Self-pollination, intra- and interspecific crosses in tomatoes

Tomato genotypes ( Solanum spp.) have genetic variability of most desirable features, such as resistance to biotic and abiotic stresses. However, incompatibility of crosses of wild genotypes with domesticated tomatoes, or even between wild genotypes, hinders the breeding process. Thus, knowledge of the reproductive biology of genotypes and conditions is necessary to maximize the success of artificial crossings. This study evaluated the compatibility of self-pollination, intra- and interspecific controlled crosses, stigma receptivity, and pollen viability in tomato genotypes. We used two commercial genotypes S. lycopersicum ('RVTM08' and 'Redenção') and seven accessions of wild tomato genotypes ('AF 26970', 'LA-1401', 'AF 19684', 'LA-1967', 'PI-127826', 'PI-134417', and 'LA-716'). We evaluated all crosses and their reciprocals, besides the self-pollinations. The variables evaluated were fruit index (FI), number of seeds per fruit (SN), and seed germination percentage (GP). Stigma receptivity and grains' pollen viability index (PVI) were also assessed. The results showed that 'LA-1967' was self-incompatible, had a low PVI, and generated fruit without seeds in most crosses. As female parents, 'RVTM08', 'Redenção', 'AF 26970', 'LA-1401', and 'AF 19684' showed higher FI and SN. There was a wide diversity of reproductive characteristics between the genotypes and crosses that did not influence GP. Compatibility of crosses in tomatoes is determined by the female parent choice and can be affected by stigma receptivity and the PVI.(AU)

Genome editing: propelling the next generation of crop improvement / Edição genômica: impulsionando a nova geração do melhoramento de plantas

Climate change and population size records threaten food security. Therefore, the call for a more sustainable and efficient crop production has never been more urgent. Traditional plant breeding was one of the first successful approaches to expand cultivation areas and crop yield. Later, biotechnological tools and their products, such as genetically modified organisms containing exogenous DNA, further broadened the limits of agricultural results, yet bringing huge financial, bureaucratic, and public rejection hurdles. In the 90s, scientific advances brought the opportunity to drive mutations using engineered nucleases, and since 2013 CRISPR-Cas has emerged as the most practical toolkit to edit genomes. One of the most striking possibilities is to generate edited and non-transgenic plants. In this review, we present the working mechanism behind CRISPR-induced mutations and pinpoint the latest techniques developed, as well as its myriad of applications in agriculture. The enhancing scope of CRISPR ranges from introducing traits of agronomic interest – such as herbicide resistance, resistance/tolerance to biotic and abiotic stresses, and quality and durability of products – to accelerating plant breeding processes, including haploid induction, generating male-sterile lines, fixating hybrid vigor, and overcoming self-incompatibility. We also discuss regulatory issues surrounding edited plants and derived products around the world, challenges that must be overcome, and future prospects to harness all the potential of this amazing tool to guarantee the new crop production revolution.

As mudanças climáticas e números recordes de população ameaçam a segurança alimentar. Portanto, o apelo por uma produção agrícola mais sustentável e eficiente nunca foi tão urgente. O melhoramento genético tradicional foi uma das primeiras abordagens bem-sucedidas para expandir as áreas de cultivo e o rendimento das safras. Posteriormente, ferramentas biotecnológicas e seus produtos, como organismos geneticamente modificados contendo DNA exógeno, ampliaram ainda mais os limites dos resultados agrícolas, apesar de ainda carregarem enormes obstáculos financeiros, burocráticos e de rejeição pública. Na década de 90, os avanços científicos trouxeram a oportunidade de conduzir mutações usando nucleases projetadas e, desde 2013, CRISPR-Cas surgiu como o kit de ferramentas mais prático para editar genomas. Uma das possibilidades mais marcantes é gerar plantas editadas e não transgênicas. Nesta revisão, apresentamos o mecanismo de ação por trás das mutações induzidas por CRISPR, identificando as últimas técnicas desenvolvidas, bem como sua miríade de aplicações na agricultura. O escopo de aprimoramento do CRISPR varia desde introduzir características de interesse agronômico – como resistência a herbicidas, resistência/tolerância a estresses bióticos e abióticos e qualidade e durabilidade de produtos – até acelerar processos de melhoramento genético de plantas, incluindo indução de haploidia, geração de linhagens macho-estéreis, fixação de vigor híbrido e superação da autoincompatibilidade. Também discutimos questões regulatórias em torno de plantas editadas e produtos derivados mundialmente, desafios que devem ser superados e perspectivas futuras para aproveitar todo o potencial desta ferramenta incrível para garantir a nova revolução na produção de culturas agrícolas.

