Microsatellite diversity and chromosome number in natural populations of Trifolium riograndense Burkart

Twenty eight natural populations of Trifolium riograndense Burkart, an important forage legume from native pastures of the state of Rio Grande do Sul, Brazil, were evaluated for genetic diversity with eight Simple Sequences Repeats (SSR) markers. Chromosome numbers were also determined. The eight markers were polymorphic, with 35 alleles and an average of 4.37 alleles per locus, and Polymorphism Information Content (PIC) between 0.48 and 0.80. Group analysis based on Jaccard´s similarity coefficient separated the 28 accessions in nine groups, with an average genetic similarity of 0.44, indicating a high genetic variability among the populations. No evident relation between genetic distance and geographical origin was detected. The chromosome number of 2n=2x=16 was found in all populations, indicating lack of intraspecific variability for chromosome number in the species. This information on diversity can be used in conservation strategies as well as in genetic breeding programs of this species.

Microsatellite diversity and chromosome number in natural populations of Trifolium riograndense Burkart

Twenty eight natural populations of Trifolium riograndense Burkart, an important forage legume from native pastures of the state of Rio Grande do Sul, Brazil, were evaluated for genetic diversity with eight Simple Sequences Repeats (SSR) markers. Chromosome numbers were also determined. The eight markers were polymorphic, with 35 alleles and an average of 4.37 alleles per locus, and Polymorphism Information Content (PIC) between 0.48 and 0.80. Group analysis based on Jaccard´s similarity coefficient separated the 28 accessions in nine groups, with an average genetic similarity of 0.44, indicating a high genetic variability among the populations. No evident relation between genetic distance and geographical origin was detected. The chromosome number of 2n=2x=16 was found in all populations, indicating lack of intraspecific variability for chromosome number in the species. This information on diversity can be used in conservation strategies as well as in genetic breeding programs of this species.

Caracterização molecular de uma progênie de tangerineira 'Clementina Fina' e 'Montenegrina'

Citrus have a very complex taxonomy, especially considering the number of species included in genus Citrus and related genera. What is classified as a species may have originated by interespecific hybridization and preserved through nucellar embryony. This research aimed to characterize a population of hybrid tangerines, originated from the cross of 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) as female and 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.) as male parents, using microsatellite molecular makers. With 12 pairs of primers it was possible to differentiate 93 of the studied accessions and to group F1 individuals nearer to the male or to the female parent. The primers PIC (Polymorphism Information Content) ranged from 0.27 to 0.65. All the analyzed progeny between 'Clementina Fina' and 'Montenegrina' is hybrid, where SSR were efficient in identifying hybrids more similar to the genitors, showing genetic variability among plants of the studied population.

Os citros apresentam uma taxonomia muito complexa, principalmente com relação ao número de espécies que constituem o gênero Citrus e os gêneros afins. Genótipos classificados como espécies podem ter sido originados por hibridação interespecífica e preservados por meio da embrionia nucelar. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar uma população de tangerineiras híbridas oriundas do cruzamento das tangerineiras 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.), genitor feminino, e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), genitor masculino, utilizando marcadores do tipo microssatélites (SSR). Com 12 pares de primers, foi possível diferenciar 93 acessos do estudo e agrupar a F1 em indivíduos mais próximos do genitor feminino e do genitor masculino. O PIC (Conteúdo de Informação de Polimorfismo) dos primers variou de 0,27 a 0,65. Toda a progênie do cruzamento entre 'Clementina Fina' e 'Montenegrina' analisada neste estudo é híbrida, e os SSRs foram eficientes para identificar híbridos com maior similaridade genética em relação aos genitores, mostrando a existência de variabilidade genética entre as plantas da população estudada.

Morphological variation in Paspalum nicorae Parodi accessions, a promising forage

Paspalum nicorae Parodi is a perennial, apomictic tetraploid forage species, native in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, with grazing tolerance and adapted to sandy soils and moderate droughts. As a first step to future breeding, a morphological characterization regarding leaf hairiness, sheath, leaf and central venation color, growing habit, plant height, raceme number and length, and leaf length and width was performed in 53 accessions from Rio Grande do Sul that are part of a Paspalum species breeding program. 35.84% of the accessions had completely hairy leaves, 73.58% had green sheath, 54.71% whitish central venation, 50.94% decumbent habit. Leaf color was estimated by two methods, color chart and colorimeter. The accessions were classified as 76.92% green, 13.45% greenish yellow and 9.62% as grayish green by the first, and 59.62% grayish, 32.69% grayish yellow, 5.77% yellow and 1.92% dark grayish by the second method. Raceme length ranged from 9.40 to 1.30 cm, number of racemes from one to six (48.73% of the accessions had four racemes), leaf length and width from 36.13 to 13.06 cm and 0.67 to 0.36 cm, respectively, and plant height from 115.70 to 29.00 cm. Therefore, a large morphological variation among accessions was detected, with no relation to geographical location but indicating a high potential use in plant breeding programs.

