Detection and molecular characterization of a novel mitovirus associated with Passiflora edulis Sims.

Mitoviruses are cryptic capsidless viruses belonging to the family Mitoviridae that replicate and are maintained in the mitochondria of fungi. Complete mitovirus-like sequences were recently assembled from plant transcriptome data and plant leaf tissue samples. Passion fruit (Passiflora spp.) is an economically important crop for numerous tropical and subtropical countries worldwide, and many virus-induced diseases impact its production. From a large-scale genomic study targeting viruses infecting Passiflora spp. in Brazil, we detected a de novo-assembled contig with similarity to other plant-associated mitoviruses. The contig is ∼2.6 kb long, with a single open reading frame (ORF) encoding an RNA-dependent RNA polymerase (RdRP). This contig has been named "passion fruit mitovirus-like 1" (PfMv1). An alignment of the predicted amino acid sequence of the RdRP of PfMv1 and those of other plant-associated mitoviruses revealed the presence of the six conserved motifs of mitovirus RdRPs. PfMv1 has 79% coverage and 50.14% identity to Humulus lupulus mitovirus 1. Phylogenetic analysis showed that PfMV1 clustered with other plant-associated mitoviruses in the genus Duamitovirus. Using RT-PCR, we detected a PfMv1-derived fragment, but no corresponding DNA was identified, thus excluding the possibility that this is an endogenized viral-like sequence. This is the first evidence of a replicating mitovirus associated with Passiflora edulis, and it should be classified as a member of a new species, for which we propose the name "Duamitovirus passiflorae".

Advances in Tissue Culture and Transformation Studies in Non-model Species: Passiflora spp. (Passifloraceae).

In this chapter, we report advances in tissue culture applied to Passiflora. We present reproducible protocols for somatic embryogenesis, endosperm-derived triploid production, and genetic transformation for such species knowledge generated by our research team and collaborators in the last 20 years. Our research group has pioneered the work on passion fruit somatic embryogenesis, and we directed efforts to characterize several aspects of this morphogenic pathway. Furthermore, we expanded the possibilities of understanding the molecular mechanism related to developmental phase transitions of Passiflora edulis Sims. and P. cincinnata Mast., and a transformation protocol is presented for the overexpression of microRNA156.

Analysis of collaboration networks for scientific and technological research on passion fruit / Análise das redes de colaboração em ações de pesquisa científica e tecnológica sobre maracujá

Scientific research on passion fruit has been conducted in several institutions worldwide, and it is of interest to the productive sector, the scientific community, and science and technology managers to learn about current scientific advances and opportunities through metric studies of bibliographic information. A survey of publications indexed in the Web of Science and the Agricultural Research Database-BDPA, in European Patent Office - Espacenet, and Embrapa's technologies and projects were used as indicators to characterize research networks. This study analyzed the co-authorship and co-citation network of scientific production, the strength of connections among institutions, and a map of co-occurrence of keywords from 2001 to 2020. Brazil, the United States, Colombia, and France had the largest co-authorship networks for Passifloraceae. Brazilian institutions that are in a prominent position in the analysis of co-authorship networks and that produced the largest number of publications were Embrapa, University of São Paulo (USP), and State University of Campinas (Unicamp). The main themes studied were adsorption, antioxidant, clarification, evolution, flavonoid, flowering, growth, and somatic embryogenesis. Patents related to the use of passifloras were highest between 2015 and 2017 and were mainly focused on the production of food, beverages, cosmetics, and medicines. Brazil has relevant bibliographic production and technological development regarding passion fruit for the academic community and rural producers. These results integrated aspects of scientific activity that can help explore new research directions and explain the use and circulation of scientific production.

As pesquisas sobre o maracujá são realizadas em diversas instituições ao redor do mundo e é de interesse do setor produtivo, da comunidade científica e dos gestores de ciência e tecnologia, conhecer a dinâmica da ciência por meio de estudos métricos das informações bibliográficas. O levantamento das publicações indexadas na Web of Science e na Base de Dados de Pesquisa Agropecuária da Embrapa (BDPA), os registros no Escritório Europeu de Patentes - Espacenet, as tecnologias e os projetos da Embrapa foram utilizados como indicadores para caracterizar as redes de pesquisa sobre os maracujás. Este estudo analisou a rede de coautoria e cocitação da produção científica, a força de conexão entre as instituições e o mapa de coocorrência de palavras-chave entre 2001 e 2020. Brasil, Estados Unidos, Colômbia e França tiveram as maiores redes de coautoria em Passifloraceaes. As instituições brasileiras em posição de destaque na análise das redes de coautoria e que produziram o maior número de publicações foram Embrapa, USP e Unicamp. Os principais temas estudados foram adsorção, antioxidante, clarificação, evolução, flavonoide, floração, crescimento e embriogênese somática. As patentes relacionadas ao uso do maracujá tiveram destaque entre 2015 e 2017 com foco na produção de alimentos, bebidas, cosméticos e medicamentos. O Brasil possui relevante produção bibliográfica e desenvolvimento tecnológico sobre o maracujá tanto para a comunidade acadêmica quanto para os produtores rurais. Estes resultados integram aspectos da atividade científica que poderão prospectar novos direcionamentos de pesquisa e tornar conhecidos o uso e a circulação da produção científica.

