento do mesmo permitiram melhor distinção entre as testemunhas tolerantes e a sensível. Os genótipos da subespécie Japônica apresentaram maior tolerância ao frio que os Indica, no entanto, houve variabilidade dentro das subespécies. O método mais adequado de avaliação da tolerância ao frio é pela porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e recrescimento do mesmo. Entre os genótipos Japônica, Quilla 64117 e Diamante, apresentam maior tolerância ao frio, e entre os Indica, as cultivares BR-IRGA 410 e IRGA 416 são as mais tolerantes ao frio no estádio de germinação.

Regeneração de plantas a partir de segmentos de base de folhas em aveia

The ability for in vitro plant regeneration is limited in most of the cereal crops. One way to minimize this problem has been to search for alternative sources of tissues with the ability for in vitro cultivation. This report aims at the investigation of the potential and the amount of time necessary for in vitro plant regeneration of Brazilian oat (Avena sativa L.) genotypes from leaf base segments. One to two millimeter coleoptile segments of oat genotypes were cultivated for 21 days on MS medium (MURASHIGE & SKOOG, 1962) plus 2,0mg L-1 de 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid), and transferred to plant regeneration media. Variability among genotypes for somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf base segments was not found, but it was possible to regenerate oat genotypes previously considered recalcitrants for in vitro regeneration. Besides that, it was possible to reduce to 5 months the plant regeneration period with this explant. The non-significant correlation between the percentage of somatic embryogenesis and plant regeneration indicates that the embryogenesis is not the only way for plant regeneration from this explant.

A regeneração de plantas in vitro é uma limitação encontrada na maioria dos cereais. Uma forma de minimizar essa dificuldade tem sido a busca de fontes alternativas de tecidos com habilidade para esse fim. O objetivo deste trabalho foi investigar o potencial e o período necessário para regeneração de plantas in vitro de genótipos brasileiros de aveia (Avena sativa L.) a partir de segmentos da base da folha. Segmentos de 1-2mm retirados do coleóptilo de genótipos de aveia foram cultivados por 21 dias em meio MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) suplementado com 2,0mg L-1 de 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) e, posteriormente, transferidos para meio de regeneração de plantas. Não foi encontrada variabilidade entre os genótipos quanto à capacidade de induzir calos embriogênicos e regenerar plantas a partir de segmentos da base da folha, tendo sido possível regenerar genótipos de aveia antes considerados sem habilidade para o cultivo in vitro. O uso desse explante possibilitou reduzir o tempo de regeneração de plantas de aveia para cinco meses e a não correlação entre a percentagem de embriogênese somática e regeneração de plantas indica que a embriogênese não é o único caminho de regeneração a partir desse explante.

Regeneração de plantas a partir de segmentos de base de folhas em aveia

The ability for in vitro plant regeneration is limited in most of the cereal crops. One way to minimize this problem has been to search for alternative sources of tissues with the ability for in vitro cultivation. This report aims at the investigation of the potential and the amount of time necessary for in vitro plant regeneration of Brazilian oat (Avena sativa L.) genotypes from leaf base segments. One to two millimeter coleoptile segments of oat genotypes were cultivated for 21 days on MS medium (MURASHIGE & SKOOG, 1962) plus 2,0mg L-1 de 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid), and transferred to plant regeneration media. Variability among genotypes for somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf base segments was not found, but it was possible to regenerate oat genotypes previously considered recalcitrants for in vitro regeneration. Besides that, it was possible to reduce to 5 months the plant regeneration period with this explant. The non-significant correlation between the percentage of somatic embryogenesis and plant regeneration indicates that the embryogenesis is not the only way for plant regeneration from this explant.