Paspalum nicorae Parodi é uma forrageira perene, apomítica, tetraplóide, nativa no Rio Grande do Sul, com tolerância ao pastejo e adaptada a solos arenosos e a secas moderadas. Como passo inicial para o melhoramento, uma caracterização morfológica considerando pilosidade da folha, cor da bainha, da folha e da nervura central, hábito de crescimento, altura da planta, número e comprimento de racemos, comprimento e largura da folha foi realizada em 53 acessos coletados no Rio Grande do Sul, Brasil, que são parte de um programa de melhoramento de espécies de Paspalum. Os resultados mostraram que 35,84% dos acessos tinham folhas completamente pilosas, 73,58% tinham bainha verde, 54,71% venação central esbranquiçada e 50,94% hábito decumbente. A cor da folha foi estimada por dois métodos, cartela de cores e colorímetro Os acessos foram classificados como 76,92% verdes, 13,45% amarelo esverdeados e 9,62% como verde acinzentados pelo primeiro, e 59,62% acinzentados, 32,69% amarelo acinzentados, 5,77% amarelos e 1,92% cinza escuros pelo segundo método. O comprimento do racemo variou de 9,40 a 1,30 cm, o número de racemos de um a seis (sendo que 48,73% dos acessos tinham quatro racemos), o comprimento e a largura da folha de 36,13 a 13,06 cm e 0,67 a 0,36 cm, respectivamente e a altura da planta de 115,70 a 29,00 cm. Portanto, grande variação morfológica foi detectada entre os acessos, sem relação com localização geográfica, mas indicando alta potencialidade de utilização em programas de melhoramento.

Morphoagronomic variation in natural populations of Trifolium riograndense (Burkart)

Several species of Trifolium are widely cultivated as forage for animals and green manure. This work aimed to characterize and estimate through morphological and agronomic traits the genetic diversity of natural populations of T. riograndense, an important forage legume from native pastures of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Plant height and diameter, number of primary and secondary stolons, stolon length, number of nodes per primary stolon, internode length, primary stolon diameter, leaf area, petiole length and dry matter production were analyzed in 29 accessions. The first five attributes and dry matter production were evaluated twice. A broad phenotypic variability was observed for almost all characteristics. Positive correlations occurred between petiole length and leaf area (r = 0.68), petiole length and plant height in the first evaluation (0.63), stolon length and plant height (0.58), total dry matter and plant diameter (0.61), and total dry matter and plant height in the second evaluation (0.55). The two most divergent accessions were collected in the same physiographic region and the two less divergent ones in different regions. A dissimilarity dendrogram separated four groups. Accessions collected in a region where T. riograndense is abundant were found to belong to different groups outlining the great variability of this native forage legume. Dry matter production in the first cut was the characteristic that most contributed (20.80%) to accessions divergence followed by number of secondary stolons (12.30%), leaf area (11.07%), and number of nodes per primary stolon (10.93%).

Várias espécies de Trifolium são extensivamente cultivadas como forragem ou adubo verde. Caracterizaram-se e estimaram-se, por meio de atributos morfológicos e agronômicos, a diversidade genética de populações naturais de T. riograndense, importante leguminosa forrageira nativa dos campos naturais do Rio Grande do Sul. Estatura e diâmetro das plantas, número de estolões primários e secundários, comprimento do estolão primário, número de nós por estolão, comprimento dos entrenós, diâmetro de estolão, área foliar, tamanho do pecíolo e produção de massa seca foram avaliados em 29 acessos. Os cinco primeiros atributos e a produção de massa seca foram avaliados duas vezes. Ampla variabilidade fenotípica foi observada para quase todas as características. Ocorreram correlações positivas entre tamanho do pecíolo e área foliar (r = 0,68), tamanho do pecíolo e estatura (0,63) na primeira avaliação, e comprimento do estolão e estatura (0,58), massa seca total e diâmetro da planta (0,61) e massa seca total e estatura (0,55) na segunda avaliação. Os dois acessos mais divergentes foram coletados na mesma região fisiográfica e os dois menos divergentes em regiões diferentes. O dendrograma de dissimilaridade genética separou quatro grupos. Acessos coletados em uma região onde T. riograndense é abundante pertenciam a diferentes grupos, o que realça a grande variabilidade dessa leguminosa forrageira nativa. A produção de massa seca no primeiro corte foi a característica que mais contribuiu (20,80%) para a divergência dos acessos, seguida pelo número de estolões secundários (12,30%), área foliar (11,07%), e número de nós por estolão (10,93%).

Caracterização molecular de uma progênie de tangerineira 'Clementina Fina' e 'Montenegrina'

Citrus have a very complex taxonomy, especially considering the number of species included in genus Citrus and related genera. What is classified as a species may have originated by interespecific hybridization and preserved through nucellar embryony. This research aimed to characterize a population of hybrid tangerines, originated from the cross of 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) as female and 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.) as male parents, using microsatellite molecular makers. With 12 pairs of primers it was possible to differentiate 93 of the studied accessions and to group F1 individuals nearer to the male or to the female parent. The primers PIC (Polymorphism Information Content) ranged from 0.27 to 0.65. All the analyzed progeny between 'Clementina Fina' and 'Montenegrina' is hybrid, where SSR were efficient in identifying hybrids more similar to the genitors, showing genetic variability among plants of the studied population.

Os citros apresentam uma taxonomia muito complexa, principalmente com relação ao número de espécies que constituem o gênero Citrus e os gêneros afins. Genótipos classificados como espécies podem ter sido originados por hibridação interespecífica e preservados por meio da embrionia nucelar. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar uma população de tangerineiras híbridas oriundas do cruzamento das tangerineiras 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.), genitor feminino, e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), genitor masculino, utilizando marcadores do tipo microssatélites (SSR). Com 12 pares de primers, foi possível diferenciar 93 acessos do estudo e agrupar a F1 em indivíduos mais próximos do genitor feminino e do genitor masculino. O PIC (Conteúdo de Informação de Polimorfismo) dos primers variou de 0,27 a 0,65. Toda a progênie do cruzamento entre 'Clementina Fina' e 'Montenegrina' analisada neste estudo é híbrida, e os SSRs foram eficientes para identificar híbridos com maior similaridade genética em relação aos genitores, mostrando a existência de variabilidade genética entre as plantas da população estudada.