Fruit quality of wild, sweet and yellow passion fruit genotypes in Distrito Federal, Brazil

Despite the importance of passion fruit for the Brazilian fruit market, there are still many agronomic and fruit quality problems to be solved, in order to increase this crop performance. The objective of this study was to evaluate the quality of twelve genotypes of wild, sweet and yellow passion fruit, aiming to identify promising materials considering fruit quality, in Federal District, Brazil. An experiment was carried out at the Água Limpa Farm of the Universidade de Brasília (UnB) from 2016 to 2018, in a randomized block design, with 12 treatments, 4 replicates and 6 plants/plot. At the harvesting time, six fruits per plot were randomly collected for the following physicochemical analysis: fruit mass, pulp mass with and without seeds, length/longitudinal diameter, width/transverse diameter, length/width ratio, husk thickness, predominant color of the pulp (L*, C*, h*), number of seeds, seed size, total soluble solids content, total titratable acidity, total soluble solids/total titratable acidity ratio and pH. High heritability values ​​and relation of genetic/environment variation coefficients ratio were observed for most of the characteristics evaluated. The genotypes of yellow passion fruit MAR20#21 P2 x FB 200 P1 R2 and MAR20#19 ROXO R4 x ECRAM P3 R3 showed the best characteristics of fruit mass and pulp mass with seed. All the genotypes studied showed values ​​of total soluble solids above 11ºBrix. Positive and significant correlation was observed between fruit mass and length/width ratio, indicating that oblong fruits have higher fruit mass.

Physical characteristics of passionfruit cv. BRS gigante amarelo produced by flowers with three and four carpels / Características físicas do maracujazeiro-azedo cv. BRS gigante amarelo produzido por flores com três e quatro carpelos

The carpel is the female reproductive structure composed of a set of stigma, style and ovary. Normally passionflower have three carpels, however, some cultivars have this structure in greater quantity. The objective of this work was to identify relationships between the number of carpels and the physical characteristics of BRS Gigante Amarelo fruits. The flowers with three and four carpels were marked, pollinated and the fruits harvested from these flowers analyzed for transverse diameter, longitudinal diameter, pericarp thickness, fruit mass, pulp mass, pulp ratio, number and weight of seeds. A completely randomized design with 10 replicates per treatment was used and each plot had the average of 3 fruits. The data were submitted to variance analysis and the means were compared by the Tukey test at 5% of probability. The fruits generated by flowers with 4 carpels were 18,30% heavier, their pulp were on average 20.75% heavier, presented transverse diameter 7,53% superior to that of fruits generated by flowers with 3 carpels. Similar increments were identified regarding the number of seeds and the weight of seeds per fruit that increased 18,85% and 52.42%, respectively. This result indicates that cv. BRS Yellow Giant with 4 carpels generates heavier fruits, pulp and seeds with a more spherical shape.

O carpelo é a estrutura reprodutiva feminina composta por um conjunto de estigma, estilete e ovário. Normalmente as flores de maracujá possuem três carpelos, porém, algumas flores de algumas cultivares apresentam essa estrutura em maior quantidade. Neste trabalho, objetivou-se identificar relações entre o número de carpelos e as características físicas dos frutos da cultivar BRS Gigante Amarelo. Flores com três e quatro carpelos foram marcadas, polinizadas e os frutos colhidos a partir destas flores foram analisados quanto ao diâmetro transversal, diâmetro longitudinal, espessura do pericarpo, massa do fruto, massa da polpa, rendimento de polpa, número e massa das sementes. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com 10 repetições por tratamento sendo cada parcela a média de 3 frutos. Os dados foram submetidos a análises de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Os frutos gerados por flores com 4 carpelos foram 18,30% mais pesados, sua polpa foi em média 20,75% mais pesada, apresentaram diâmetro transversal 7,53% superior, ao de frutos gerados por flores com 3 carpelos. O mesmo acréscimo foi identificado quanto ao número de sementes e a massa das sementes por fruto que aumentaram 18,85% e 52,42%, respectivamente. Este resultado indica que flores da cv. BRS Gigante Amarelo com 4 carpelos geram frutos, polpa e sementes mais pesados com formato mais arredondado.

Genetic variability of selected Passiflora alata genotypes based on the physical characteristics of fruits / Variabilidade genética de genótipos selecionados de Passiflora alata baseada em características físicas de frutos

Over several past centuries, specific plant populations have been carefully selected to filter strains with higher agronomic performance. Genetic variability is most essential for successful selection. The Passiflora genus offers great inter- and intra-specific variability. This study aimed to evaluate the physical characteristics of the genotypes of the elite passion fruit (Passiflora alata) for selection purpose. We considered the physical traits of fruit mass, longitudinal and equatorial diameters, peel thickness and color, and pulp mass and volume without and with seeds and pulp yield. The sources of variation for the analysis of variance included the fruits of 8 elite genotypes, with 3 replications, whose means were compared by Tukeys test at 1% probability. We also performed multivariate analysis and correlation between these characteristics. Statistical differences were noted between elite genotypes for most of the tested traits. The elite 7 genotype presented with the highest seedless pulp yield in relation to the fruit and the largest fruit mass. Cluster analysis and graphic dispersion revealed a tendency for clustering of the elite genotypes based on their fruit shape. The tested population showed genetic variability, which allowed new selection cycles toward gaining pulp yield and fruit mass.(AU)

Há séculos, populações de plantas vem sendo selecionadas a fim de se obter linhagens com maior desempenho agronômico. Para o sucesso da seleção, a variabilidade genética é essencial, sendo que dentro do gênero Passiflora há grande variabilidade inter e intraespecífica. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as características físicas de frutos de genótipos elite de maracujazeiro-doce (Passiflora alata) para fins de seleção. Foram avaliadas a massa, diâmetros longitudinal e equatorial de frutos, espessura e coloração da casca e massa e volume de polpa com e sem sementes e rendimentos de polpa. As fontes de variação para análise de variância foram os frutos de oito genótipos elite, com três repetições, cujas médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade. Foram realizadas ainda análises multivariadas e de correlação entre as características. Houve diferenças estatísticas entre os genótipos elite para a maioria das características avaliadas. O genótipo elite sete foi o que apresentou maior rendimento de polpa sem sementes, em relação ao fruto e maior massa de fruto. Análises de agrupamento e dispersão gráfica evidenciaram uma tendência de agrupamento dos genótipos elite com base no formato dos frutos. A população apresenta variabilidade genética, que permite novos ciclos de seleção para ganho em rendimento de polpa e massa dos frutos.(AU)