A regeneração de plantas in vitro é uma limitação encontrada na maioria dos cereais. Uma forma de minimizar essa dificuldade tem sido a busca de fontes alternativas de tecidos com habilidade para esse fim. O objetivo deste trabalho foi investigar o potencial e o período necessário para regeneração de plantas in vitro de genótipos brasileiros de aveia (Avena sativa L.) a partir de segmentos da base da folha. Segmentos de 1-2mm retirados do coleóptilo de genótipos de aveia foram cultivados por 21 dias em meio MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) suplementado com 2,0mg L-1 de 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) e, posteriormente, transferidos para meio de regeneração de plantas. Não foi encontrada variabilidade entre os genótipos quanto à capacidade de induzir calos embriogênicos e regenerar plantas a partir de segmentos da base da folha, tendo sido possível regenerar genótipos de aveia antes considerados sem habilidade para o cultivo in vitro. O uso desse explante possibilitou reduzir o tempo de regeneração de plantas de aveia para cinco meses e a não correlação entre a percentagem de embriogênese somática e regeneração de plantas indica que a embriogênese não é o único caminho de regeneração a partir desse explante.

Melhoramento genético para tolerância ao frio em arroz irrigado

Genetic breeding for cold tolerance is presented as a strategy to confront the problem of chilling temperature in Rio Grande do Sul during irrigated rice crop season. The occurence of chilling temperatures in other countries is compared to the situation in Southern Brazil. Plant developmental stages most affected by low temperatures, selection strategies available in controlled conditions and difficulties found for breeding this trait are discussed. Finally, promising selection strategies based on Physiology and Biotechnology studies are presented.

O melhoramento genético para tolerância ao frio é apresentado como estratégia para enfrentar o problema de temperatura baixa no Rio Grande do Sul durante o período de cultivo do arroz irrigado. A ocorrência de temperaturas baixas em outros países é comparada com a situação no sul do Brasil. Os estádios de desenvolvimento da planta mais afetados pela temperatura baixa, as estratégias de seleção disponíveis sob condições controladas e os problemas encontrados para o melhoramento dessa característica são discutidos. Finalmente, estratégias de seleção promissoras baseadas em estudos de Fisiologia e Biotecnologia são apresentadas.

Melhoramento genético para tolerância ao frio em arroz irrigado

Genetic breeding for cold tolerance is presented as a strategy to confront the problem of chilling temperature in Rio Grande do Sul during irrigated rice crop season. The occurence of chilling temperatures in other countries is compared to the situation in Southern Brazil. Plant developmental stages most affected by low temperatures, selection strategies available in controlled conditions and difficulties found for breeding this trait are discussed. Finally, promising selection strategies based on Physiology and Biotechnology studies are presented.

O melhoramento genético para tolerância ao frio é apresentado como estratégia para enfrentar o problema de temperatura baixa no Rio Grande do Sul durante o período de cultivo do arroz irrigado. A ocorrência de temperaturas baixas em outros países é comparada com a situação no sul do Brasil. Os estádios de desenvolvimento da planta mais afetados pela temperatura baixa, as estratégias de seleção disponíveis sob condições controladas e os problemas encontrados para o melhoramento dessa característica são discutidos. Finalmente, estratégias de seleção promissoras baseadas em estudos de Fisiologia e Biotecnologia são apresentadas.

Utilização do inseticida Methomyl na seleção de genótipos de aveia resistentes à helmintosporiose

Spot Blotch is a plant disease which causes yield losses in oat and other cereals. Selection for resistant genotypes using Helminthosporium sativum toxic filtrates is an efficient technique, which reduces the pathogen variability and the influence of the environment over the genotype expression. The filtrates extraction is time consuming and a difficult process, and the possibility of using a synthetic product to simulate its action of inhibiting the cell electron transport chain would be useful. The Methomyl insecticide is an efficient product to simulate the effects of the fungus that causes spot blotch in corn. The objective of this study was to check its efficiency in oat. Oat roots and callus growth were evaluated in the insecticide presence. Growth values that were less inhibited by the insecticide were used to correlate with spot blotch resistance. The results indicate that Methomyl reduces the growth of oat root and calli and may be used to differentiate genotypes more and less resistant to Spot Blotch. Therefore, UFRGS 14, which was the most affected genotype in the presence of the fungus toxic filtrates, had also the most reduced root and calli growth in the presence of Methomyl.