Caracterização molecular de uma progênie de tangerineira 'Clementina Fina' e 'Montenegrina'

Citrus have a very complex taxonomy, especially considering the number of species included in genus Citrus and related genera. What is classified as a species may have originated by interespecific hybridization and preserved through nucellar embryony. This research aimed to characterize a population of hybrid tangerines, originated from the cross of 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) as female and 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.) as male parents, using microsatellite molecular makers. With 12 pairs of primers it was possible to differentiate 93 of the studied accessions and to group F1 individuals nearer to the male or to the female parent. The primers PIC (Polymorphism Information Content) ranged from 0.27 to 0.65. All the analyzed progeny between 'Clementina Fina' and 'Montenegrina' is hybrid, where SSR were efficient in identifying hybrids more similar to the genitors, showing genetic variability among plants of the studied population.

Os citros apresentam uma taxonomia muito complexa, principalmente com relação ao número de espécies que constituem o gênero Citrus e os gêneros afins. Genótipos classificados como espécies podem ter sido originados por hibridação interespecífica e preservados por meio da embrionia nucelar. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar uma população de tangerineiras híbridas oriundas do cruzamento das tangerineiras 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.), genitor feminino, e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), genitor masculino, utilizando marcadores do tipo microssatélites (SSR). Com 12 pares de primers, foi possível diferenciar 93 acessos do estudo e agrupar a F1 em indivíduos mais próximos do genitor feminino e do genitor masculino. O PIC (Conteúdo de Informação de Polimorfismo) dos primers variou de 0,27 a 0,65. Toda a progênie do cruzamento entre 'Clementina Fina' e 'Montenegrina' analisada neste estudo é híbrida, e os SSRs foram eficientes para identificar híbridos com maior similaridade genética em relação aos genitores, mostrando a existência de variabilidade genética entre as plantas da população estudada.

Morphoagronomic variation in natural populations of Trifolium riograndense (Burkart)

Several species of Trifolium are widely cultivated as forage for animals and green manure. This work aimed to characterize and estimate through morphological and agronomic traits the genetic diversity of natural populations of T. riograndense, an important forage legume from native pastures of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Plant height and diameter, number of primary and secondary stolons, stolon length, number of nodes per primary stolon, internode length, primary stolon diameter, leaf area, petiole length and dry matter production were analyzed in 29 accessions. The first five attributes and dry matter production were evaluated twice. A broad phenotypic variability was observed for almost all characteristics. Positive correlations occurred between petiole length and leaf area (r = 0.68), petiole length and plant height in the first evaluation (0.63), stolon length and plant height (0.58), total dry matter and plant diameter (0.61), and total dry matter and plant height in the second evaluation (0.55). The two most divergent accessions were collected in the same physiographic region and the two less divergent ones in different regions. A dissimilarity dendrogram separated four groups. Accessions collected in a region where T. riograndense is abundant were found to belong to different groups outlining the great variability of this native forage legume. Dry matter production in the first cut was the characteristic that most contributed (20.80%) to accessions divergence followed by number of secondary stolons (12.30%), leaf area (11.07%), and number of nodes per primary stolon (10.93%).

Várias espécies de Trifolium são extensivamente cultivadas como forragem ou adubo verde. Caracterizaram-se e estimaram-se, por meio de atributos morfológicos e agronômicos, a diversidade genética de populações naturais de T. riograndense, importante leguminosa forrageira nativa dos campos naturais do Rio Grande do Sul. Estatura e diâmetro das plantas, número de estolões primários e secundários, comprimento do estolão primário, número de nós por estolão, comprimento dos entrenós, diâmetro de estolão, área foliar, tamanho do pecíolo e produção de massa seca foram avaliados em 29 acessos. Os cinco primeiros atributos e a produção de massa seca foram avaliados duas vezes. Ampla variabilidade fenotípica foi observada para quase todas as características. Ocorreram correlações positivas entre tamanho do pecíolo e área foliar (r = 0,68), tamanho do pecíolo e estatura (0,63) na primeira avaliação, e comprimento do estolão e estatura (0,58), massa seca total e diâmetro da planta (0,61) e massa seca total e estatura (0,55) na segunda avaliação. Os dois acessos mais divergentes foram coletados na mesma região fisiográfica e os dois menos divergentes em regiões diferentes. O dendrograma de dissimilaridade genética separou quatro grupos. Acessos coletados em uma região onde T. riograndense é abundante pertenciam a diferentes grupos, o que realça a grande variabilidade dessa leguminosa forrageira nativa. A produção de massa seca no primeiro corte foi a característica que mais contribuiu (20,80%) para a divergência dos acessos, seguida pelo número de estolões secundários (12,30%), área foliar (11,07%), e número de nós por estolão (10,93%).