Agronomic and biochemical evaluation of cassava clones with roots that have pink pulp / Avaliação agronômica e bioquímica de clones de mandioca com polpa rosada

Sweet cassava breeding programs are focused on the development of bio fortified cultivars that combine significant amounts of carotenoids in their reserve roots with desirable agronomic. The objective of this research was to evaluate agronomic and biochemical traits in sweet cassava clones with roots that have pink pulp. The nine genotypes were evaluated in two seasons in a randomized block design with three replications. Among the evaluated clones, the following stood out: i) for the height of the first branch (390/08, 345/08 and the control IAC 576-70); ii) for plant height (390/08, 345/08 e 378/08); iii) for shoot weight without original steam cutting (390/08, 406/08, 378/08 e 341/08); iv) for the percentage of starch in roots (378/08, 413/08, 390/08 and the control IAC 576-70); and v) for the root yield (the control IAC 576-70 and 341/08, 390/08, 406/08 e 387/08). In the 2011/2012 season, all clones cooked within 30 minutes, indicating that they all have good culinary qualities. Regarding the total carotenoid content in the roots, the clones that stood out were 406/08 and 341/08. All clones evaluated had HCN content below 100 mg kg-1. Clones 341/08 and 406/08 have agronomic and biochemical potential for direct cultivation by producers in the Cerrado region of Central Brazil and / or for use as stock in sweet cassava breeding programs.(AU)

Os programas de melhoramento genético de mandioca de mesa estão focados no desenvolvimento de variedades biofortificadas que aliem aos caracteres agronômicos a presença de carotenoides nas raízes de reserva. Neste trabalho, objetivou-se avaliar características agronômicas e bioquímicas em clones de mandioca de mesa com polpa rosada. Os nove genótipos foram avaliados por duas safras em delineamento experimental de blocos casualizados com três repetições. Dentre os clones avaliados se destacaram: i) para altura da primeira ramificação (390/08, 345/08 e a testemunha IAC 576-70); ii) para altura da planta (390/08, 345/08 e 378/08); iii) para peso da parte aérea sem a cepa (390/08, 406/08, 378/08 e 341/08); iv) para porcentagem de amido nas raízes (378/08, 413/08, 390/08 e a testemunha IAC 576-70); v) para produtividade de raízes (IAC 576-70 e 341/08, 390/08, 406/08 e 387/08). Na safra 2011/2012, todos os clones cozinharam em até 30 minutos, indicando que todos apresentam boas qualidades culinárias. Com relação ao teor de carotenoides totais nas raízes, os clones que se destacaram foram 406/08 e 341/08. Todos os clones avaliados apresentaram teores de HCN nas raízes de reserva de mandioca, inferiores a 100 mg kg-1. Os clones 341/08 e 406/08 apresentam potencial agronômico e bioquímico para cultivo direto pelos produtores na região do Cerrado do Brasil Central e/ou para a utilização como genitores em programas de melhoramento genético de mandioca de mesa.(AU)

Agronomic and biochemical evaluation of cassava clones with roots that have pink pulp / Avaliação agronômica e bioquímica de clones de mandioca com polpa rosada

ABSTRACT: Sweet cassava breeding programs are focused on the development of bio fortified cultivars that combine significant amounts of carotenoids in their reserve roots with desirable agronomic. The objective of this research was to evaluate agronomic and biochemical traits in sweet cassava clones with roots that have pink pulp. The nine genotypes were evaluated in two seasons in a randomized block design with three replications. Among the evaluated clones, the following stood out: i) for the height of the first branch (390/08, 345/08 and the control IAC 576-70); ii) for plant height (390/08, 345/08 e 378/08); iii) for shoot weight without original steam cutting (390/08, 406/08, 378/08 e 341/08); iv) for the percentage of starch in roots (378/08, 413/08, 390/08 and the control IAC 576-70); and v) for the root yield (the control IAC 576-70 and 341/08, 390/08, 406/08 e 387/08). In the 2011/2012 season, all clones cooked within 30 minutes, indicating that they all have good culinary qualities. Regarding the total carotenoid content in the roots, the clones that stood out were 406/08 and 341/08. All clones evaluated had HCN content below 100 mg kg-1. Clones 341/08 and 406/08 have agronomic and biochemical potential for direct cultivation by producers in the Cerrado region of Central Brazil and / or for use as stock in sweet cassava breeding programs.

RESUMO: Os programas de melhoramento genético de mandioca de mesa estão focados no desenvolvimento de variedades biofortificadas que aliem aos caracteres agronômicos a presença de carotenoides nas raízes de reserva. Neste trabalho, objetivou-se avaliar características agronômicas e bioquímicas em clones de mandioca de mesa com polpa rosada. Os nove genótipos foram avaliados por duas safras em delineamento experimental de blocos casualizados com três repetições. Dentre os clones avaliados se destacaram: i) para altura da primeira ramificação (390/08, 345/08 e a testemunha IAC 576-70); ii) para altura da planta (390/08, 345/08 e 378/08); iii) para peso da parte aérea sem a cepa (390/08, 406/08, 378/08 e 341/08); iv) para porcentagem de amido nas raízes (378/08, 413/08, 390/08 e a testemunha IAC 576-70); v) para produtividade de raízes (IAC 576-70 e 341/08, 390/08, 406/08 e 387/08). Na safra 2011/2012, todos os clones cozinharam em até 30 minutos, indicando que todos apresentam boas qualidades culinárias. Com relação ao teor de carotenoides totais nas raízes, os clones que se destacaram foram 406/08 e 341/08. Todos os clones avaliados apresentaram teores de HCN nas raízes de reserva de mandioca, inferiores a 100 mg kg-1. Os clones 341/08 e 406/08 apresentam potencial agronômico e bioquímico para cultivo direto pelos produtores na região do Cerrado do Brasil Central e/ou para a utilização como genitores em programas de melhoramento genético de mandioca de mesa.

