Phenotypic characteristics and genetic diversity of new broccoli (Brassica oleracea var. italica Plenck) varieties in China

Due to its high nutritional value, broccoli (Brassica oleracea var. italica Plenck) is one of the most popular vegetables worldwide. This study assessed 36 phenotypic characteristics of 111 broccoli varieties to understand the phenotypic diversity of new broccoli varieties and improve their breeding speed with advantages and characteristics in China, including 108 new varieties and three varieties of common knowledge. The genetic diversity, the principal component, and the cluster of phenotypic characteristics of broccoli varieties were further investigated. The results showed that the coefficients of variation of 36 characteristics ranged between 11.18 % and 94.99 %, with their diversity index between 0.26 and 1.82. The 111 broccoli varieties were further classified into eight groups, primarily attributed to the differences in phenotypic characteristics, including curd weight, main stem thickness, plant development degree, plant height, and anthocyanin coloration. The cumulative contribution rate of the first five principal components reached 81.186 %, corresponding to 12 representative phenotypic traits. The analysis indicated that the phenotypic characteristics of broccoli were rich in diversity, especially for several characteristics appreciated by the market, such as weight, curd firmness, and anthocyanin coloration. This study revealed the basic information on the genetic diversity of new broccoli varieties in China from 2017 to 2019 and provided potential breeding strategies for broccoli to meet diverse market demands.

Morpho-agronomic and leaf anatomical traits in Coffeacanephora genotypes / Caracteres morfoagronômicos e anatômicos foliares em genótipos de Coffea canephora

ABSTRACT: Genetic variability is the basis for coffee genetic breeding. This study evaluated the potential of leaf anatomy and morpho-agronomic traits in studies of genetic variability in C. canephoracultivars. Ten genotypes were distributed in randomized block designs with three replicates. Significant differences among genotypes were detected by F-test (P < 0.05) for 13 of 15 evaluated traits. These results evidenced the heterogeneity of the studied cultivars, which is essential in composition of genetic basis in breeding programs. The Scott-Knott test detected variability among genotypes, grouped into up to four mean groups. Leaf anatomy traits presented the largest variations. Five out of seven leaf anatomy traits presented heritability higher than 80%, with emphasis on stomatal density (95.69%) and stomatal pore length (92.72%). Positive correlations were observed among morpho-agronomic and anatomic traits. Cluster analysis used the Mahalanobis general distance (D2) as a measure of genetic dissimilarity and divided the genotypes into two distinct groups. The inclusion of leaf anatomic traits to characterize C. canephoragenotypes may assist plant breeders with better genetic discrimination and with greater security in plant selection when composing cultivars.

RESUMO: A variabilidade genética é a base para o progresso genético em café. Este estudo teve como objetivo, avaliar o potencial de caracteres morfoagronômicos e anatômicos foliares em estudos de variabilidade genética entre cultivares de Coffea canephora. Dez genótipos foram distribuídos em um experimento seguindo delineamento em blocos ao acaso com três repetições. Foram detectadas diferenças significativas entre os genótipos pelo teste F (P < 0,05) para 13 dos 15 caracteres avaliados. Esses resultados evidenciaram a heterogeneidade entre as cultivares estudadas, o que é essencial para a composição da base genética e avanço dos programas de melhoramento. O teste de Scott e Knott detectou as diferenças entre os genótipos, separando-os em quatro grupos. Os caracteres anatômicos foliares apresentaram as maiores variações. Cinco, dentre os sete caracteres anatômicos foliares, apresentaram estimativas de herdabilidade superiores a 80% com destaque para a densidade estomática (95,69%) e comprimento do poro estomático (92,72%). Correlações positivas foram observadas entre caracteres morfoagronômicos e anatômicos foliares. A análise de agrupamento, considerando a distância de Mahalanobis como medida de dissimilaridade (D²), apontou a distinção de dois grupos de genótipos. A inclusão de caracteres anatômicos foliares na caracterização de genótipos de C. canephora pode auxiliar os melhoristas de plantas na melhor discriminação entre genótipos e maior segurança na seleção de clones para geração de novas cultivares.