Morphological variation in Paspalum nicorae Parodi accessions, a promising forage

Paspalum nicorae Parodi is a perennial, apomictic tetraploid forage species, native in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, with grazing tolerance and adapted to sandy soils and moderate droughts. As a first step to future breeding, a morphological characterization regarding leaf hairiness, sheath, leaf and central venation color, growing habit, plant height, raceme number and length, and leaf length and width was performed in 53 accessions from Rio Grande do Sul that are part of a Paspalum species breeding program. 35.84% of the accessions had completely hairy leaves, 73.58% had green sheath, 54.71% whitish central venation, 50.94% decumbent habit. Leaf color was estimated by two methods, color chart and colorimeter. The accessions were classified as 76.92% green, 13.45% greenish yellow and 9.62% as grayish green by the first, and 59.62% grayish, 32.69% grayish yellow, 5.77% yellow and 1.92% dark grayish by the second method. Raceme length ranged from 9.40 to 1.30 cm, number of racemes from one to six (48.73% of the accessions had four racemes), leaf length and width from 36.13 to 13.06 cm and 0.67 to 0.36 cm, respectively, and plant height from 115.70 to 29.00 cm. Therefore, a large morphological variation among accessions was detected, with no relation to geographical location but indicating a high potential use in plant breeding programs.

Paspalum nicorae Parodi é uma forrageira perene, apomítica, tetraplóide, nativa no Rio Grande do Sul, com tolerância ao pastejo e adaptada a solos arenosos e a secas moderadas. Como passo inicial para o melhoramento, uma caracterização morfológica considerando pilosidade da folha, cor da bainha, da folha e da nervura central, hábito de crescimento, altura da planta, número e comprimento de racemos, comprimento e largura da folha foi realizada em 53 acessos coletados no Rio Grande do Sul, Brasil, que são parte de um programa de melhoramento de espécies de Paspalum. Os resultados mostraram que 35,84% dos acessos tinham folhas completamente pilosas, 73,58% tinham bainha verde, 54,71% venação central esbranquiçada e 50,94% hábito decumbente. A cor da folha foi estimada por dois métodos, cartela de cores e colorímetro Os acessos foram classificados como 76,92% verdes, 13,45% amarelo esverdeados e 9,62% como verde acinzentados pelo primeiro, e 59,62% acinzentados, 32,69% amarelo acinzentados, 5,77% amarelos e 1,92% cinza escuros pelo segundo método. O comprimento do racemo variou de 9,40 a 1,30 cm, o número de racemos de um a seis (sendo que 48,73% dos acessos tinham quatro racemos), o comprimento e a largura da folha de 36,13 a 13,06 cm e 0,67 a 0,36 cm, respectivamente e a altura da planta de 115,70 a 29,00 cm. Portanto, grande variação morfológica foi detectada entre os acessos, sem relação com localização geográfica, mas indicando alta potencialidade de utilização em programas de melhoramento.

Cytogenetic data for Paspalum notatum Flügge accessions

Several species of the genus Paspalum L. are important forages, due their to quality, productivity and tolerance to environmental stresses. Chromosome numbers, meiotic configurations and pollen fertility were evaluated in a collection of 85 accessions of Paspalum notatum Flügge and in seven accessions of Pensacola (P. notatum var saurae). All P. notatum accessions were tetraploid, with 2n = 4x = 40, except one diploid accession, considered as an escape of Pensacola. All Pensacola plants had 2n = 2x = 20. Meiotic configurations at diakinesis and metaphase I varied among tetraploid accessions, from plants with only bivalents to plants with high frequency of quadrivalents. Pollen fertility varied from 82.5 to 95.9% among diploid accessions and from 72.4 to 97.9% among the tetraploids. Due to the apomictic mode of reproduction of tetraploid P. notatum, meiotic irregularities can be maintained by plants without harming their propagation. At the same time, pollen fertility should be high enough to assure endosperm development, since the species is pseudogamous. Wild diploid P. notatum populations, apart from the endemic P. notatum var saurae, are very rare. From a plant breeding point of view, all the examined tetraploid accessions are potentially male-fertile and could be used as males in crosses.

Muitas espécies do genus Paspalum L. são importantes forragens, devido à qualidade, produtividade e tolerância para o stress ambiental. Números cromossômicos, configurações meióticas e fertilidade do pólen foram analisados em uma coleção de 85 acessos de Paspalum notatum Flügge e sete acessos de Pensacola (P. notatum var saurae). Todos os acessos de P. notatum eram tetraplóides, com 2n = 4x = 40, com exceção de um diplóide, considerado como escape de Pensacola. Todas as plantas de Pensacola examinadas tinham 2n = 2x = 20. Foi verificada variação entre os acessos tetraplóides quanto às configurações cromossômicas em diacinese e metáfase I, desde plantas com apenas bivalentes até aquelas com alta freqüência de quadrivalentes. A fertilidade do pólen variou de 82,5 a 95,9% entre os acessos diplóides e de 72,4 a 97,9% entre os tetraplóides. Devido ao modo de reprodução apomítico de P. notatum tetraplóide, irregularidades meióticas podem ser mantidas sem prejuízo da propagação. Ao mesmo tempo, a fertilidade do pólen deve ser suficientemente alta para assegurar a formação do endosperma, já que a espécie é pseudogâmica. Diplóides silvestres de P. notatum, além do endêmico P. notatum var saurae são muito raros. Do ponto de vista do melhoramento, todos os tetraplóides são potencialmente macho-férteis e poderiam ser utilizados como genitores masculinos em cruzamentos.