Genetic variability of selected Passiflora alata genotypes based on the physical characteristics of fruits / Variabilidade genética de genótipos selecionados de Passiflora alata baseada em características físicas de frutos

ABSTRACT: Over several past centuries, specific plant populations have been carefully selected to filter strains with higher agronomic performance. Genetic variability is most essential for successful selection. The Passiflora genus offers great inter- and intra-specific variability. This study aimed to evaluate the physical characteristics of the genotypes of the elite passion fruit (Passiflora alata) for selection purpose. We considered the physical traits of fruit mass, longitudinal and equatorial diameters, peel thickness and color, and pulp mass and volume without and with seeds and pulp yield. The sources of variation for the analysis of variance included the fruits of 8 elite genotypes, with 3 replications, whose means were compared by Tukey's test at 1% probability. We also performed multivariate analysis and correlation between these characteristics. Statistical differences were noted between elite genotypes for most of the tested traits. The elite 7 genotype presented with the highest seedless pulp yield in relation to the fruit and the largest fruit mass. Cluster analysis and graphic dispersion revealed a tendency for clustering of the elite genotypes based on their fruit shape. The tested population showed genetic variability, which allowed new selection cycles toward gaining pulp yield and fruit mass.

RESUMO: Há séculos, populações de plantas vem sendo selecionadas a fim de se obter linhagens com maior desempenho agronômico. Para o sucesso da seleção, a variabilidade genética é essencial, sendo que dentro do gênero Passiflora há grande variabilidade inter e intraespecífica. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as características físicas de frutos de genótipos elite de maracujazeiro-doce (Passiflora alata) para fins de seleção. Foram avaliadas a massa, diâmetros longitudinal e equatorial de frutos, espessura e coloração da casca e massa e volume de polpa com e sem sementes e rendimentos de polpa. As fontes de variação para análise de variância foram os frutos de oito genótipos elite, com três repetições, cujas médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade. Foram realizadas ainda análises multivariadas e de correlação entre as características. Houve diferenças estatísticas entre os genótipos elite para a maioria das características avaliadas. O genótipo elite sete foi o que apresentou maior rendimento de polpa sem sementes, em relação ao fruto e maior massa de fruto. Análises de agrupamento e dispersão gráfica evidenciaram uma tendência de agrupamento dos genótipos elite com base no formato dos frutos. A população apresenta variabilidade genética, que permite novos ciclos de seleção para ganho em rendimento de polpa e massa dos frutos.

Identification of duplicates in cassava germplasm banks based on single-nucleotide polymorphisms (SNPs)

Genetic redundancy in cassava (Manihot esculenta Crantz) presents a challenge to efficient management of genetic resources. This study aimed to identify and define the genetic structure of duplicates in cassava germplasm from various Embrapa research units, using single-nucleotide polymorphism (SNP) markers. We evaluated 2,371 accessions with 20,712 SNPs. The identification of duplicates was performed based on multilocus genotypes (MLG), adopting a maximum genetic distance threshold of 0.05. The population structure was defined based on discriminant analysis of principal components (DAPC). A total of 1,757 unique and 614 duplicate accessions were identified. The redundancy of the collections ranged from 17 % (Belém, PA Brazil) to 39 % (Petrolina, PE Brazil), with an average of 21 %. This redundancy between different research units is probably due to the historical sharing of accessions, as well as collections carried out in the same region, or even to the intense germplasm exchange between farmers with different genotype names. In terms of genetic structure, the 250 principal components explained 88 % of the genetic variation of the SNP markers and defined the hierarchical structure of the duplicate cassava germplasm in 12 groups. Since heterotic groups have not yet been identified for cassava, crosses between accessions of the 12 DAPC groups may be promising. All MLGs were allocated within the same DAPC group, corroborating duplicate analyses yet still revealing high variability between groups that were quite distinct based on the first two discriminant functions. Our results contribute to optimizing the conservation of genetic resources, together with understanding diversity and its use in crop improvement.(AU)

Identification of duplicates in cassava germplasm banks based on single-nucleotide polymorphisms (SNPs)

Genetic redundancy in cassava (Manihot esculenta Crantz) presents a challenge to efficient management of genetic resources. This study aimed to identify and define the genetic structure of duplicates in cassava germplasm from various Embrapa research units, using single-nucleotide polymorphism (SNP) markers. We evaluated 2,371 accessions with 20,712 SNPs. The identification of duplicates was performed based on multilocus genotypes (MLG), adopting a maximum genetic distance threshold of 0.05. The population structure was defined based on discriminant analysis of principal components (DAPC). A total of 1,757 unique and 614 duplicate accessions were identified. The redundancy of the collections ranged from 17 % (Belém, PA – Brazil) to 39 % (Petrolina, PE – Brazil), with an average of 21 %. This redundancy between different research units is probably due to the historical sharing of accessions, as well as collections carried out in the same region, or even to the intense germplasm exchange between farmers with different genotype names. In terms of genetic structure, the 250 principal components explained 88 % of the genetic variation of the SNP markers and defined the hierarchical structure of the duplicate cassava germplasm in 12 groups. Since heterotic groups have not yet been identified for cassava, crosses between accessions of the 12 DAPC groups may be promising. All MLGs were allocated within the same DAPC group, corroborating duplicate analyses yet still revealing high variability between groups that were quite distinct based on the first two discriminant functions. Our results contribute to optimizing the conservation of genetic resources, together with understanding diversity and its use in crop improvement.