Genome editing: propelling the next generation of crop improvement / Edição genômica: impulsionando a nova geração do melhoramento de plantas

Climate change and population size records threaten food security. Therefore, the call for a more sustainable and efficient crop production has never been more urgent. Traditional plant breeding was one of the first successful approaches to expand cultivation areas and crop yield. Later, biotechnological tools and their products, such as genetically modified organisms containing exogenous DNA, further broadened the limits of agricultural results, yet bringing huge financial, bureaucratic, and public rejection hurdles. In the 90s, scientific advances brought the opportunity to drive mutations using engineered nucleases, and since 2013 CRISPR-Cas has emerged as the most practical toolkit to edit genomes. One of the most striking possibilities is to generate edited and non-transgenic plants. In this review, we present the working mechanism behind CRISPR-induced mutations and pinpoint the latest techniques developed, as well as its myriad of applications in agriculture. The enhancing scope of CRISPR ranges from introducing traits of agronomic interest such as herbicide resistance, resistance/tolerance to biotic and abiotic stresses, and quality and durability of products to accelerating plant breeding processes, including haploid induction, generating male-sterile lines, fixating hybrid vigor, and overcoming self-incompatibility. We also discuss regulatory issues surrounding edited plants and derived products around the world, challenges that must be overcome, and future prospects to harness all the potential of this amazing tool to guarantee the new crop production revolution.(AU)

As mudanças climáticas e números recordes de população ameaçam a segurança alimentar. Portanto, o apelo por uma produção agrícola mais sustentável e eficiente nunca foi tão urgente. O melhoramento genético tradicional foi uma das primeiras abordagens bem-sucedidas para expandir as áreas de cultivo e o rendimento das safras. Posteriormente, ferramentas biotecnológicas e seus produtos, como organismos geneticamente modificados contendo DNA exógeno, ampliaram ainda mais os limites dos resultados agrícolas, apesar de ainda carregarem enormes obstáculos financeiros, burocráticos e de rejeição pública. Na década de 90, os avanços científicos trouxeram a oportunidade de conduzir mutações usando nucleases projetadas e, desde 2013, CRISPR-Cas surgiu como o kit de ferramentas mais prático para editar genomas. Uma das possibilidades mais marcantes é gerar plantas editadas e não transgênicas. Nesta revisão, apresentamos o mecanismo de ação por trás das mutações induzidas por CRISPR, identificando as últimas técnicas desenvolvidas, bem como sua miríade de aplicações na agricultura. O escopo de aprimoramento do CRISPR varia desde introduzir características de interesse agronômico como resistência a herbicidas, resistência/tolerância a estresses bióticos e abióticos e qualidade e durabilidade de produtos até acelerar processos de melhoramento genético de plantas, incluindo indução de haploidia, geração de linhagens macho-estéreis, fixação de vigor híbrido e superação da autoincompatibilidade. Também discutimos questões regulatórias em torno de plantas editadas e produtos derivados mundialmente, desafios que devem ser superados e perspectivas futuras para aproveitar todo o potencial desta ferramenta incrível para garantir a nova revolução na produção de culturas agrícolas.(AU)

Qualidade físico-química de ameixas ‘Letícia’ produzidas sobre porta-enxertos clonais e em plantas autoenraizadas, no meio-oeste de Santa Catarina / Physicochemical quality of ‘Letícia’ plumsproduced on clonal rootstocks and own-rooted trees, in the Midwest of Santa Catarina state, Brazil

Objetivou-se com esse trabalho avaliar os efeitos de porta-enxertos clonais e de plantasautoenraizadas na qualidade físico-química de ameixas ‘Letícia’, no meio-oeste de Santa Catarina-SC. Foram avaliados frutos da cv. Letícia produzidos nos ciclos produtivos de 2018, 2019 e 2020, provenientes de pomar experimental daEstação Experimental daEpagri em Videira-SC. As plantas foram enxertadas sobre 19 diferentes acessos (cultivares, híbridos interespecíficos e seleções) utilizados como porta-enxertos clonais, além da cv. Letícia autoenraizada (sem porta-enxerto). Avaliou-se acidez total, teor de sólidos solúveis, ratio, pH, firmeza de polpa e cor da epiderme dos frutos. Os valores de pH oscilaram de 2,98 para o porta-enxerto ‘Barrier’ (2018) a 3,68 para plantas sobre ‘Santa Rosa’ (2020). ‘Santa Rosa’ como porta-enxerto destacou-se pelo maior ratio(19,46) na safra 2020, seguido pelo ‘Flordaguard em 2018 (14,92). Os maiores valores de firmeza foram obtidos para GxN9 em 2018 e Nemared em 2020, e os menores por ‘Santa Rosa’ em 2019 e 2020. A resposta dos porta-enxertos não serepetiu ao longo das safras avaliadas, demonstrando que o fator safra teve maior influência sobre a qualidade dos frutos, com exceção de ‘Santa Rosa’. Os porta-enxertos Rigitano, Clone 15 (Prunus mume), Nemared e I-67-52-4 (P. persica) apresentaram incompatibilidade com a cultivar-copa Letícia. Plantas autoenraizadas de ‘Letícia’ produzem frutos com características físico-químicas semelhantes aos produzidos em plantas enxertadas nos porta-enxertos testados, tornando-se uma opção tecnicamente interessante de cultivo sem o uso de porta-enxertos.