Cytogenetic data for Paspalum notatum Flügge accessions

Several species of the genus Paspalum L. are important forages, due their to quality, productivity and tolerance to environmental stresses. Chromosome numbers, meiotic configurations and pollen fertility were evaluated in a collection of 85 accessions of Paspalum notatum Flügge and in seven accessions of Pensacola (P. notatum var saurae). All P. notatum accessions were tetraploid, with 2n = 4x = 40, except one diploid accession, considered as an escape of Pensacola. All Pensacola plants had 2n = 2x = 20. Meiotic configurations at diakinesis and metaphase I varied among tetraploid accessions, from plants with only bivalents to plants with high frequency of quadrivalents. Pollen fertility varied from 82.5 to 95.9% among diploid accessions and from 72.4 to 97.9% among the tetraploids. Due to the apomictic mode of reproduction of tetraploid P. notatum, meiotic irregularities can be maintained by plants without harming their propagation. At the same time, pollen fertility should be high enough to assure endosperm development, since the species is pseudogamous. Wild diploid P. notatum populations, apart from the endemic P. notatum var saurae, are very rare. From a plant breeding point of view, all the examined tetraploid accessions are potentially male-fertile and could be used as males in crosses.

Muitas espécies do genus Paspalum L. são importantes forragens, devido à qualidade, produtividade e tolerância para o stress ambiental. Números cromossômicos, configurações meióticas e fertilidade do pólen foram analisados em uma coleção de 85 acessos de Paspalum notatum Flügge e sete acessos de Pensacola (P. notatum var saurae). Todos os acessos de P. notatum eram tetraplóides, com 2n = 4x = 40, com exceção de um diplóide, considerado como escape de Pensacola. Todas as plantas de Pensacola examinadas tinham 2n = 2x = 20. Foi verificada variação entre os acessos tetraplóides quanto às configurações cromossômicas em diacinese e metáfase I, desde plantas com apenas bivalentes até aquelas com alta freqüência de quadrivalentes. A fertilidade do pólen variou de 82,5 a 95,9% entre os acessos diplóides e de 72,4 a 97,9% entre os tetraplóides. Devido ao modo de reprodução apomítico de P. notatum tetraplóide, irregularidades meióticas podem ser mantidas sem prejuízo da propagação. Ao mesmo tempo, a fertilidade do pólen deve ser suficientemente alta para assegurar a formação do endosperma, já que a espécie é pseudogâmica. Diplóides silvestres de P. notatum, além do endêmico P. notatum var saurae são muito raros. Do ponto de vista do melhoramento, todos os tetraplóides são potencialmente macho-férteis e poderiam ser utilizados como genitores masculinos em cruzamentos.

Sexual polyploidization in red clover

Because sexual polyploidization broadens genetic basis and supply plant breeders with more variability for the selection process, it can be useful in red clover breeding. This paper reports results of three crossing cycles, starting from a parental generation of tetraploid red clover plants (female parent), and diploids from the Quiñiqueli cultivar, selected for production of more than 1% of giant pollen grains (male parent) aiming to obtain tetraploid plants to be used in red clover breeding programs. Crosses in the next generations were performed by mutual cross-pollinations. Chromosome number chimerism and high pollen sterility were detected in F1, F2 and F3, but there was a trend towards increasing seed production and seed viability along the generations, probably due to successful competition between fertile and sterile gametes. The identification of fertile triploids, as well as their recurrent formation along the generations, indicates that triploid block is not complete in red clover, and that triploids may be successfully used as a bridge for the production of sexual polyploids.

Porque a poliploidização sexual amplia a base genética e proporciona aos melhoristas maior variabilidade para o processo de seleção, ela pode ser uma ferramenta útil ao melhoramento de trevo vermelho. Com o objetivo de obter plantas tetraplóides que possam ser utilizadas em programas de melhoramento de trevo vermelho, este trabalho relata resultados de três ciclos de cruzamentos, partindo de uma população parental de plantas tetraplóides de trevo vermelho, como genitores femininos, e de diplóides da cultivar Quiñiqueli, selecionados para produção de mais de 1% de grãos de pólen gigantes, como genitores masculinos. Nas outras gerações, os cruzamentos foram realizados por polinizações cruzadas mútuas. Quimerismo para número cromossômico e alta esterilidade de pólen foram detectados em F1 , F2 e F3, mas houve uma tendência para aumento da produção e viabilidade das sementes ao longo das gerações, provavelmente devido à competição bem sucedida entre gametas férteis e estéreis. A identificação de triplóides férteis, assim como sua formação recorrente ao longo das gerações, indica que o bloco triplóide não é completo em trevo vermelho e que triplóides podem ser utilizados com sucesso para a produção de poliplóides sexuais.

Sexual polyploidization in red clover

Because sexual polyploidization broadens genetic basis and supply plant breeders with more variability for the selection process, it can be useful in red clover breeding. This paper reports results of three crossing cycles, starting from a parental generation of tetraploid red clover plants (female parent), and diploids from the Quiñiqueli cultivar, selected for production of more than 1% of giant pollen grains (male parent) aiming to obtain tetraploid plants to be used in red clover breeding programs. Crosses in the next generations were performed by mutual cross-pollinations. Chromosome number chimerism and high pollen sterility were detected in F1, F2 and F3, but there was a trend towards increasing seed production and seed viability along the generations, probably due to successful competition between fertile and sterile gametes. The identification of fertile triploids, as well as their recurrent formation along the generations, indicates that triploid block is not complete in red clover, and that triploids may be successfully used as a bridge for the production of sexual polyploids.