Chemical and physical variability of traditional varieties of corn (Zea mays L) grown in the Juruá Valley, Acre, Brazil / Variabilidade nutricional e física de variedades tradicionais de milho (Zea mays L) cultivados no vale do Juruá, Acre, Brasil

The traditional varieties of maize grown by family farmers are a source of genetic variability and are essential for food security. Thus, the present study aims to evaluate, based on physical and chemical components, the behavior of the genetic variability of traditional maize cultivated on non-flooded and floodplain areas, in the Juruá region, state of Acre. The characteristics consisted of the determination of dry matter, mineral material, crude protein, ether extract, gross energy, neutral detergent fiber, starch and in vitro digestibility of dry matter, vitreousness and grain density. Data were analyzed using descriptive statistics, associated with multivariate analysis of principal components (PCA), with the aid of the R software. By means of the PCA, the varieties grown on non-flooded and floodplain areas formed 3 distinct groups, in which the vitreosity in the grains ranged from 73.7% to 79.46%, so that the reddish grain varieties had a greater presence of endosperm vitreous and higher density, with a strong and positive correlation between these variables. The yellow and orange-yellow grain varieties showed greater adherence to energy, starch and greater digestibility. Therefore, the traditional varieties cultivated on non-flooded and floodplain areas, present variations in relation to the physical and chemical analyses.

As variedades tradicionais de milho cultivados pelos agricultores familiares constituem-se em fonte de variabilidade genética e são fundamentais para segurança alimentar. Assim, o presente trabalho tem como objetivo, avaliar, com base em componentes físicos e químicos, o comportamento da variabilidade genética de milho tradicional cultivadas em terra firme e praia, na regional Vale do Juruá, estado do Acre. As características constaram da determinação de matéria seca, material mineral, proteína bruta, extrato etéreo, energia bruta, fibra em detergente neutro, amido e digestibilidade in vitro da matéria seca, vitreosidade e densidade dos grãos. Os dados foram analisados mediante estatística descritiva, associado à análise multivariada de componentes principais (PCA), com auxílio do software R. Por meio da PCA, as variedades cultivadas em terra firme e praia formaram 3 grupos distintos, na qual a vitreosidade nos grãos variou de 73,7% a 79,46%, de modo que, as variedades de grãos avermelhadas apresentaram maior presença de endosperma vítreo e maior densidade, havendo uma correlação forte e positiva entre essas variáveis. Já as variedades de grãos amarelas e amarelas-oranges apresentaram maior aderência a energia, amido e maior digestibilidade. Portanto, as variedades tradicionais cultivadas em terra firme e praia, apresentam variações em relação as análises físicas e químicas.

Estimation of repeatability and genotypic superiority of elephant grass half-sib families for energy purposes using mixed models

The mixed-model methodology is an alternative to select genotypes for traits highly influenced by the environment. In addition, this method allows FOR estimating the repeatability coefficient and predicting the number of assessments needed for a selection process to increase reliability. This study aimed to determine the minimum number of evaluations necessary for a reliable selection process and to estimate the variance components used for predicting genetic gains between and within half-sib families of elephant grass ( Cenchrus purpureus (Schumach.) Morrone ) using the mixed-model methodology. Half-sib families were generated using genotypes from the Active Germplasm Bank of Elephant Grass. The experiment was performed in a randomized block design with nine half-sib families, three replicates, and eight plants per plot. We evaluated 216 genotypes (individual plants) of elephant grass. The deviance analysis was carried out, genetic parameters were estimated, gains between and within families were predicted, and repeatability coefficients were obtained using Selegen software. There was genetic variability for selection within the families evaluated. The reliability values found above 60 % for plant height and number of tillers and above 80 % for dry matter yield suggest that only two evaluations are required to select superior genotypes with outstanding reliability. Sixteen genotypes were identified and selected for their productive potential, which can be used as parents in elephant grass breeding programs for bioenergy production.(AU)

Genetic variability of Mycoplasma synoviae detected in commercial layers in southeastern Brazil / Variabilidade genética de Mycoplasma synoviae detectado em poedeiras comerciais do sudeste do Brasil