The objective of this work was to evaluate the effects of clonal rootstocks and self-rooted plants on the physicochemical quality of'Letícia' plumsin themid-west of Santa Catarina. The evaluated fruits were from the 2018 to 2020 crops, from an experimental orchard of cv. Letícia, whose plants were grafted onto 19 different accessions (cultivars, interspecific hybrids,and selections) used as clonal rootstocks, in addition to own-rooted Letícia, at the Epagri Experimental Station in Videira-SC. Here, we evaluated total acidity, soluble solids content, ratio, pH, flesh firmness, and epidermis color of the fruits.The pH values ranged from 2.98 for the 'Barrier'rootstock (2018) to 3.68 for plants on 'Santa Rosa' (2020). ‘Santa Rosa’ as rootstock stood out for the highest ratio (19.46) in the 2020 harvest, followed by ‘Flordaguard in 2018 (14.92). The highest firmness values were obtained forGxN9 in 2018 and Nemared in 2020, and the lowest for 'Santa Rosa' in 2019 and 2020. The performance of the rootstocks was not repeated throughout the evaluated crops, demonstrating that the yield factor had a greater influence on fruit quality, except for'Santa Rosa'. The fruits of plants grafted onto 'Santa Rosa' showed more advanced maturation at harvest. 'Letícia' plums produced on 'Santa Rosa' presented precocity of maturation in relation to the other tested clonal rootstocks. The rootstocks Rigitano,Clone 15 (Prunus mume), Nemared and I-67-52-4 (P. persica) showed incompatibility with the 'Letícia' canopy cultivar. Own-rooted 'Leticia' plants produce fruits with physicochemical characteristics similar to those produced on plants grafted on the testedrootstocks, indicating that the own-root cultivation is a technically interesting option for this cultivar.

Qualidade físico-química de ameixas ‘Letícia produzidas sobre porta-enxertos clonais e em plantas autoenraizadas, no meio-oeste de Santa Catarina / Physicochemical quality of ‘Letícia plumsproduced on clonal rootstocks and own-rooted trees, in the Midwest of Santa Catarina state, Brazil

Objetivou-se com esse trabalho avaliar os efeitos de porta-enxertos clonais e de plantasautoenraizadas na qualidade físico-química de ameixas ‘Letícia, no meio-oeste de Santa Catarina-SC. Foram avaliados frutos da cv. Letícia produzidos nos ciclos produtivos de 2018, 2019 e 2020, provenientes de pomar experimental daEstação Experimental daEpagri em Videira-SC. As plantas foram enxertadas sobre 19 diferentes acessos (cultivares, híbridos interespecíficos e seleções) utilizados como porta-enxertos clonais, além da cv. Letícia autoenraizada (sem porta-enxerto). Avaliou-se acidez total, teor de sólidos solúveis, ratio, pH, firmeza de polpa e cor da epiderme dos frutos. Os valores de pH oscilaram de 2,98 para o porta-enxerto ‘Barrier (2018) a 3,68 para plantas sobre ‘Santa Rosa (2020). ‘Santa Rosa como porta-enxerto destacou-se pelo maior ratio(19,46) na safra 2020, seguido pelo ‘Flordaguard em 2018 (14,92). Os maiores valores de firmeza foram obtidos para GxN9 em 2018 e Nemared em 2020, e os menores por ‘Santa Rosa em 2019 e 2020. A resposta dos porta-enxertos não serepetiu ao longo das safras avaliadas, demonstrando que o fator safra teve maior influência sobre a qualidade dos frutos, com exceção de ‘Santa Rosa. Os porta-enxertos Rigitano, Clone 15 (Prunus mume), Nemared e I-67-52-4 (P. persica) apresentaram incompatibilidade com a cultivar-copa Letícia. Plantas autoenraizadas de ‘Letícia produzem frutos com características físico-químicas semelhantes aos produzidos em plantas enxertadas nos porta-enxertos testados, tornando-se uma opção tecnicamente interessante de cultivo sem o uso de porta-enxertos.(AU)

The objective of this work was to evaluate the effects of clonal rootstocks and self-rooted plants on the physicochemical quality of'Letícia' plumsin themid-west of Santa Catarina. The evaluated fruits were from the 2018 to 2020 crops, from an experimental orchard of cv. Letícia, whose plants were grafted onto 19 different accessions (cultivars, interspecific hybrids,and selections) used as clonal rootstocks, in addition to own-rooted Letícia, at the Epagri Experimental Station in Videira-SC. Here, we evaluated total acidity, soluble solids content, ratio, pH, flesh firmness, and epidermis color of the fruits.The pH values ranged from 2.98 for the 'Barrier'rootstock (2018) to 3.68 for plants on 'Santa Rosa' (2020). ‘Santa Rosa as rootstock stood out for the highest ratio (19.46) in the 2020 harvest, followed by ‘Flordaguard in 2018 (14.92). The highest firmness values were obtained forGxN9 in 2018 and Nemared in 2020, and the lowest for 'Santa Rosa' in 2019 and 2020. The performance of the rootstocks was not repeated throughout the evaluated crops, demonstrating that the yield factor had a greater influence on fruit quality, except for'Santa Rosa'. The fruits of plants grafted onto 'Santa Rosa' showed more advanced maturation at harvest. 'Letícia' plums produced on 'Santa Rosa' presented precocity of maturation in relation to the other tested clonal rootstocks. The rootstocks Rigitano,Clone 15 (Prunus mume), Nemared and I-67-52-4 (P. persica) showed incompatibility with the 'Letícia' canopy cultivar. Own-rooted 'Leticia' plants produce fruits with physicochemical characteristics similar to those produced on plants grafted on the testedrootstocks, indicating that the own-root cultivation is a technically interesting option for this cultivar.(AU)

The application of polyamines and self-incompatibility control substance on yield indices and qualitative traits of apple cv ‘Red Delicious / A aplicação de poliaminas e substância de controle de auto-incompatibilidade em índices de produção e características qualitativas da maçã 'Red Delicious'