A helmintosporiose é uma moléstia que afeta a cultura da aveia, reduzindo seu rendimento e qualidade de grão. A seleção de genótipos resistentes com utilização de filtrados tóxicos do fungo Helminthosporium sativum é eficaz, pois delimita a variabilidade do patógeno e reduz a interferência do ambiente na expressão do genótipo. Contudo, a obtenção dos filtrados tóxicos deste fungo é um processo lento e delicado. Dessa forma, a possibilidade do uso de substâncias sintéticas que simulem seu efeito, inibindo o transporte de elétrons da cadeia respiratória, é de grande interesse. O inseticida Methomyl é eficaz para simular o efeito da toxina do fungo que causa a helmintosporiose em milho, tendo o presente trabalho visado testar sua eficiência na cultura da aveia. Para isso, foi avaliado o crescimento de calos e raízes de aveia expostas ao Methomyl, quando crescimentos maiores indicaram maior resistência ao produto, e possível resistência à moléstia. Os resultados indicam que o Methomyl afeta o crescimento de raízes e calos de aveia e pode ser utilizado para separar os grupos de genótipos com e sem resistência à helmintosporiose. Assim, UFRGS 14, com maior sensibilidade aos filtrados tóxicos de H. sativum em outros estudos, também apresentou crescimento mais afetado pelo Methomyl em todos os experimentos aqui conduzidos.

Melhoramento para resistência parcial a moléstias fúngicas em cereais

Partial resistance is a promising strategy to be used by plant breeders in an attempt to increase the efficiency in producing cultivars with durable resistance. The objective of this paper is to discuss the utilization of this type of resistance in cereal breeding programs. Aspects as mode of evaluation, difficulties in selecting for and the durability of partial resistance are discussed. Alternatives to use partial resistance in breeding programs are presented and they represent an important strategy to develop genotypes with more stable performance in environments suitable for fungus disease development.

A resistência parcial é uma estratégia promissora para ser utilizada pelos melhoristas de plantas na tentativa de aumentar a eficiência no lançamento de cultivares com resistência durável. O objetivo deste artigo é o de discutir os principais aspectos da utilização prática desse tipo de resistência em programas de melhoramento de cereais. As formas de avaliação da resistência parcial, as dificuldades de selecionar esta característica e a durabilidade deste tipo de resistência são discutidas. Alternativas para utilização da resistência parcial em programas de melhoramento são apresentadas e representam, hoje, uma estratégia importante no desenvolvimento de genótipos com maior estabilidade de desempenho frente aos ambientes variáveis e propícios à ocorrência de moléstias fúngicas em cereais.

Critérios para avaliação da morfologia do grão de aveia para o melhoramento genético da qualidade física

Although kernel morphology is of great interest in oat breeding, it is still necessary to determine how to proceed and analyze samples in selecting for better physical kernel quality in this cereal. The objectives of this study were to determine the correlation among primary, secondary and tertiary kernel morphology traits to define strategies for breeding these traits in oat. Fifty primary, secondary and tertiary, hulled and dehulled, kernels from ten oat genotypes were analyzed for area, length, width, perimeter and shape factor through digital image analysis. Variability among genotypes was identified for all kernel morphology traits. High and significant correlation was found among traits evaluated in primary, secondary, tertiary, hulled and dehulled kernels. Therefore, the average kernel size of a genotype can be determine by the area of its primary hulled kernels; and the evaluations of kernel width and length are necessary for determining kernel shape. Low correlation was found between tertiary kernels and the other two types and selecting against this may contribute for increasing physical kernel quality in oat.

