Genetic variability in maize and teosinte populations estimated by microsatellites markers

Wild species are important sources of genetic variability and may be exploited by breeding programs. Crosses between teosinte and maize occur freely and teosinte serves as genetic source of agronomic traits for introduction in maize. The objective of this study was to estimate genetic variability among and within maize and teosinte populations (Zea mays mexicana). Two sweet maize populations (BR400 and BR402), two common maize populations (Suwan and Pampa) and one teosinte population were analyzed using microsatellites markers. Results indicated that 64,5% of the variation was detected within the populations, suggesting the possibility of obtaining genetic progress by selection within each population. The analysis with 25 microsatellites loci enabled the identification of 92 alleles with a mean of 3.7 alleles per locus. The average Polymorphism Information Content (PIC) was 0.52. The percentage of polymorphic loci varied from 64% in the BR400 and Pampa populations to 80% in the teosinte population. The estimated genetic distance confirmed the genomic similarity of maize and teosinte.

Espécies silvestres são fontes importantes de variabilidade genética e podem ser exploradas pelos programas de melhoramento. Cruzamentos entre teosinto e milho ocorrem naturalmente, e o teosinto pode ser utilizado como fonte de caracteres agronômicos para introdução em milho. O objetivo deste estudo foi estimar a variabilidade genética entre e dentro de populações de milho e teosinto (Zea mays mexicana). Duas populações de milho doce (BR400 e BR402), duas de milho comum (Suwan e Pampa) e uma de teosinto foram analisadas utilizando-se marcadores microssatélites. Os resultados indicaram que 64,5% da variação foi detectada dentro das populações, sugerindo a possibilidade de obtenção de progresso genético através da seleção dentro de cada população. A análise de 25 locos microssatélites permitiu identificar 92 alelos, com uma média de 3,7 alelos por loco. O percentual de locos polimórficos variou de 64% nas populações BR400 e Pampa a 80% na população de teosinto. A distância genética estimada confirmou a similaridade genética entre milho e teosinto.

Genetic variability in maize and teosinte populations estimated by microsatellites markers

Wild species are important sources of genetic variability and may be exploited by breeding programs. Crosses between teosinte and maize occur freely and teosinte serves as genetic source of agronomic traits for introduction in maize. The objective of this study was to estimate genetic variability among and within maize and teosinte populations (Zea mays mexicana). Two sweet maize populations (BR400 and BR402), two common maize populations (Suwan and Pampa) and one teosinte population were analyzed using microsatellites markers. Results indicated that 64,5% of the variation was detected within the populations, suggesting the possibility of obtaining genetic progress by selection within each population. The analysis with 25 microsatellites loci enabled the identification of 92 alleles with a mean of 3.7 alleles per locus. The average Polymorphism Information Content (PIC) was 0.52. The percentage of polymorphic loci varied from 64% in the BR400 and Pampa populations to 80% in the teosinte population. The estimated genetic distance confirmed the genomic similarity of maize and teosinte.

Espécies silvestres são fontes importantes de variabilidade genética e podem ser exploradas pelos programas de melhoramento. Cruzamentos entre teosinto e milho ocorrem naturalmente, e o teosinto pode ser utilizado como fonte de caracteres agronômicos para introdução em milho. O objetivo deste estudo foi estimar a variabilidade genética entre e dentro de populações de milho e teosinto (Zea mays mexicana). Duas populações de milho doce (BR400 e BR402), duas de milho comum (Suwan e Pampa) e uma de teosinto foram analisadas utilizando-se marcadores microssatélites. Os resultados indicaram que 64,5% da variação foi detectada dentro das populações, sugerindo a possibilidade de obtenção de progresso genético através da seleção dentro de cada população. A análise de 25 locos microssatélites permitiu identificar 92 alelos, com uma média de 3,7 alelos por loco. O percentual de locos polimórficos variou de 64% nas populações BR400 e Pampa a 80% na população de teosinto. A distância genética estimada confirmou a similaridade genética entre milho e teosinto.