Among the main problems of some temperate fruit species, such as the apple tree (Malus domestica), are the poor set of fruits and low production. Polyamines and Self-Incompatibility Control Substances (SICS), involving mineral nutrients such as manganese and boron, are the major chemical compounds used to reduce these problems. The aim of this study was to use popular polyamines putrescine (Put) at 0.1, 0.25 mM, spermine (Spm) and spermidine (Spd) both at 0.05, 0.25 mM and SICS at 1, 2 mg L-1, alone or with cotton coverage bags and control to show the effects of these chemical compounds on yield indices and qualitative traits of apple (Malus domestica) cv ‘Red Delicious. Results showed that Spd (0.25 mM) and SICS (1 mg L-1) had higher effect on yield per weight and per fruit number, final fruit set and ISI, but Spd (0.25 mM) decreased final drop. Put (0.1 mM + ccb), Spd (0.25 mM) and SICS (2 mg L-1 + ccb) were the most suitable treatments in order to increase the qualitative characteristics.(AU)

Entre os principais problemas de algumas espécies frutíferas de clima temperado, como a macieira (Malus domestica), está o fraco conjunto de frutos e a baixa produção. As Poliaminas e Substancias de Controle de Auto-Incompatibilidade (self-incompatibility control substances-SICS) (envolvendo nutrientes minerais tais como manganês e boro) são os principais compostos químicos usados para reduzir esses problemas. O objetivo deste trabalho foi empregar a poliamina putrescina (Put) em 0,1, 0,25 mM, espermina (Spm) e espermidina (Spd) ambas em 0,05, 0,25 mM e SICS em 1,2 mg L-1, sozinhos ou com sacos cobertos de algodão, para demonstrar o efeito destes elementos químicos nos índices de produção e características qualitativas da maça (Malus domestica) ‘Red Delicious. Resultados mostraram que a espermidina (0.25 mM) e SICS (1 mg L-1) tiveram um efeito maior na produção por peso e pelo número de frutos, o conjunto final de frutos e ISI, mas a espermidina (0.25 mM) caiu na produção final. Put (0.1 mM + sca), Spd (0.25 mM) e SICS (2 mg L-1 + sca) foram os tratamentos mais adequados para aumentar as características qualitativas.(AU)

The application of polyamines and self-incompatibility control substance on yield indices and qualitative traits of apple cv ‘Red Delicious’ / A aplicação de poliaminas e substância de controle de auto-incompatibilidade em índices de produção e características qualitativas da maçã 'Red Delicious'

Among the main problems of some temperate fruit species, such as the apple tree (Malus domestica), are the poor set of fruits and low production. Polyamines and Self-Incompatibility Control Substances (SICS), involving mineral nutrients such as manganese and boron, are the major chemical compounds used to reduce these problems. The aim of this study was to use popular polyamines putrescine (Put) at 0.1, 0.25 mM, spermine (Spm) and spermidine (Spd) both at 0.05, 0.25 mM and SICS at 1, 2 mg L-1, alone or with cotton coverage bags and control to show the effects of these chemical compounds on yield indices and qualitative traits of apple (Malus domestica) cv ‘Red Delicious’. Results showed that Spd (0.25 mM) and SICS (1 mg L-1) had higher effect on yield per weight and per fruit number, final fruit set and ISI, but Spd (0.25 mM) decreased final drop. Put (0.1 mM + ccb), Spd (0.25 mM) and SICS (2 mg L-1 + ccb) were the most suitable treatments in order to increase the qualitative characteristics.

Entre os principais problemas de algumas espécies frutíferas de clima temperado, como a macieira (Malus domestica), está o fraco conjunto de frutos e a baixa produção. As Poliaminas e Substancias de Controle de Auto-Incompatibilidade (self-incompatibility control substances-SICS) (envolvendo nutrientes minerais tais como manganês e boro) são os principais compostos químicos usados para reduzir esses problemas. O objetivo deste trabalho foi empregar a poliamina putrescina (Put) em 0,1, 0,25 mM, espermina (Spm) e espermidina (Spd) ambas em 0,05, 0,25 mM e SICS em 1,2 mg L-1, sozinhos ou com sacos cobertos de algodão, para demonstrar o efeito destes elementos químicos nos índices de produção e características qualitativas da maça (Malus domestica) ‘Red Delicious’. Resultados mostraram que a espermidina (0.25 mM) e SICS (1 mg L-1) tiveram um efeito maior na produção por peso e pelo número de frutos, o conjunto final de frutos e ISI, mas a espermidina (0.25 mM) caiu na produção final. Put (0.1 mM + sca), Spd (0.25 mM) e SICS (2 mg L-1 + sca) foram os tratamentos mais adequados para aumentar as características qualitativas.