Molecular characterization of yellow passion fruit genotypes with different yield and disease resistance levels / Caracterização molecular de genótipos de maracujazeiro azedo com diferentes níveis de produtividade e resistência a doenças

Brazil is the largest passion fruit producer in the world. However, the yield is still considered low, and the cultivation of unsuitable varieties is one of the factors directly influencing this trait. As a consequence, breeding studies have been developed with the purpose of obtaining genetic materials with high yield, high fruit quality, and disease resistance. The objective of this study was to characterize and quantify the genetic variability in 18 genotypes of yellow passion fruit (Passiflora edulis Sims) with different levels of yield and disease resistance, using RAPD markers. The RAPD markers were obtained from 10 decamer primers and converted into a matrix of binary data. Estimations of the genetic dissimilarities between different genotypes and cluster analysis were performed. A total of 58 markers were generated, 63.80% of which were polymorphic. The genetic distances among genotypes varied from 0.040 to 0.354 and genotypes were subdivided into at least 5 groups of similarity. The dispersion graphs showed a low clustering tendency for yield and resistance to different diseases (septoriosis, anthracnose, scab, bacterial spot, and passion fruit woodiness disease). These results demonstrate a high genetic variability among the evaluated genotypes, which is valuable information when selecting promising materials to be used per se or as parents in genetic breeding programs.

O Brasil é o maior produtor mundial de maracujá. Entretanto, a produtividade ainda é considerada baixa e o cultivo de variedades inadequadas é um dos fatores que influenciam diretamente esta característica. Como consequência, trabalhos de melhoramento genético tem sido desenvolvidos com a finalidade de obter materiais genéticos com alta produtividade, qualidade de frutos e resistência a doenças. Este trabalho objetivou caracterizar e quantificar a variabilidade genética em 18 genótipos de maracujazeiro azedo (Passiflora edulis Sims) com diferentes níveis de produtividade e resistência a doenças, utilizando marcadores moleculares RAPD. Os marcadores RAPD, obtidos por meio de 10 iniciadores decâmeros, foram convertidos em uma matriz de dados binários. Estimativas de dissimilaridades genéticas entre os diferentes genótipos e análises de agrupamento foram realizadas. Um total de 58 marcadores foram gerados, dos quais 63,80% foram polimórficos. As distâncias genéticas entre os genótipos variaram de 0,040 a 0,354 e os genótipos foram subdivididas em pelo menos 5 grupos de similaridade. Os gráficos de dispersão mostraram uma baixa tendência de agrupamento para produtividade e resistência à septoriose, antracnose, verrugose, bacteriose e virose do endurecimento dos frutos. Estes resultados demonstram uma alta variabilidade genética entre os genótipos estudados, que é uma informação valiosa para a seleção de materiais promissores para serem utilizados per se ou como parentais em programas de melhoramento genético.

Genetic variability in elite barley genotypes based on the agro-morphological characteristics evaluated under irrigated system / Variabilidade genética de genótipos elite de cevada com base em características morfo agronômicas avaliadas em sistema de produção irrigado

ABSTRACT Recently, researches have shown that the Brazilian savannah has a great potential to supply the demand for barley grains. The purpose of this study was to assess the genetic variability in 39 elite barley (Hordeum vulgare L.) genotypes based on the agro-morphological traits of a crop irrigated in the savannah system. An irrigation experiment in the design of complete randomized block with four replicates was conducted at Federal District - Brazil. The evaluated traits were: distance from the last knot to the rachis, distance from the flag leaf to rachis, spike length, number of grains by ear, flag leaf area, plant height, silking, lodging, grain yield, thousand-seed weight, protein content and grain commercial classification. After using analysis of variance the means were used to estimate the genetic dissimilarity among all genotypes pairs based on the Mahalanobis' generalized distance. Cluster analysis using genetic distance matrix was performed having Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Means method (UPGMA) as the criteria. Highly significant differences were found among the genotypes for all traits evaluated. The high coefficient of genetic variation indicates the possibility of having genetic gains for all traits. The traits that most contributed to the variability were the flag leaf area and silking, while the protein content and lodging were the traits that contributed the least. Based on the cluster analysis, at least three major groups of similarity were found. There was a clustering trend of two and six-rowed materials. The most divergent genotypes were PFC 2005123, Antártica-1, Nandi and FM 404.

RESUMO Recentemente, pesquisas tem demonstrado que o Cerrado tem grande potencial para suprir a demanda de cevada. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética de 39 genótipos elite de cevada com base em características morfoagronômicas avaliadas em sistema de produção irrigado no Cerrado. O experimento foi conduzido num delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições no Distrito Federal - Brasil. Avaliaram-se as características: distância do último nó à ráquis, distância da folha bandeira à ráquis, comprimento da espiga, número de grãos por espiga, área da folha bandeira, altura de plantas, espigamento, grau de acamamento, rendimento de grãos, peso de mil sementes, teor de proteína e classificação comercial de grãos. Após análise de variância as médias foram utilizadas para estimar a dissimilaridade genética, com base na distância generalizada de Mahalanobis. Utilizando a matriz de distâncias genéticas foram realizadas análises de agrupamento. Foram observadas diferenças altamente significativas entre os genótipos para todas as características avaliadas. O elevado coeficiente de variação genético evidencia a possibilidade de obter ganhos genéticos para todas características. Através das análises de agrupamento, verificou-se a formação de pelo menos três grandes grupos de similaridade. Houve tendência de agrupamento dos materiais dísticos e hexásticos. Os genótipos PFC 2005123, Antártica-1, Nandi e FM 404 foram os mais divergentes.