Este estudo teve como objetivo caracterizar genótipos de M. synoviae circulantes em poedeiras comerciais, na Região Sudeste do Brasil. Para estabelecer a relação evolutiva entre as cepas de MS, foi analisada a sequência genética do gene vlhA de 11 cepas de MS identificadas no Rio de Janeiro e em São Paulo, de 10 outras cepas de MS identificadas no Brasil e cujas sequências foram depositadas no banco de dados GenBank, e da cepa vacinal MSH. O método da máxima verossimilhança e o modelo de Kimura com dois parâmetros foram utilizados para comparar as cepas. As sequências obtidas foram depositadas no Genbank, sob os números de acesso OP279775 a OP279785. Foi possível verificar a presença de diferentes cepas circulantes no Brasil, com alta similaridade entre as cepas do Rio de Janeiro pela análise do gene vlhA. As duas cepas paulistas detectadas no presente estudo possuem o baixo percentual (68%) de similaridade, demonstrando a variabilidade das cepas dessa localidade.

Initial performance and genetic diversity of coffee trees cultivated under contrasting altitude conditions

This work evaluated the initial performance and genetic diversity of Coffea canephora genotypes cultivated in environments at contrasting altitudes. Fourteen morphophysiological traits and seven descriptors of the genus Coffea spp. of coffee trees cultivated at altitudes of 140 m and 700 m were evaluated. The design used was Federer's augmented block in a 2 × 112 factorial scheme with six blocks. The first factor was the two environments, and the second was the 112 genotypes, with eight common treatments, being five conilon coffee clones and three arabica coffee cultivars. The data were analyzed by the method of REML/BLUP and genetic correlation method. Genetic diversity was evaluated by estimating the distance matrix, applying the Gower methodology followed by the clustering method by Tocher and UPGMA. The phenotypic means were higher in the environment at an altitude of 700 m, except for plant height, number of leaves, and canopy height (CH). Genotypic effects were significant for most traits except for leaf width, CH, unit leaf area, and total leaf area. A wide genetic diversity was verified, with distances varying from 0.037 to 0.593 for the pairs of genotypes 26 × 93 and T7 × 76, respectively. Most of the traits studied showed high genotypic correlation with the environment and expressive genetic correlation between the evaluated traits thereby demonstrating the possibility of indirect selection. There is an adaptation of conilon coffee genotypes to high altitudes and the possibility of developing a specific cultivar for the southern state of Espírito Santo.

Association of Palm gene mutations with structure and function of paralemmin proteins in Lori-Bakhtiari and Zel sheep Breeds

The aim of current study was to survey genetic variability of PALM gene'sexon 3 and 4 by PCR-SSCP and DNA sequencing in Zel and Lori Bakhtiari sheep breeds. TheSIFT(Sorting Intolerant from Tolerant) and PHyre2 program were used to predict the possible impact of amino acid substitutions on performance and structure of the paralemmin protein. A total of 140 animal's from 2 Iranian sheep breeds with different fat metabolisms, Lori-Bakhtiari and Zel sheep breeds were considered. The results showed that there are two polymorphic sites including a nonsynonymous substitution and an insertion mutation (49bp). Non-synonymous mutation deduced Thr20Ala amino acid exchange and ensuing two different structures for paralemmin protein that could be potentially affect protein structure and function during the interaction with glutamate in the cytosolic surface of plasma membrane. PALMgene, according to evolutionary path, is classified into two separate categories. In first covey, Gallus gallusand in second one, other species in several branches, so that the sequence of cow and sheep is placed in a sub-branch which forms a clade beside goat. Comparison of illustrated coding region sequences, PALMgene among different species, is of orthologous which are derived from a common ancestor.(AU)

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance

Abstract Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relatives wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

Resumo A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.