Reproductive biology of endemic Solanum melissarum Bohs (Solanaceae) and updating of its current geographic distribution as the basis for its conservation in the Brazilian Cerrado / Biologia reprodutiva da endêmica Solanum melissarum Bohs (Solanaceae) e atualização da distribuição geográfica atual, como base para a sua conservação no Cerrado Brasileiro

The genus Solanum (family Solanaceae) includes more than 1400 species and has buzz-pollinated flowers with poricidal anthers. The present study aimed to describe the distribution, breeding system and pollination mechanism of Solanum melissarum, a species endemic to Brazil. The study of breeding system was conducted in an urban forest fragment in Jataí, GO. Distribution data were gathered from floristic surveys and digital plant databases. The floral morphology and the pollination mechanism were studied on through field observations and preserved flowers. The breeding system was determined through hand pollination treatments. The species has a distribution only in the Brazilian Atlantic forest coastal, and this study provides the first records of S. melissarum for the state of Goiás. The pendulous flowers have poricidal anthers close to the stigma, with membranous thecae joined by a connective bearing osmophores that attract males of Euglossa cordata bees. As they collect fragrances, the bees press the thecae and pollen is released through a bellows mechanism. Based on the hand-pollination treatments, this species is self-incompatible. Isolated forest fragments may not include enough pollinators to ensure the pollination of plants with specialized systems. However, they are essential for the conservation of species with interesting phytogeographic patterns, such as the vicariance observed in S. melissarum, and for the conservation of regional diversity.(AU)

O gênero Solanum (família Solanaceae) inclui mais de 1400 espécies e apresenta polinização vibrátil e flores com anteras poricidas. O estudo tem o objetivo de descrever a distribuição, sistema reprodutivo e o mecanismo de polinização de Solanum melissarum, uma espécie endêmica do Brasil. O estudo da biologia reprodutiva foi conduzido em um fragmento florestal urbano em Jataí, GO. As informações de distribuição foram obtidas através de trabalhos florísticos e de banco de dados digitais de plantas. A morfologia floral e o mecanismo de polinização foram estudados através de observações diretas em campo e em flores preservadas. O sistema reprodutivo foi determinado a partir de tratamentos de polinização manual. A espécie apresentava distribuição somente na Mata Atlântica litorânea brasileira, e este estudo demonstrou o primeiro registro de S. melissarum para o estado de Goiás. As flores são pendentes e com anteras poricidas próximas ao estigma, com tecas membranosas envoltas por um conectivo giboso com osmóforos que atraem machos da abelha Euglossa cordata. Na coleta de fragrâncias, as abelhas pressionam as tecas e o polén é liberado por um mecanismo de fole. Baseado nos tratamentos de polinização manual, a espécie é autoincompatível. Fragmentos florestais isolados podem não incluir polinizadores suficientes para garantir a polinização das plantas com sistemas especializados, no entanto, eles são essenciais para a conservação de espécies com padrões fitogeográficos interessantes, como o vicariância observada em S. melissarum, e também para a conservação da diversidade regional.(AU)

Identification of the Er1 resistence gene and RNase S-alleles in Malus prunifolia var. ringo rootstock

Woolly apple aphid (WAA; Eriosoma lanigerum Hausm.) is a major insect pest that has significant economic impact on apple growers worldwide. Modern breeding technologies rely on several molecular tools to help breeders select genetic determinants for traits of interest. Consequently, there is a need for specific markers linked to the genes of interest. Apple scions and rootstocks have an additional barrier to the introduction of pest resistance genes due to the presence of self-incompatibility S-RNase alleles. The genetic characterization and early identification of these alleles can amplify the contribution of a breeding program to the selection of resistant genitors that are as compatible as possible. In this study, we identified the Er1 gene involved in the resistance to WAA in Malus prunifolia var. ringo, also known as Maruba Kaido rootstock, and we analyzed the inheritance pattern of the WAA resistance Er1 gene in a segregant population derived from Malus pumila M.9 and Maruba Kaido rootstocks. The self-incompatibility of S-RNase alleles S6S26 of Maruba Kaido were also identified along with their inheritance pattern. We also confirmed the identification of the S1S3 alleles in the M.9 rootstock. To the best of our knowledge, this is the first study to characterize WAA resistance and RNase S-alleles in Maruba Kaido. Furthermore, we discuss the potential use of the genetic markers for these genes and their potential impact on apple breeding programs.

Identification of the Er1 resistence gene and RNase S-alleles in Malus prunifolia var. ringo rootstock

Woolly apple aphid (WAA; Eriosoma lanigerum Hausm.) is a major insect pest that has significant economic impact on apple growers worldwide. Modern breeding technologies rely on several molecular tools to help breeders select genetic determinants for traits of interest. Consequently, there is a need for specific markers linked to the genes of interest. Apple scions and rootstocks have an additional barrier to the introduction of pest resistance genes due to the presence of self-incompatibility S-RNase alleles. The genetic characterization and early identification of these alleles can amplify the contribution of a breeding program to the selection of resistant genitors that are as compatible as possible. In this study, we identified the Er1 gene involved in the resistance to WAA in Malus prunifolia var. ringo, also known as Maruba Kaido rootstock, and we analyzed the inheritance pattern of the WAA resistance Er1 gene in a segregant population derived from Malus pumila M.9 and Maruba Kaido rootstocks. The self-incompatibility of S-RNase alleles S6S26 of Maruba Kaido were also identified along with their inheritance pattern. We also confirmed the identification of the S1S3 alleles in the M.9 rootstock. To the best of our knowledge, this is the first study to characterize WAA resistance and RNase S-alleles in Maruba Kaido. Furthermore, we discuss the potential use of the genetic markers for these genes and their potential impact on apple breeding programs.(AU)

Biologia floral e sistema reprodutivo de Byrsonima coccolobifolia (Kunth) em uma savana amazônica