Variabilidade genética de genótipos elite de maracujazeiro, obtidos em programas de retrocruzamento envolvendo espécies silvestres e comerciais com base em marcadores RAPD / Genetic variability of elite passionfruit genotypes from backcross breeding program involving wild and commercial species based on rapd markers

O maracujazeiro azedo, Passiflora edulis, possui baixa variabilidade genética para resistência a doenças. Uma alternativa para aumentar a variabilidade é a utilização de espécies silvestres na base de cruzamentos do melhoramento genético de passifloras. Neste trabalho objetivou-se analisar a variabilidade genética de genótipos elite de maracujazeiro obtidos em programas de retrocruzamento envolvendo espécies silvestres e comerciais com base em marcadores moleculares RAPD. Foram analisados 32 genótipos de Passiflora. O DNA genômico de cada material foi extraido e nove iniciadores decâmeros foram utilizados para a obtenção dos marcadores moleculares via Reação em Cadeia da Polimerase. Foram realizadas análises de agrupamento via dendrograma e gráfico de dispersão. Foram obtidos 177 marcadores, dos quais 95% foram polimórficos. As distâncias genéticas entre os 32 genótipos variaram entre 0,035 e 0,562. Análises de agrupamento mostraram que os genótipos elite se agruparam com a espécie comercial utilizada como genitor recorrente. Os marcadores evidenciaram variabilidade genética entre os genótipos estudados e confirmaram a eficiência da recuperação do genoma recorrente dentro do programa de retrocruzamentos.

The passion fruit, Passiflora edulis, has low genetic variability for disease resistance. An alternative for increase the variability have been the use of wild species in crosses with elite cultivars in genetic breeding programs. The objective of this work was to analyze the genetic variability of elite genotypes of passion fruit obtained in backcross programs involving wild and commercial species based on RAPD markers. We analyzed 32 genotypes of Passiflora. Genomic DNA was extracted from each material and nine decamer primers were used to obtain the molecular markers via the Polymerase Chain Reaction. Analyses of clustering dendrogram and scatter plot were performed. We obtained 177 markers, of which 95% were polymorphic. The genetic distances between the 32 genotypes ranged between 0.035 and 0.562. Cluster analysis showed that the elite genotypes were grouped with the commercial cultivars used as recurrent parent. The markers showed genetic variability among genotypes and confirmed the efficiency of recurrent genome recovery within the backcrossing program.

Genetic variability of elite barley genotypes for brazilian savanna irrigated systems based on RAPD markers / Variabilidade genética de acessos elite de cevada para sistemas irrigados no cerrado com base em marcadores RAPD

The objective of this work was to characterize and quantify the genetic variability of 39 barley elite genotypes from a Brazilian working collection belonging to Embrapa, using RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) molecular markers. Genomic DNA samples were extracted from leaves of each genotype and 15 decamer primers were used to obtain RAPD molecular markers. Molecular markers were converted in a binary data matrix utilized to estimate genetic dissimilarities between genotypes and to realize grouping and dispersion graphic analysis. A total of 160 RAPD markers were obtained, making 10.7 markers medium per primer. From all the markers, 141 (88.12%) were polymorphic. Genetic dissimilarities varied from 0.049 to 0.337 among the genotypes. PFC 2004033 and Prestige cultivar showed biggest genetic dissimilarities to others genetic materials. Grouping and dispersion graphic analysis showed a clustering tendency between the Mexican and American genotypes. Another clustering tendency was also found concerning the six-rowed materials. Accessions developed and used in Brazil and also in Germany, UK and Australia have shown the greatest genetic dissimilarity among themselves, being considered promising options to increase the genetic base of breeding programs.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar e quantificar a variabilidade genética de 39 acessos de cevada elite da coleção de trabalho da Embrapa Cerrados, utilizando marcadores moleculares RAPD. Foram utilizados 15 iniciadores decâmeros para a obtenção dos marcadores RAPD, que foram convertidos em uma matriz de dados binários, a partir da qual foram estimadas as dissimilaridades genéticas entre os diferentes acessos e realizadas análises de agrupamento. Foram obtidos 160 marcadores RAPD, dos quais 141 (88,12%) foram polimórficos. As dissimilaridades genéticas variaram de 0,049 a 0,337, entre os acessos de cevada. A análise de agrupamento e de dispersão gráfica mostrou uma tendência de agrupamento entre os genótipos mexicanos e americanos. Outra tendência de agrupamento também foi encontrada entre os genótipos de seis fileiras de grãos. Acessos desenvolvidos e utilizados no Brasil e também os genótipos provenientes da Alemanha, Inglaterra e Austrália têm demonstrado a maior divergência genética entre si, sendo considerados opções interessantes para aumentar a base genética dos programas de melhoramento.

Reação de progênies de maracujazeiro azedo à antracnose em condições de casa de vegetação / Reaction of passion fruit progenies to the antracnosis under greenhouse conditions

Neste trabalho objetivou-se avaliar e selecionar progênies de maracujazeiro- azedo com resistência à antracnose em condições de casa de vegetação. O experimento foi conduzido na estação experimental da biologia da Universidade de Brasília. Foram utilizadas sementes (propagação sexuada) coletadas no campo da fazenda Água Limpa. As progênies usadas nesse experimento foram: seleção MAR, 20#01, 20#05, 20#12, 20#15, 20#19, 20#21, 20#36, 20#40 e 20#2005, PL1, PL2, PL3, PL4, PL5, PL7, GA2, BRS Gigante Amarelo, MSC, BRS Sol do Cerrado, RC3, Roxo Australiano, AR01 e FB100. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com parcela subdividida com 24 tratamentos (progênies), 4 repetições e 6 plantas úteis por repetição. A progênie MAR20#19 apresentou as menores incidências na folha, planta e severidade, 89,2%, 87,5% e 3,71, respectivamente. A progênie MAR20#19 comportou-se como moderadamente resistente e as outras progênies como altamente susceptíveis.