Genetic variability in maize and teosinte populations estimated by microsatellites markers

Wild species are important sources of genetic variability and may be exploited by breeding programs. Crosses between teosinte and maize occur freely and teosinte serves as genetic source of agronomic traits for introduction in maize. The objective of this study was to estimate genetic variability among and within maize and teosinte populations (Zea mays mexicana). Two sweet maize populations (BR400 and BR402), two common maize populations (Suwan and Pampa) and one teosinte population were analyzed using microsatellites markers. Results indicated that 64,5% of the variation was detected within the populations, suggesting the possibility of obtaining genetic progress by selection within each population. The analysis with 25 microsatellites loci enabled the identification of 92 alleles with a mean of 3.7 alleles per locus. The average Polymorphism Information Content (PIC) was 0.52. The percentage of polymorphic loci varied from 64% in the BR400 and Pampa populations to 80% in the teosinte population. The estimated genetic distance confirmed the genomic similarity of maize and teosinte.

Espécies silvestres são fontes importantes de variabilidade genética e podem ser exploradas pelos programas de melhoramento. Cruzamentos entre teosinto e milho ocorrem naturalmente, e o teosinto pode ser utilizado como fonte de caracteres agronômicos para introdução em milho. O objetivo deste estudo foi estimar a variabilidade genética entre e dentro de populações de milho e teosinto (Zea mays mexicana). Duas populações de milho doce (BR400 e BR402), duas de milho comum (Suwan e Pampa) e uma de teosinto foram analisadas utilizando-se marcadores microssatélites. Os resultados indicaram que 64,5% da variação foi detectada dentro das populações, sugerindo a possibilidade de obtenção de progresso genético através da seleção dentro de cada população. A análise de 25 locos microssatélites permitiu identificar 92 alelos, com uma média de 3,7 alelos por loco. O percentual de locos polimórficos variou de 64% nas populações BR400 e Pampa a 80% na população de teosinto. A distância genética estimada confirmou a similaridade genética entre milho e teosinto.

Marcadores moleculares e sua aplicação no melhoramento genético de plantas

One of the most important factor in a plant breeding program is the capacity of the breeder to identify superior genotypes in a segregant population. The understanding of genetic relationships and combining ability among individuals is essential for parental selection. Genetic markers are divided in morphological and molecular (Enzyme or DNA). They may help in the identification of individuals based on their genetic similarities. DNA markers, as RFLP and RAPD, contribute to increase efficiency in plant breeding through linkage mapping and agronomic traits mapping. In addition, several researchers have pointed out the efficiency of these markers to characterize genotypes and to generate clusters of genetic similarity in germplasm from different species.

Na implantação de um programa de melhoramento, uma das principais necessidades do melhorista é a capacidade de identificar genótipos superiores em uma população segregante. O conhecimento das relações genéticas e a capacidade geral e específica de combinação entre os indivíduos é essencial para a seleção de genitores. Os marcadores genéticos poderão auxiliar na identificação de indivíduos através de suas diferenças genéticas. Estes marcadores podem ser divididos em morfológicos e moleculares (enzimáticos e de DNA). Os marcadores de DNA como o RFLP e o RAPD poderão contribuir para incrementar a eficiência do melhoramento de plantas através do mapeamento de espécies de interesse e de caracteres agronômicos. Além disto, diversos autores têm comprovado a sua eficiência em caracterizar e agrupar genótipos diferentes de várias espécies com bastante precisão.

Marcadores moleculares e sua aplicação no melhoramento genético de plantas

One of the most important factor in a plant breeding program is the capacity of the breeder to identify superior genotypes in a segregant population. The understanding of genetic relationships and combining ability among individuals is essential for parental selection. Genetic markers are divided in morphological and molecular (Enzyme or DNA). They may help in the identification of individuals based on their genetic similarities. DNA markers, as RFLP and RAPD, contribute to increase efficiency in plant breeding through linkage mapping and agronomic traits mapping. In addition, several researchers have pointed out the efficiency of these markers to characterize genotypes and to generate clusters of genetic similarity in germplasm from different species.

Na implantação de um programa de melhoramento, uma das principais necessidades do melhorista é a capacidade de identificar genótipos superiores em uma população segregante. O conhecimento das relações genéticas e a capacidade geral e específica de combinação entre os indivíduos é essencial para a seleção de genitores. Os marcadores genéticos poderão auxiliar na identificação de indivíduos através de suas diferenças genéticas. Estes marcadores podem ser divididos em morfológicos e moleculares (enzimáticos e de DNA). Os marcadores de DNA como o RFLP e o RAPD poderão contribuir para incrementar a eficiência do melhoramento de plantas através do mapeamento de espécies de interesse e de caracteres agronômicos. Além disto, diversos autores têm comprovado a sua eficiência em caracterizar e agrupar genótipos diferentes de várias espécies com bastante precisão.