Porque a poliploidização sexual amplia a base genética e proporciona aos melhoristas maior variabilidade para o processo de seleção, ela pode ser uma ferramenta útil ao melhoramento de trevo vermelho. Com o objetivo de obter plantas tetraplóides que possam ser utilizadas em programas de melhoramento de trevo vermelho, este trabalho relata resultados de três ciclos de cruzamentos, partindo de uma população parental de plantas tetraplóides de trevo vermelho, como genitores femininos, e de diplóides da cultivar Quiñiqueli, selecionados para produção de mais de 1% de grãos de pólen gigantes, como genitores masculinos. Nas outras gerações, os cruzamentos foram realizados por polinizações cruzadas mútuas. Quimerismo para número cromossômico e alta esterilidade de pólen foram detectados em F1 , F2 e F3, mas houve uma tendência para aumento da produção e viabilidade das sementes ao longo das gerações, provavelmente devido à competição bem sucedida entre gametas férteis e estéreis. A identificação de triplóides férteis, assim como sua formação recorrente ao longo das gerações, indica que o bloco triplóide não é completo em trevo vermelho e que triplóides podem ser utilizados com sucesso para a produção de poliplóides sexuais.

Citogenética do gênero Leucaena Benth

The cytogenetics group of the Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brazil determined the chromosome numbers of all species of Leucaena. Cytogenetic results of some selected hybrids and wild and cultivated species of Leucaena are reviewed and discussed. The results showed an intra and interespecific chromosome number variability and the occurrence of multivalents even in the presumed diploid species (what supports a paleopolyploid origin for these species). This is a very important contribution and may reflect on the taxonomy and on the understanding of the complex evolution of Leucaena. These results suggest that cytogenetic studies should be part of all Leucaena breeding programs.

Neste trabalho, são revistos e discutidos os resultados mais relevantes dos estudos citogenéticos em Leucaena realizados pelo grupo do Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que envolvem híbridos selecionados dentro de programas de melhoramento, e as espécies selvagens e cultivadas do gênero. Estes resultados revelaram variabilidade intra e interespecífica para o número cromossômico, mostrando a ocorrência de multivalentes mesmo nas espécies consideradas diplóides (o que apóia a origem paleopoliplóide de muitas espécies) e constituem uma importante contribuição para a citogenética das espécies de Leucaena, com repercussões na taxonomia e no melhor entendimento da complexa evolução do gênero. Os resultados indicam que deve haver um acompanhamento citogenético em programas de melhoramento genético destas espécies.

Citogenética do gênero Leucaena Benth

The cytogenetics group of the Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brazil determined the chromosome numbers of all species of Leucaena. Cytogenetic results of some selected hybrids and wild and cultivated species of Leucaena are reviewed and discussed. The results showed an intra and interespecific chromosome number variability and the occurrence of multivalents even in the presumed diploid species (what supports a paleopolyploid origin for these species). This is a very important contribution and may reflect on the taxonomy and on the understanding of the complex evolution of Leucaena. These results suggest that cytogenetic studies should be part of all Leucaena breeding programs.

Neste trabalho, são revistos e discutidos os resultados mais relevantes dos estudos citogenéticos em Leucaena realizados pelo grupo do Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que envolvem híbridos selecionados dentro de programas de melhoramento, e as espécies selvagens e cultivadas do gênero. Estes resultados revelaram variabilidade intra e interespecífica para o número cromossômico, mostrando a ocorrência de multivalentes mesmo nas espécies consideradas diplóides (o que apóia a origem paleopoliplóide de muitas espécies) e constituem uma importante contribuição para a citogenética das espécies de Leucaena, com repercussões na taxonomia e no melhor entendimento da complexa evolução do gênero. Os resultados indicam que deve haver um acompanhamento citogenético em programas de melhoramento genético destas espécies.

Auto-incompatibilidade em plantas

Self-incompatibility (SI) is the failure of a fertile plant to set seeds when fertilized with its own pollen. It is a physiological mechanism, with a genetic basis, which promotes allogamy and has drawn geneticists and plant breeders’ attention. Nowadays, the research has put emphasis on the identification and understanding of the molecular and cellular processes leading to the recognition and rejection of the self-incompatible pollen, including the identification, localization and sequencing of proteins, enzymes and genes involved. There are two types of SI, gametophytic (GSI) in which the pollen specificity is determined by the S allele of the pollen grain (gametophyte) haploid genome, and sporophytic (SIS), where the pollen specificity is determined by the diploid genotype of the adult plant (sporophyte) that generated the pollen grain. SIS may be homomorphic, when there are no floral modifications related to the SI process, or heteromorphic, when floral modifications occur together with the SI process. The SI reaction may occurr from pollen germination impairing up to pollen tube breakdown. The existence of SI in economically important plants may be very important, being very positive in some cases or a burden in others, depending on the plant part harvested (vegetative or reproductive) and its mode of reproduction, sexual or asexual. SI has been employed in plant breeding for many years, but there is a gap between theoretical knowledge, such as genetic and molecular basis, and utilization in plant breeding programs.