Apesar da morfologia do grão ser de interesse no melhoramento da aveia, critérios de amostragem e análise de grãos para a seleção da qualidade física neste cereal precisam ser determinados. Os objetivos deste trabalho foram determinar as correlações entre características morfológicas de grãos primários, secundários e terciários de aveia, com e sem casca, a fim de definir de que forma podem ser manipuladas no melhoramento genético dessa espécie. Cinqüenta grãos primários, secundários e terciários, com e sem casca, de dez genótipos de aveia foram avaliados para área, largura, comprimento, perímetro e fator de formato através da análise de imagens digitais. Variabilidade entre genótipos de aveia foi encontrada para todas as características. As correlações entre as características de morfologia de grãos primários, secundários e terciários, em grãos com e sem casca, foram altas e significativas. Assim, a determinação do tamanho do grão de um genótipo pode ser feita pela avaliação da área de grãos primários com casca; enquanto que medidas de comprimento e largura são necessárias para definir o tipo característico de grão do genótipo. Baixas correlações foram obtidas entre as características de grãos terciários com os demais, e a eliminação destes pode contribuir para um aumento da uniformidade e maior qualidade física de grãos em aveia.

Critérios para avaliação da morfologia do grão de aveia para o melhoramento genético da qualidade física

Although kernel morphology is of great interest in oat breeding, it is still necessary to determine how to proceed and analyze samples in selecting for better physical kernel quality in this cereal. The objectives of this study were to determine the correlation among primary, secondary and tertiary kernel morphology traits to define strategies for breeding these traits in oat. Fifty primary, secondary and tertiary, hulled and dehulled, kernels from ten oat genotypes were analyzed for area, length, width, perimeter and shape factor through digital image analysis. Variability among genotypes was identified for all kernel morphology traits. High and significant correlation was found among traits evaluated in primary, secondary, tertiary, hulled and dehulled kernels. Therefore, the average kernel size of a genotype can be determine by the area of its primary hulled kernels; and the evaluations of kernel width and length are necessary for determining kernel shape. Low correlation was found between tertiary kernels and the other two types and selecting against this may contribute for increasing physical kernel quality in oat.

Apesar da morfologia do grão ser de interesse no melhoramento da aveia, critérios de amostragem e análise de grãos para a seleção da qualidade física neste cereal precisam ser determinados. Os objetivos deste trabalho foram determinar as correlações entre características morfológicas de grãos primários, secundários e terciários de aveia, com e sem casca, a fim de definir de que forma podem ser manipuladas no melhoramento genético dessa espécie. Cinqüenta grãos primários, secundários e terciários, com e sem casca, de dez genótipos de aveia foram avaliados para área, largura, comprimento, perímetro e fator de formato através da análise de imagens digitais. Variabilidade entre genótipos de aveia foi encontrada para todas as características. As correlações entre as características de morfologia de grãos primários, secundários e terciários, em grãos com e sem casca, foram altas e significativas. Assim, a determinação do tamanho do grão de um genótipo pode ser feita pela avaliação da área de grãos primários com casca; enquanto que medidas de comprimento e largura são necessárias para definir o tipo característico de grão do genótipo. Baixas correlações foram obtidas entre as características de grãos terciários com os demais, e a eliminação destes pode contribuir para um aumento da uniformidade e maior qualidade física de grãos em aveia.

Melhoramento para resistência parcial a moléstias fúngicas em cereais

Partial resistance is a promising strategy to be used by plant breeders in an attempt to increase the efficiency in producing cultivars with durable resistance. The objective of this paper is to discuss the utilization of this type of resistance in cereal breeding programs. Aspects as mode of evaluation, difficulties in selecting for and the durability of partial resistance are discussed. Alternatives to use partial resistance in breeding programs are presented and they represent an important strategy to develop genotypes with more stable performance in environments suitable for fungus disease development.

A resistência parcial é uma estratégia promissora para ser utilizada pelos melhoristas de plantas na tentativa de aumentar a eficiência no lançamento de cultivares com resistência durável. O objetivo deste artigo é o de discutir os principais aspectos da utilização prática desse tipo de resistência em programas de melhoramento de cereais. As formas de avaliação da resistência parcial, as dificuldades de selecionar esta característica e a durabilidade deste tipo de resistência são discutidas. Alternativas para utilização da resistência parcial em programas de melhoramento são apresentadas e representam, hoje, uma estratégia importante no desenvolvimento de genótipos com maior estabilidade de desempenho frente aos ambientes variáveis e propícios à ocorrência de moléstias fúngicas em cereais.