The reproductive biology of Byrsonima coccolobifolia was evaluated in a savanna area of State of Roraima, Brazil. This is a woody species of bushes and small trees 3m tall. The flowers are hermaphrodite, pentamerous, zygomorphic, arranged in a terminal inflorescence, produced in new sprouts. Five sepals form the calyx, each one with a pair of oil-producing glands, called elaiophores. The corolla is pale-pink and formed by five clawed and fringed petals, and the androecium is composed of ten stamens with yellow-colored anthers. The anthesis can be nocturnal or diurnal, which lasts for an average of 12 hours, and the flowers usually remain open and pretty for 15 more hours after the end of the process, when senescing begins. Two flowering periods were registered and the fire seems to be a factor environmental stimulator of this phonological phase. The predominant floral visitors were bees of the families Anthophoridae (Centris sp. and Xylocopasp.) and Apidae (Apis mellífera and Bombus sp.). Results of controlled pollination and the self-incompatibility index (ISI) suggest that the species presents protogynous behavior and is self-compatible, producing fruits in all self-pollination treatments in similar proportions as under natural pollination. The production of apomict fruits was not confirmed. However, the percentages of fruits formed under xenogamy treatments were significantly superior to the fruit-set in self-fertilization. This suggests that the species presents a mixed reproductive system with high allogamy and autogamy levels.

A biologia reprodutiva de Byrsonima coccolobifolia, foi avaliada em uma população de savana do Estado de Roraima. A espécie é constituída de arbustos e arvoretas com altura inferior a 3m, de flores hermafroditas zigomorfas, pentâmeras, reunidas em inflorescências do tipo racemo terminal, produzidos em brotações novas, o cálice é composto por cinco sépalas, que apresentam um par de glândulas produtoras de óleo. A corola é formada por cinco pétalas albo-róseas e unguiculadas, o androceu é composto por dez estames com anteras de coloração amarela. A antese pode ser noturna ou diurna, estende-se por um período médio de 12 horas e as flores costumam ficar abertas e vistosas por um período adicional de 15 horas, quando se inicia a senescência. Foram registrados dois episódios de floração e o fogo parece ser um fator ambiental estimulador desta fenofase. Os visitantes florais predominantes foram abelhas das famílias Anthophoridae (Centris sp. e Xylocopa sp.) e Apidae (Apis mellifera e Bombus sp.). Os resultados das polinizações controladas e o cálculo do índice de auto-incompatibilidade (ISI) indicam que a espécie apresenta comportamento protogínico e é autocompatível, produzindo frutos em todos os tratamentos de autopolinização em proporções semelhantes à polinização natural, não sendo confirmada a produção de frutos apomíticos. Entretanto, os percentuais de frutos formados nos tratamentos de xenogamia foram significativamente superiores aos tratamentos de autofertilização, indicando que B. coccolobifolia apresenta um sistema reprodutivo misto com níveis elevados de alogamia e autogamia.

Germinação ?in vitro? de grãos de pólen de bacuri (Platonia insignis Mart.) ? Clusiaceae

O bacurizeiro (Platonia insignis Mart.) é uma frutífera nativa da Amazônia que apresenta alogamia acentuada e auto-incompatibilidade esporofítica. O objetivo desse trabalho foi estudar a germinação de pólens de bacuri por admitir-se tratar de uma técnica semelhante ao comportamento germinativo ?in vivo?. A viabilidade ?in vitro? tem sido utilizada para representar a capacidade potencial do pólen para completar o processo de fertilização. Os ensaios foram conduzidos em condições de laboratório em um delineamento inteiramente casualizado, analisados em esquema fatorial 2 x 3 x 4, onde: 2- formas de propagação (pé-franco e enxertada) X 3-estágios da antese (préantese, antese e pós-antese) X 4-concentrações de sacarose (0%; 7,5%; 10 e 20%), com 10 repetições. Para plantas de bacuri estudadas, há diferença de germinação do pólen, sendo que para polinização manual, o pólen deve ser coletado na antese, enquanto que o melhor meio para germinação é com 7,5 g 100 mL-1 de sacarose

The ?bacurizeiro? (Platonia insignis Mart.) is an Amazon fruitful native tree that has marked allogamy and self-sporophytic incompatibility. The aim of this work was to study the pollen germination of ?bacuri? to admit it is a similar technique to the germination behavior ?in vivo?. The viability "in vitro" has been used to represent the potential ability of pollen to complete the fertilization process. The tests were conducted under laboratory conditions in a completely randomized design, tested in a 2 x 3 x 4 factorial, where: 2- plant forms (grafted and freestanding) X 3- pollen stage (pre-anthesis , anthesis and post anthesis) X-4 sucrose concentrations (0%, 7.5%, 10 and 20%), with 10 repetitions. For each bacurizeiro plant studied, there is difference in pollen germination, and for hand pollination, pollen should be collected at anthesis, while the best medium for germination is with 7,5 g 100 mL-1 of sucrose

Breeding system in Schlumbergera truncata (How) Mor. (Cactaceae), Jundiaí-SP

The breeding system of the epiphytic cactus are little known. This study was the first made in Brazil, to verify the existence of self-incompatibility in Schlumbergera truncata. This cactus is used ornamentally and the study was carried out in a urban district in Jundiaí SP. Hand pollination was done to test self-pollination and outcrossing, and flowers were maintained as control. None of the self-pollinated flowers did developed fruits and seeds; while 92.3% of outcrossed flowers only one control flower developed fruit, indicating that in urban habitats the pollination is difficult. Truncata shows self-incompatibility; the breeding system being obligatorily outcrossed. The reproduction of S. truncata inside cities would only be possible through cross-pollination mediated by hummingbirds. Key words: Schlumbergera truncata, Cactaceae, breeding system, Brazil, morphology.