In this work, the objective was to evaluate and select progenies of passion fruit with resistance to anthracnose disease under conditions of a greenhouse. The experiment was conducted at the experimental station of biology of the University of Brasília. It was used seeds (sexual propagation) collected from the farm Água Limpa field water. The progenies used in this experiment were the selections MAR, 20#01, 20#05, 20#12, 20#15, 20#19, 20#21, 20#36, 20#40, 20#2005, PL1, PL2, PL3 , PL4, PL5, PL7, GA2, BRS Gigante Amarelo, MSCA, BRS Sol do Cerrado, RC3, Purple Australian, AR01 and FB100. The experimental design was randomized block with split plot with 24 treatments (progenies) 4 replicates and 6 plants per repetition. The progeny mar20#19 had the lowest incidences leaf, plant and severity, 89.2%, 87.5% and 3.71, respectively. The progeny mar20#19 was observed as moderately resistant and the other progenies as highly susceptible.

Caracterização fenotípica e molecular de acessos de mandioca de indústria com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central / Phenotypic and molecular characterization of industrial purpose cassava accessions with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil

O objetivo do trabalho foi caracterizar e estimar a variabilidade genética entre acessos de mandioca de indústria, com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central, por meio de caracteres quantitativos, qualitativos e marcadores moleculares de forma isolada e conjunta, bem como estimar a correlação entre as estimativas obtidas com base em cada grupo de caracteres. Dezesseis acessos de mandioca de indústria com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central foram avaliados a campo quanto a 11 caracteres quantitativos e 33 caracteres qualitativos, em experimento conduzido na Embrapa Cerrados. Os acessos foram também avaliados quanto a marcadores RAPD em laboratório. Posteriormente, foram estimadas as matrizes de dissimilaridade/distância genética entre os acessos por meio dos caracteres qualitativos, quantitativos e marcadores moleculares e pela análise conjunta dos dados. Além disso, foi estimada a correlação entre as matrizes. No grupo de acessos de indústria avaliados existe ampla variabilidade quanto aos caracteres quantitativos, qualitativos e moleculares aferidos. As únicas correlações significativas encontradas foram entre (i) a matriz de dissimilaridade estimada por meio da análise conjunta e a matriz de dissimilaridade estimada por meio de dados qualitativos (r = 0,52) e; (ii) a matriz de dissimilaridade estimada por meio da análise conjunta e a matriz de dissimilaridade estimada por meio de marcadores moleculares (r= 0,75). A fraca associação entre essas medidas indicou que a melhor estratégia para orientar ações de conservação e uso de germoplasma de mandioca de indústria é por meio de estudos de divergência genética com o emprego de marcadores moleculares, caracteres qualitativos e caracteres quantitativos de forma conjunta e complementar.(AU)

The aim of the present work was to characterize and estimate the genetic variability among industrial purpose cassava accessions, with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil, by means of quantitative and qualitative characters, and molecular markers through isolated and joint analysis, as well as to establish the correlation among the estimated indexes obtained by each used methodology. Sixteen industrial purpose cassava accessions with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil were evaluated in field conditions in terms of 11 quantitative characters and 33 qualitative characters, in an experiment carried out at Embrapa Cerrados. The accessions were also evaluated through RAPD markers in laboratorial conditions. Afterwards, the matrices of genetic dissimilarity/distance among the accessions were estimated through qualitative characters, quantitative characters and molecular markers, besides through the joint analysis of the obtained data. Moreover, the association among the matrices was estimated. The results revealed existence of high variability among the accessions in terms of quantitative, qualitative and molecular characters evaluated. The only significant correlations found were between (i) the dissimilarity matrix estimated through joint analysis and the dissimilarity matrix estimated through qualitative data (r = 0,52); and (ii) the dissimilarity matrix estimated through joint analysis and the dissimilarity matrix estimated through molecular markers (r = 0,75). The weak association between these measures indicated that the best strategy to guide conservation actions and use of cassava industry germplasm is through studies of genetic divergence by the use of molecular markers, qualitative and quantitative traits in a joint and complementary way.(AU)

Caracterização fenotípica e molecular de acessos de mandioca de indústria com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central / Phenotypic and molecular characterization of industrial purpose cassava accessions with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil

O objetivo do trabalho foi caracterizar e estimar a variabilidade genética entre acessos de mandioca de indústria, com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central, por meio de caracteres quantitativos, qualitativos e marcadores moleculares de forma isolada e conjunta, bem como estimar a correlação entre as estimativas obtidas com base em cada grupo de caracteres. Dezesseis acessos de mandioca de indústria com potencial de adaptação às condições do Cerrado do Brasil Central foram avaliados a campo quanto a 11 caracteres quantitativos e 33 caracteres qualitativos, em experimento conduzido na Embrapa Cerrados. Os acessos foram também avaliados quanto a marcadores RAPD em laboratório. Posteriormente, foram estimadas as matrizes de dissimilaridade/distância genética entre os acessos por meio dos caracteres qualitativos, quantitativos e marcadores moleculares e pela análise conjunta dos dados. Além disso, foi estimada a correlação entre as matrizes. No grupo de acessos de indústria avaliados existe ampla variabilidade quanto aos caracteres quantitativos, qualitativos e moleculares aferidos. As únicas correlações significativas encontradas foram entre (i) a matriz de dissimilaridade estimada por meio da análise conjunta e a matriz de dissimilaridade estimada por meio de dados qualitativos (r = 0,52) e; (ii) a matriz de dissimilaridade estimada por meio da análise conjunta e a matriz de dissimilaridade estimada por meio de marcadores moleculares (r= 0,75). A fraca associação entre essas medidas indicou que a melhor estratégia para orientar ações de conservação e uso de germoplasma de mandioca de indústria é por meio de estudos de divergência genética com o emprego de marcadores moleculares, caracteres qualitativos e caracteres quantitativos de forma conjunta e complementar.