Utilização do inseticida Methomyl na seleção de genótipos de aveia resistentes à helmintosporiose

Spot Blotch is a plant disease which causes yield losses in oat and other cereals. Selection for resistant genotypes using Helminthosporium sativum toxic filtrates is an efficient technique, which reduces the pathogen variability and the influence of the environment over the genotype expression. The filtrates extraction is time consuming and a difficult process, and the possibility of using a synthetic product to simulate its action of inhibiting the cell electron transport chain would be useful. The Methomyl insecticide is an efficient product to simulate the effects of the fungus that causes spot blotch in corn. The objective of this study was to check its efficiency in oat. Oat roots and callus growth were evaluated in the insecticide presence. Growth values that were less inhibited by the insecticide were used to correlate with spot blotch resistance. The results indicate that Methomyl reduces the growth of oat root and calli and may be used to differentiate genotypes more and less resistant to Spot Blotch. Therefore, UFRGS 14, which was the most affected genotype in the presence of the fungus toxic filtrates, had also the most reduced root and calli growth in the presence of Methomyl.

A helmintosporiose é uma moléstia que afeta a cultura da aveia, reduzindo seu rendimento e qualidade de grão. A seleção de genótipos resistentes com utilização de filtrados tóxicos do fungo Helminthosporium sativum é eficaz, pois delimita a variabilidade do patógeno e reduz a interferência do ambiente na expressão do genótipo. Contudo, a obtenção dos filtrados tóxicos deste fungo é um processo lento e delicado. Dessa forma, a possibilidade do uso de substâncias sintéticas que simulem seu efeito, inibindo o transporte de elétrons da cadeia respiratória, é de grande interesse. O inseticida Methomyl é eficaz para simular o efeito da toxina do fungo que causa a helmintosporiose em milho, tendo o presente trabalho visado testar sua eficiência na cultura da aveia. Para isso, foi avaliado o crescimento de calos e raízes de aveia expostas ao Methomyl, quando crescimentos maiores indicaram maior resistência ao produto, e possível resistência à moléstia. Os resultados indicam que o Methomyl afeta o crescimento de raízes e calos de aveia e pode ser utilizado para separar os grupos de genótipos com e sem resistência à helmintosporiose. Assim, UFRGS 14, com maior sensibilidade aos filtrados tóxicos de H. sativum em outros estudos, também apresentou crescimento mais afetado pelo Methomyl em todos os experimentos aqui conduzidos.

A apomixia no melhoramento de plantas

Apomixis, synonymous of assexual seed formation, is presented as a valuable tool in plant breeding. Existing apomictic types, advantages and disadvantages of its use in breeding and its genetic basis are related. Finally, its manipulation in breeding of apomictic crops as well as its introduction in non-apomictic crops breeding is discussed.

A apomixia, sinônimo de formação assexual da semente, é apresentada como uma valiosa ferramenta no melhoramento de plantas. Os tipos de apomixia existentes, as vantagens e desvantagens de sua utilização no melhoramento e sua base genética são relatados. Finalmente, sua manipulação no melhoramento de espécies apomíticas é discutida, assim como sua introdução no melhoramento de espécies não-apomíticas.

A apomixia no melhoramento de plantas

Apomixis, synonymous of assexual seed formation, is presented as a valuable tool in plant breeding. Existing apomictic types, advantages and disadvantages of its use in breeding and its genetic basis are related. Finally, its manipulation in breeding of apomictic crops as well as its introduction in non-apomictic crops breeding is discussed.

A apomixia, sinônimo de formação assexual da semente, é apresentada como uma valiosa ferramenta no melhoramento de plantas. Os tipos de apomixia existentes, as vantagens e desvantagens de sua utilização no melhoramento e sua base genética são relatados. Finalmente, sua manipulação no melhoramento de espécies apomíticas é discutida, assim como sua introdução no melhoramento de espécies não-apomíticas.