A auto-incompatibilidade (AI) é a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu próprio pólen. É um mecanismo fisiólogico, com base genética, que promove a alogamia, e tem despertado a atenção de geneticistas e melhoristas de plantas. Atualmente, a ênfase nas pesquisas está na identificação e entendimento dos processos moleculares e celulares que levam ao reconhecimento e à rejeição do pólen auto-incompatível, incluindo a identificação, localização e seqüenciamento das proteínas, enzimas e genes envolvidos. Existem dois tipos principais de AI, a gametofítica (AIG), em que a especificidade do pólén é gerada pelo alelo S do genoma haplóide do grão do pólen (gametófito), e a esporofítica (AIE), em que a especificidade é gerada pelo genótipo diplóide da planta adulta (esporófito) que deu origem ao grão de pólen. A AIE pode ser homomórfica, quando não existem modificações florais que acompanham o processo, ou heteromórfica, quando, com o processo de AI, ocorrem modificações florais. A reação da AI engloba desde o impedimento da germinação do pólen até o rompimento do tubo polínico. A ocorrência de AI em espécies de interesse econômico pode ter uma importância muito grande, sendo muito positiva em alguns casos e um empecilho em outros, dependendo da parte da planta (vegetativa ou reprodutiva) que é colhida e do tipo de reprodução, sexual ou vegetativa. A utilização da AI no melhoramento de plantas é feita há bastante tempo, mas existe uma lacuna entre o grau de detalhamento do conhecimento teórico, como as bases genética e molecular, e a aplicação deste conhecimento no melhoramento.

Auto-incompatibilidade em plantas

Self-incompatibility (SI) is the failure of a fertile plant to set seeds when fertilized with its own pollen. It is a physiological mechanism, with a genetic basis, which promotes allogamy and has drawn geneticists and plant breeders attention. Nowadays, the research has put emphasis on the identification and understanding of the molecular and cellular processes leading to the recognition and rejection of the self-incompatible pollen, including the identification, localization and sequencing of proteins, enzymes and genes involved. There are two types of SI, gametophytic (GSI) in which the pollen specificity is determined by the S allele of the pollen grain (gametophyte) haploid genome, and sporophytic (SIS), where the pollen specificity is determined by the diploid genotype of the adult plant (sporophyte) that generated the pollen grain. SIS may be homomorphic, when there are no floral modifications related to the SI process, or heteromorphic, when floral modifications occur together with the SI process. The SI reaction may occurr from pollen germination impairing up to pollen tube breakdown. The existence of SI in economically important plants may be very important, being very positive in some cases or a burden in others, depending on the plant part harvested (vegetative or reproductive) and its mode of reproduction, sexual or asexual. SI has been employed in plant breeding for many years, but there is a gap between theoretical knowledge, such as genetic and molecular basis, and utilization in plant breeding programs.

A auto-incompatibilidade (AI) é a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu próprio pólen. É um mecanismo fisiólogico, com base genética, que promove a alogamia, e tem despertado a atenção de geneticistas e melhoristas de plantas. Atualmente, a ênfase nas pesquisas está na identificação e entendimento dos processos moleculares e celulares que levam ao reconhecimento e à rejeição do pólen auto-incompatível, incluindo a identificação, localização e seqüenciamento das proteínas, enzimas e genes envolvidos. Existem dois tipos principais de AI, a gametofítica (AIG), em que a especificidade do pólén é gerada pelo alelo S do genoma haplóide do grão do pólen (gametófito), e a esporofítica (AIE), em que a especificidade é gerada pelo genótipo diplóide da planta adulta (esporófito) que deu origem ao grão de pólen. A AIE pode ser homomórfica, quando não existem modificações florais que acompanham o processo, ou heteromórfica, quando, com o processo de AI, ocorrem modificações florais. A reação da AI engloba desde o impedimento da germinação do pólen até o rompimento do tubo polínico. A ocorrência de AI em espécies de interesse econômico pode ter uma importância muito grande, sendo muito positiva em alguns casos e um empecilho em outros, dependendo da parte da planta (vegetativa ou reprodutiva) que é colhida e do tipo de reprodução, sexual ou vegetativa. A utilização da AI no melhoramento de plantas é feita há bastante tempo, mas existe uma lacuna entre o grau de detalhamento do conhecimento teórico, como as bases genética e molecular, e a aplicação deste conhecimento no melhoramento.

Gametas não reduzidos no melhoramento de plantas

The role of unreduced (2n) gametes, those with the somatic chromosome number, in the origin of polyploids and in plant breeding are reviewed. It is accepted that polyploids originated in nature rather by fusion of unreduced gametes than by somatic duplication. These gametes are formed by meiotic non-reduction, in the first division restitution (FDR) or in the second division restitution (SDR). They are normally found in natural populations in very low frequencies, with some remarkable exceptions, and are under genetic and environmental influence. Detection of 2n gametes, which are much more studied in male meiosis, is mainly accomplished by pollen grains size and detection of dyads and tryads at the end of meiosis II. Unreduced gametes are utilized in plant breeding in two ways: in uni or bilateral polyploidization, which maintains in the newly formed polyploid the heterozygosis lost through somatic duplication, and as a bridge to transfer desirable genes from wild diploid species into the cultivated polyploid genepool, by example in alfalfa. The manipulation of unreduced gametes should be considered as an important tool in plant breeding.