Regeneração de plantas de trigo (Triticum aestivum L.) de linhas isogênicas do genótipo Maringá com genes de porte baixo (Rht1 e Rht2)

Different genotypes show different responses for in vitro plant regeneration. In previous work with lhe Maringá genotype a result of 100% of in vitro plant regeneration was obtained. The purpose of this study was to investigate the capacity of plant regeneration of Maringá genotype and two of it's isogenic lines with one and two shorts heigth genes (Rht1 and Rht2). Imature embryos from: (a) Maringá, (b) the isogenic lines and (c) the crosses between these genotypes were placed on MS medium (modified by MILACH et al., 1991) with saccharose, agar and decreasing doses of 2,4D (2mg/l; 0.5mg/l; 0.1mg/l and 0.0mg/l) according to the stage of culture. The possibility of suppressing one of the stages of culture, (which uses 0.1mg/1 of 2.4D) was also evaluated. The statistic analisys demonstrated that the different genotypes gave different responses, therefore this indicates that the Rht genes had influence on plant regeneration rates. The suppression of the stage of culture which uses 0.1mg/l of 2,4D did not have any influence on regeneration, showing that this stage can be eliminated. Different genotypes had the same responses on the different culture medium sequences. The intercection between genotype x medium was not significam.

Existem variações entre genótipos de trigo quanto à regeneração de plantas in vitro. Em trabalho precursor com o genótipo Maringá obteve-se 100% de regeneração de plantas. Este trabalho visou investigar a capacidade de regeneração de plantas do Maringá e duas linhas isogênicas com um e dois genes de estatura reduzida (Rht1 e Rht2). Foram utilizados embriões imaturos de Maringá, das linhas isogênicas e das F2's dos cruzamentos entre estes genótipos, que foram colocados em meio de cultura MS modificado (MILACH et al., 1991) com sacarose, ágar e doses decrescentes de 2,4D conforme a etapa de cultivo (2mg/l; 0,5mg/l; 0,1mg/l e sem 2,4D). Também foi avaliada a possibilidade de supressão de um subcultivo, quando os calos não passariam pelo meio com 0,1mg/l de 2,4D. As análises estatísticas demonstraram que os genótipos diferiram quanto à regeneração de plantas, evidenciando a influência do gene Rht, que reduziu o número de plantas regeneradas por calo. A retirada do meio com 0,1mg/l de 2,4D não alterou a regeneração, podendo-se eliminar esta etapa de cultivo. Os genótipos responderam da mesma forma nas diferentes sequências de subcultivo, não havendo interação entre estes dois caracteres.

Regeneração de plantas de trigo (Triticum aestivum L.) de linhas isogênicas do genótipo Maringá com genes de porte baixo (Rht1 e Rht2)

Different genotypes show different responses for in vitro plant regeneration. In previous work with lhe Maringá genotype a result of 100% of in vitro plant regeneration was obtained. The purpose of this study was to investigate the capacity of plant regeneration of Maringá genotype and two of it's isogenic lines with one and two shorts heigth genes (Rht1 and Rht2). Imature embryos from: (a) Maringá, (b) the isogenic lines and (c) the crosses between these genotypes were placed on MS medium (modified by MILACH et al., 1991) with saccharose, agar and decreasing doses of 2,4D (2mg/l; 0.5mg/l; 0.1mg/l and 0.0mg/l) according to the stage of culture. The possibility of suppressing one of the stages of culture, (which uses 0.1mg/1 of 2.4D) was also evaluated. The statistic analisys demonstrated that the different genotypes gave different responses, therefore this indicates that the Rht genes had influence on plant regeneration rates. The suppression of the stage of culture which uses 0.1mg/l of 2,4D did not have any influence on regeneration, showing that this stage can be eliminated. Different genotypes had the same responses on the different culture medium sequences. The intercection between genotype x medium was not significam.