Breeding system in Schlumbergera truncata (How) Mor. (Cactaceae), Jundiaí-SP

The breeding system of the epiphytic cactus are little known. This study was the first made in Brazil, to verify the existence of self-incompatibility in Schlumbergera truncata. This cactus is used ornamentally and the study was carried out in a urban district in Jundiaí SP. Hand pollination was done to test self-pollination and outcrossing, and flowers were maintained as control. None of the self-pollinated flowers did developed fruits and seeds; while 92.3% of outcrossed flowers only one control flower developed fruit, indicating that in urban habitats the pollination is difficult. Truncata shows self-incompatibility; the breeding system being obligatorily outcrossed. The reproduction of S. truncata inside cities would only be possible through cross-pollination mediated by hummingbirds. Key words: Schlumbergera truncata, Cactaceae, breeding system, Brazil, morphology.

Coincidence of flowering time and the productivity and quality of cauliflower hybrid seeds

The missing of flowering synchronization between the self-incompatible lines in a crop field of cauliflower hybrid seeds besides making the seed production smaller can compromise the genetic purity of them. The coincidence of the flowering time between two cauliflower lines was examined to study its effect on the productivity and quality of hybrid seeds. The treatments consisted of six different sowing dates, every fifteen days, using a self-incompatible tropical line pollinated by a winter line which does not present self-incompatibility. The following characteristics were evaluated: leaf average area and number of flowers per plant, number of siliques per plant, number and weight of seeds per plant, weight of thousand seeds and average number of seeds per silique. The germination standard test and genetic seed purity were determined for each treatment. The coincident flowering season between cauliflower lines affects directly the productivity and the genetic quality of the produced hybrid seeds. The closer the flowering time coincidence between the lines, the greater the number of seeds per silique and the smaller the percentage of non-hybrid seedlings. However, the coincidence of the flowering season between lines was found to influence physiological seed quality.

A falta de sincronismo de florescimento entre as linhagens auto incompatíveis em um campo de produção de sementes híbridas de couve flor pode além de reduzir a produção de sementes comprometer a pureza genética das mesmas. Com o objetivo de estudar o efeito da coincidência de florescimento entre linhagens de couve-flor na produtividade e qualidade de sementes híbridas, foi realizado o presente experimento. Os tratamentos consistiram em seis diferentes épocas de semeadura, espaçadas a cada quinze dias, de uma linhagem de verão auto-incompatível que foi polinizada por uma linhagem de inverno que não apresenta auto-incompatibilidade. Observou-se a coincidência do florescimento das diferentes épocas de semeadura com a linhagem polinizadora. Foram avaliadas as seguintes características: área foliar média, número de flores por planta, número de síliqüas por planta, número de sementes por planta (peso e número), peso médio de 1000 sementes e foi determinado o número de sementes por síliqüa. Foi realizado ainda, o teste padrão de germinação e determinada a pureza genética das sementes para cada tratamento. A coincidência da época de florescimento entre as linhagens de couve-flor afetou diretamente a produtividade e a qualidade genética das sementes híbridas produzidas, sendo que, quanto maior foi o nível de coincidência, maior foi o número de sementes formadas por síliqüa e menor a percentagem de sementes contaminantes. Entretanto, não teve influência na qualidade fisiológica das mesmas.

Coincidence of flowering time and the productivity and quality of cauliflower hybrid seeds

The missing of flowering synchronization between the self-incompatible lines in a crop field of cauliflower hybrid seeds besides making the seed production smaller can compromise the genetic purity of them. The coincidence of the flowering time between two cauliflower lines was examined to study its effect on the productivity and quality of hybrid seeds. The treatments consisted of six different sowing dates, every fifteen days, using a self-incompatible tropical line pollinated by a winter line which does not present self-incompatibility. The following characteristics were evaluated: leaf average area and number of flowers per plant, number of siliques per plant, number and weight of seeds per plant, weight of thousand seeds and average number of seeds per silique. The germination standard test and genetic seed purity were determined for each treatment. The coincident flowering season between cauliflower lines affects directly the productivity and the genetic quality of the produced hybrid seeds. The closer the flowering time coincidence between the lines, the greater the number of seeds per silique and the smaller the percentage of non-hybrid seedlings. However, the coincidence of the flowering season between lines was found to influence physiological seed quality.