The aim of the present work was to characterize and estimate the genetic variability among industrial purpose cassava accessions, with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil, by means of quantitative and qualitative characters, and molecular markers through isolated and joint analysis, as well as to establish the correlation among the estimated indexes obtained by each used methodology. Sixteen industrial purpose cassava accessions with potential for adaptation to the conditions of Cerrado of Central Brazil were evaluated in field conditions in terms of 11 quantitative characters and 33 qualitative characters, in an experiment carried out at Embrapa Cerrados. The accessions were also evaluated through RAPD markers in laboratorial conditions. Afterwards, the matrices of genetic dissimilarity/distance among the accessions were estimated through qualitative characters, quantitative characters and molecular markers, besides through the joint analysis of the obtained data. Moreover, the association among the matrices was estimated. The results revealed existence of high variability among the accessions in terms of quantitative, qualitative and molecular characters evaluated. The only significant correlations found were between (i) the dissimilarity matrix estimated through joint analysis and the dissimilarity matrix estimated through qualitative data (r = 0,52); and (ii) the dissimilarity matrix estimated through joint analysis and the dissimilarity matrix estimated through molecular markers (r = 0,75). The weak association between these measures indicated that the best strategy to guide conservation actions and use of cassava industry germplasm is through studies of genetic divergence by the use of molecular markers, qualitative and quantitative traits in a joint and complementary way.

Using genetic diversity information to establish core collections of Stylosanthes capitata and Stylosanthes macrocephala.

Stylosanthes species are important forage legumes in tropical and subtropical areas. S. macrocephala and S. capitata germplasm collections that consist of 134 and 192 accessions, respectively, are maintained at the Brazilian Agricultural Research Corporation Cerrados (Embrapa-Cerrados). Polymorphic microsatellite markers were used to assess genetic diversity and population structure with the aim to assemble a core collection. The mean values of H(O) and H(E) for S. macrocephala were 0.08 and 0.36, respectively, whereas the means for S. capitata were 0.48 and 0.50, respectively. Roger's genetic distance varied from 0 to 0.83 for S. macrocephala and from 0 to 0.85 for S. capitata. Analysis with STRUCTURE software distinguished five groups among the S. macrocephala accessions and four groups among those of S. capitata. Nei's genetic diversity was 27% in S. macrocephala and 11% in S. capitata. Core collections were assembled for both species. For S. macrocephala, all of the allelic diversity was represented by 23 accessions, whereas only 13 accessions were necessary to represent all allelic diversity for S. capitata. The data presented herein evidence the population structure present in the Embrapa-Cerrados germplasm collections of S. macrocephala and S. capitata, which may be useful for breeding programs and germplasm conservation.

Caracterização molecular de acessos de mandioca açucarados e não açucarados / Molecular characterization of sugary and non-sugary cassava accessions

Acessos de mandioca que armazenam açúcares livres em suas raízes de reserva e não somente amido, como os acessos de mandioca cultivados comercialmente, vêm recebendo destaque atualmente. Esses acessos são popularmente conhecidos como mandiocas açucaradas ou mandiocabas, e evidenciam potencial de uso na produção de álcool combustível. Entretanto, esse germoplasma ainda não foi suficientemente estudado quanto àsua variabilidade genotípica, o que é fundamental para sua conservação e utilização no melhoramento genético. Neste tabalho, objetivou-se caracterizar por meio de marcadores RAPD 14 acessos de mandioca açucarados e não açucarados. Em laboratório, os acessos foram avaliados por meio de 12 iniciadores RAPD. Posteriormente, foi estimada a matriz de dissimilaridade genética entre os acessos, por meio da utilização do complemento do índice de Jaccard. Os iniciadores geraram 131 marcadores RAPD, dos quais 73 por cento foram polimórficos, evidenciando a existência de variabilidade e a eficiência da técnica de RAPD. Os acessos mais similares foram BGMC 1207 e BGMC 1209, ambos açucarados e os menos similares foram o açucarado BGMC 1219 e a cultivar BGMC 436. Os acessos foram divididos em quatro grupos, sendo o primeiro grupo formado pelos 10 acessos açucarados, o segundo grupo formado por dois acessos locais não açucarados, o terceiro e o quarto foram formados pelos acessos melhorados BGMC 753 e BGMC 436. Os resultados obtidos revelaram a existência de elevada variabilidade genética entre os acessos avaliados e diferenciaram os acessos açucarados das cultivares locais não açucaradas e das cultivares comerciais não açucaradas.

Emphasis has been given lately to cassava accessions that accumulate free sugars in their storage roots, besides starch, such as the commercial cultivars. These accessions are popularly known as sugary cassavas or "mandiocabas", and present a high potential for the use in ethanol biofuel production. Nevertheless, this germplasm was not yet sufficiently studied regarding its genotypic variability, which is of fundamental importance for its conservation and use in genetic improvement. The objective of this work was to characterize, via RAPD marker, 14 sugary and non-sugary cassava accessions. Within Laboratory conditions, the accessions were evaluated by using 12 RAPD primers. Afterwards, the matrix of genetic dissimilarity among the acessions was estimated by using the complement of Jaccard index. The primer generated 131 RAPD markers, among which 73 percent were polymorphic, highlightening the existence of genetic variability and efficiency of the RAPD technique. The most similar accessions were BGMC 1207 and BGMC 1209, both sugary ones, and the least similar, the sugary accession BGMC 1219 and the cultivar BGMC 436. The accessions were divided into four groups, the first group was composed by the 10 sugary accessions, the second group consistecs of two local non-sugary accessions, the third and fourth groups were composed by the improved accessions BGMC 753 and BGMC 436. The results obtained reveal the existence of high genetic variability among the evaluated accessions and differed the sugary accessions from local non-sugary and the non-sugary commercial cultivars.