Nesta revisão são abordados o papel dos gametas não reduzidos (gametas 2n), ou seja, aqueles com o número somático de cromossomos, na origem dos poliplóides, e sua utilização no melhoramento genético de plantas. Aceita-se que a origem dos poliplóides na natureza tenha ocorrido pela fusão de gametas não reduzidos e não pela duplicação somática. Esses gametas são formados por uma não redução cromossômica durante a meiose, que pode ocorrer de duas formas: na meiose I, pela RPD (restituição na primeira divisão), ou na meiose II, pela RSD (restituição na segunda divisão). Normalmente, são encontrados em baixíssimas freqüências em populações naturais, com notáveis exceções, e sua formação é influenciada por fatores genéticos e ambientais. A detecção dos gametas 2n, mais estudados na meiose masculina do que na feminina, é mais freqüentemente feita pela medida de grãos de pólen, ou pela presença de díades e tríades ao final da meiose II. No melhoramento, são utilizados basicamente de duas formas: na poliploidização sexual, uni ou bilateral, que mantém, no poliplóide, a heterozigose que é perdida durante a duplicação somática de cromossomos, e como uma ponte para transferir genes desejáveis de espécies silvestres diplóides para cultivadas poliplóides, como, por exemplo, no caso da alfafa. A manipulação de gametas não reduzidos deve ser considerada como uma ferramenta importante para o melhorista.

Determinação da quantidade de DNA nuclear em plantas

The DNA C value is an important biological characteristic and the knowledge of DNA content may be applied to several branches of science. Nuclear DNA content determinations, normally performed by Feulgen microdensitometry and flow cytometry, may replace chromosome counts especially when a high number of individuals are being analysed. Feulgen microdensitometry is based on the affinity of this dye and the DNA: the amount of DNA is proportional to the amount of dye taken by the nucleus. Flow cytometry is based on the optical properties of particles on a flow. In plants the technique basically consists in the isolation of nuclei, staining with a fluorochrome and measurement of the emitted fluorescence. The advantages of this technique, when compared to Feulgen densitometry, are the relative easiness and speed of sample preparation, the possibility to analyse a high number of nuclei, the need of small tissue amounts and the detection of small differences in DNA contents. Conflicting results from different authors show the need of a rigid technical standardization so that methodological errors are not misinterpreted with eventual real differences in DNA contents.

O valor C de DNA é um caráter de significado biológico fundamental e o conhecimento da quantidade de DNA nuclear de um grupo de organismos pode ser útil em vários campos da ciência. Do ponto de vista prático, a determinação da quantidade de DNA nuclear, que é mais comumente realizada por microdensitometria de Feulgen e citometria de fluxo, pode substituir a contagem de cromossomos, especialmente quando se trabalha com um número muito grande de indivíduos. A microdensitometria por Feulgen baseia-se na ligação específica do DNA a esse corante, havendo uma proporcionalidade entre a quantidade de DNA existente e a quantidade de corante que o núcleo incorporou. A citometria de fluxo envolve a análise das propriedades óticas de partículas em fluxo. Em plantas, basicamente consiste no isolamento dos núcleos, coloração destes com um fluorocromo e leitura da fluorescência emitida. As grandes vantagens desta técnica, em relação à microdensitometria de Feulgen, são a relativa facilidade e a rapidez da preparação das amostras, o grande número de núcleos que podem ser analisados, a necessidade de pequenas quantidades de tecido e a possibilidade de detecção de pequenas diferenças na quantidade de DNA. Relatos de resultados conflitantes entre determinações de diferentes autores mostram a necessidade de uma criteriosa padronização das técnicas, para que problemas metodológicos não venham a ser interpretados como eventuais diferenças reais na quantidade de DNA.

Determinação da quantidade de DNA nuclear em plantas

The DNA C value is an important biological characteristic and the knowledge of DNA content may be applied to several branches of science. Nuclear DNA content determinations, normally performed by Feulgen microdensitometry and flow cytometry, may replace chromosome counts especially when a high number of individuals are being analysed. Feulgen microdensitometry is based on the affinity of this dye and the DNA: the amount of DNA is proportional to the amount of dye taken by the nucleus. Flow cytometry is based on the optical properties of particles on a flow. In plants the technique basically consists in the isolation of nuclei, staining with a fluorochrome and measurement of the emitted fluorescence. The advantages of this technique, when compared to Feulgen densitometry, are the relative easiness and speed of sample preparation, the possibility to analyse a high number of nuclei, the need of small tissue amounts and the detection of small differences in DNA contents. Conflicting results from different authors show the need of a rigid technical standardization so that methodological errors are not misinterpreted with eventual real differences in DNA contents.

O valor C de DNA é um caráter de significado biológico fundamental e o conhecimento da quantidade de DNA nuclear de um grupo de organismos pode ser útil em vários campos da ciência. Do ponto de vista prático, a determinação da quantidade de DNA nuclear, que é mais comumente realizada por microdensitometria de Feulgen e citometria de fluxo, pode substituir a contagem de cromossomos, especialmente quando se trabalha com um número muito grande de indivíduos. A microdensitometria por Feulgen baseia-se na ligação específica do DNA a esse corante, havendo uma proporcionalidade entre a quantidade de DNA existente e a quantidade de corante que o núcleo incorporou. A citometria de fluxo envolve a análise das propriedades óticas de partículas em fluxo. Em plantas, basicamente consiste no isolamento dos núcleos, coloração destes com um fluorocromo e leitura da fluorescência emitida. As grandes vantagens desta técnica, em relação à microdensitometria de Feulgen, são a relativa facilidade e a rapidez da preparação das amostras, o grande número de núcleos que podem ser analisados, a necessidade de pequenas quantidades de tecido e a possibilidade de detecção de pequenas diferenças na quantidade de DNA. Relatos de resultados conflitantes entre determinações de diferentes autores mostram a necessidade de uma criteriosa padronização das técnicas, para que problemas metodológicos não venham a ser interpretados como eventuais diferenças reais na quantidade de DNA.