Existem variações entre genótipos de trigo quanto à regeneração de plantas in vitro. Em trabalho precursor com o genótipo Maringá obteve-se 100% de regeneração de plantas. Este trabalho visou investigar a capacidade de regeneração de plantas do Maringá e duas linhas isogênicas com um e dois genes de estatura reduzida (Rht1 e Rht2). Foram utilizados embriões imaturos de Maringá, das linhas isogênicas e das F2's dos cruzamentos entre estes genótipos, que foram colocados em meio de cultura MS modificado (MILACH et al., 1991) com sacarose, ágar e doses decrescentes de 2,4D conforme a etapa de cultivo (2mg/l; 0,5mg/l; 0,1mg/l e sem 2,4D). Também foi avaliada a possibilidade de supressão de um subcultivo, quando os calos não passariam pelo meio com 0,1mg/l de 2,4D. As análises estatísticas demonstraram que os genótipos diferiram quanto à regeneração de plantas, evidenciando a influência do gene Rht, que reduziu o número de plantas regeneradas por calo. A retirada do meio com 0,1mg/l de 2,4D não alterou a regeneração, podendo-se eliminar esta etapa de cultivo. Os genótipos responderam da mesma forma nas diferentes sequências de subcultivo, não havendo interação entre estes dois caracteres.

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

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

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

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

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

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

Avaliação de embriogênese somática em cultivares de aveia (Avena saliva L.)

Nine oat genotypes were cultivated in vitro to evaluate callus initiaton and subsequent somatic embryogenesis. The immature embryo were submited to different protocola (MURASHIGE & SKOOG (1962) médium with differents hormones dosages). The protocols tested caused differences in somatic embryogenesis, and the best of them was selected to continue the research. After a month in subculture médium the cali were evaluated concerning embryoid porcentage, and showed differences according to genotype in experiment 2, UFRGS 7 and UFRGS 8 presented superior means. The covariance analysis revealed that in some genotypes this parameter is important.

Nove genótipos de aveia foram cultivados in vitro com o objetivo de formação de calos e posterior avaliação de embriogênese somática. Os calos foram testados em três protocolos (meio MS- MURASHIGE & SKOOG (1962) com diferentes dosagens de hormônios). Após um mês em meio de subcultivo, os calos foram avaliados quanto à porcentagem de embriogênese somática. Os protocolos testados revelaram respostas diferentes na indução de embrióides, proporcionando a escolha do que fosse mais adequado para esta função. No primeiro experimento não foi obtida diferença entre os genótipos, por outro lado, no experimento 2, a UFRGS 7 e UFRGS 8 possuíram médias significativamente maiores. A análise de covariância realizada com o objetivo de verificar se o tamanho de embrião estava envolvido na indução de embriogênese evidenciou que para alguns genótipos esta medida é importante.

Avaliação de embriogênese somática em cultivares de aveia (Avena saliva L.)

Nine oat genotypes were cultivated in vitro to evaluate callus initiaton and subsequent somatic embryogenesis. The immature embryo were submited to different protocola (MURASHIGE & SKOOG (1962) médium with differents hormones dosages). The protocols tested caused differences in somatic embryogenesis, and the best of them was selected to continue the research. After a month in subculture médium the cali were evaluated concerning embryoid porcentage, and showed differences according to genotype in experiment 2, UFRGS 7 and UFRGS 8 presented superior means. The covariance analysis revealed that in some genotypes this parameter is important.

Nove genótipos de aveia foram cultivados in vitro com o objetivo de formação de calos e posterior avaliação de embriogênese somática. Os calos foram testados em três protocolos (meio MS- MURASHIGE & SKOOG (1962) com diferentes dosagens de hormônios). Após um mês em meio de subcultivo, os calos foram avaliados quanto à porcentagem de embriogênese somática. Os protocolos testados revelaram respostas diferentes na indução de embrióides, proporcionando a escolha do que fosse mais adequado para esta função. No primeiro experimento não foi obtida diferença entre os genótipos, por outro lado, no experimento 2, a UFRGS 7 e UFRGS 8 possuíram médias significativamente maiores. A análise de covariância realizada com o objetivo de verificar se o tamanho de embrião estava envolvido na indução de embriogênese evidenciou que para alguns genótipos esta medida é importante.