A falta de sincronismo de florescimento entre as linhagens auto incompatíveis em um campo de produção de sementes híbridas de couve flor pode além de reduzir a produção de sementes comprometer a pureza genética das mesmas. Com o objetivo de estudar o efeito da coincidência de florescimento entre linhagens de couve-flor na produtividade e qualidade de sementes híbridas, foi realizado o presente experimento. Os tratamentos consistiram em seis diferentes épocas de semeadura, espaçadas a cada quinze dias, de uma linhagem de verão auto-incompatível que foi polinizada por uma linhagem de inverno que não apresenta auto-incompatibilidade. Observou-se a coincidência do florescimento das diferentes épocas de semeadura com a linhagem polinizadora. Foram avaliadas as seguintes características: área foliar média, número de flores por planta, número de síliqüas por planta, número de sementes por planta (peso e número), peso médio de 1000 sementes e foi determinado o número de sementes por síliqüa. Foi realizado ainda, o teste padrão de germinação e determinada a pureza genética das sementes para cada tratamento. A coincidência da época de florescimento entre as linhagens de couve-flor afetou diretamente a produtividade e a qualidade genética das sementes híbridas produzidas, sendo que, quanto maior foi o nível de coincidência, maior foi o número de sementes formadas por síliqüa e menor a percentagem de sementes contaminantes. Entretanto, não teve influência na qualidade fisiológica das mesmas.

Observações sobre autocompatibilidade em pupunha (Bactris gasipaes H.B.K., Palmae)

The pejibaye appears to have two strategies to insure cross-pollination. One of these appears to be a quantitative genetic factor inhibiting self -pollination. To study this factor two series of controlled self-pollinations were made in two different juvenile populations. The first population presented an average of 19,121 self-compatibility, measured as percentage of fertil fruit produced from all. flowers. However the coefficient of variation was extremely high. Open-pollination on the same trees produced only 22% fertil fruit, with a lower coefficient, of variation, suggesting that fruit, set was generally pooh. in this population at that time. The second population presented an average of 37.621 self-compatibility, with a lower coefficient of variation. Variation within trees was also detected and shown to be considerable. Overall, self-compatibility varied from 0 to 81%, with an non-normal distribution. The use of juvenile plants may be the reason for high variability within trees. Although little self-incompatibility was found in these populations, this characteristic is recomended as a descriptor for germplasm banks and should be obtained on adult plants to avoid high juvenile variability.

A pupunha aparentemente, possui duas estratégias que asseguram a sua polinização cruzada. Uma delas parece ser um fator genético quantitativo que inibe a auto-polinização. Para estudar este fator, duas series de polinização controlada foram feitas em duas diferentes populações juvenis. A primeira população apresentou uma media, de 19,2% de auto-compatibilidade, medida em percentagem de frutos férteis produzidos em relação a todas as flores. Entretanto, o coeficiente de variação foi extremamente alto. A polinização aberta em algumas plantas produziu 22% de frutos férteis, com um coeficiente de variação menor, sugerindo que, o " fruit set" foi, em geral, baixo nutria população, naquela vez. A segunda população, apresentou em media 37,62% de auto-compatibilidade, com um coeficiente de variação menor. Variação entre as árvores foi também detectada e mostrou ser considerável. Além do mais, a auto-compatibilidade variou de 0 a 81%, em distribuição normal. 0 uso de plantas juvenis pode ser a razão da alta variabilidade entre plantas. Apesar da pouca auto-compatibilidade encontrada nestas populações, esta característica é recomendada como descritor para bancos de germoplasma e deve ser obtida em plantas adultas para evitar a alta variabilidade juvenil.

Observações sobre autocompatibilidade em pupunha (Bactris gasipaes H.B.K., Palmae)

The pejibaye appears to have two strategies to insure cross-pollination. One of these appears to be a quantitative genetic factor inhibiting self -pollination. To study this factor two series of controlled self-pollinations were made in two different juvenile populations. The first population presented an average of 19,121 self-compatibility, measured as percentage of fertil fruit produced from all. flowers. However the coefficient of variation was extremely high. Open-pollination on the same trees produced only 22% fertil fruit, with a lower coefficient, of variation, suggesting that fruit, set was generally pooh. in this population at that time. The second population presented an average of 37.621 self-compatibility, with a lower coefficient of variation. Variation within trees was also detected and shown to be considerable. Overall, self-compatibility varied from 0 to 81%, with an non-normal distribution. The use of juvenile plants may be the reason for high variability within trees. Although little self-incompatibility was found in these populations, this characteristic is recomended as a descriptor for germplasm banks and should be obtained on adult plants to avoid high juvenile variability.

A pupunha aparentemente, possui duas estratégias que asseguram a sua polinização cruzada. Uma delas parece ser um fator genético quantitativo que inibe a auto-polinização. Para estudar este fator, duas series de polinização controlada foram feitas em duas diferentes populações juvenis. A primeira população apresentou uma media, de 19,2% de auto-compatibilidade, medida em percentagem de frutos férteis produzidos em relação a todas as flores. Entretanto, o coeficiente de variação foi extremamente alto. A polinização aberta em algumas plantas produziu 22% de frutos férteis, com um coeficiente de variação menor, sugerindo que, o " fruit set" foi, em geral, baixo nutria população, naquela vez. A segunda população, apresentou em media 37,62% de auto-compatibilidade, com um coeficiente de variação menor. Variação entre as árvores foi também detectada e mostrou ser considerável. Além do mais, a auto-compatibilidade variou de 0 a 81%, em distribuição normal. 0 uso de plantas juvenis pode ser a razão da alta variabilidade entre plantas. Apesar da pouca auto-compatibilidade encontrada nestas populações, esta característica é recomendada como descritor para bancos de germoplasma e deve ser obtida em plantas adultas para evitar a alta variabilidade juvenil.

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.