Morphological diversity among Brazilian Capsicum peppers / Diversidade morfológica entre pimentas Capsicum brasileiras

This research aimed to morphologically characterize and estimate the genetic diversity of 21 Capsicum accessions belonging to the Capsicum Germplasm Active Bank at the Universidade Federal do Piauí (BAGC-UFPI) using uni- and multivariate analysis. The experiment was carried out in a greenhouse, by completely randomized experimental design with four repetitions, with one plant per plot. Analysis of variance (ANOVA) and the comparison of means for seven quantitative variables were performed, followed by clustering the averages by the Scott-Knott test (P < 0.05). The analysis of the seven quantitative and thirteen qualitative descriptors was estimated based on the Gower distance. Later, it was performed the principal component analysis and the UPGMA hierarchical cluster method. Results characterized and identified a wide intra- and interspecific genetic variability related to the fruit size, colors, and shapes among the Brazilian Capsicum genotypes belonging to the BAGC-UFPI. The descriptors used in this research were effective in the discrimination of the pepper accessions, especially the closely related C. frutescens and C. chinense species.

Este trabalho teve como objetivo caracterizar e estimar a diversidade genética em 21 acessos de Capsicum pertencentes ao Banco Ativo de Germoplasma da Universidade Federal do Piauí (BAGC-UFPI), por análises uni e multivariadas. O experimento foi conduzido em telado, utilizando-se o delineamento inteiramente ao acaso, com quatro repetições, sendo uma planta por parcela. Realizou-se análise de variância (ANOVA) e comparação da média para as setes variáveis quantitativas, seguidas do agrupamentos de médias pelo teste Scott-Knott (P < 0,05). A análise dos sete descritores quantitativos e treze qualitativos foi estimada com base na distância de Gower. Posteriormente, foi realizada a análise de componentes principais e o método de agrupamento hierárquico UPGMA. Os resultados caracterizaram e identificaram uma ampla variabilidade genética intra e interespecífica relacionada ao tamanho, cor e formato dos frutos entre os genótipos brasileiros de Capsicum do banco de germoplasma de pimentas BAGC-UFPI. Os descritores utilizados foram eficientes na discriminação dos acessos de pimentas, especialmente para espécies proximamente relacionadas C. frutescens e C. chinense.

Origin, evolution and strategies for the genetic improvement of physalis / Origem, evolução e estratégias para o melhoramento genético de fisális

ABSTRACT: Physalisperuviana L. (physalis) has significant economic potential by virtue of the unique flavor of its fruit. However, the productivity of Brazilian plantations is low because of the limited number of varieties or cultivars available. The main obstacle in the selection of superior genotypes is the lack of information about genetic variability within- and between- populations and limited genetic basis that has likely resulted from evolutionary, domestication and selection processes of the natural or artificial populations. Physalis currently cultivated in Brazil is tetraploid, and such polyploidy may have led to the reproductive isolation of the species, preventing the occurrence of intraspecific hybridization. Moreover, cultivated populations derive from a common gene pool and have undergone a long process of domestication and selection carried out empirically by farmers. In Colombia and other Andean countries there are wild populations that exhibit genetic diversity which; although, fundamental for the conservation of the species, have low potential for the development of genotypes with superior agronomic traits. In order to create and expand the genetic variability of physalis, breeders have employed various strategies including induction of mutation, chromosome duplication, and interspecific and intraspecific hybridization. Furthermore, the production of double haploid lines from in vitro anther cultures has shown good results in the selection of hybrids. The mutant genotypes and/or hybrids obtained using these methods in association with those of wide genomic selection can generate cultivars with superior agronomic traits.

RESUMO: Physalis peruviana L. (fisális) apresenta grande potencial econômico devido ao sabor diferenciado de seus frutos. A produtividade dos pomares brasileiros é baixa em função do número limitado de variedades ou cultivares disponíveis. O principal entrave na seleção de genótipos superiores é a falta de informação sobre a variabilidade genética dentro e entre as populações de fisális e, possivelmente, a base genética limitada das mesmas, que pode ser explicada pelos processos evolutivos, de domesticação e de seleção das populações naturais ou artificiais. A fisális cultivada atualmente no Brasil é tetraploide e tal poliploidia pode ter levado ao isolamento reprodutivo da espécie, o qual impede a ocorrência de hibridação intraespecífica. As populações cultivadas provêm de um pool genético comum e, além disso, sofreram um longo processo de domesticação e seleção realizadas empiricamente pelos agricultores. Porém, na Colômbia e em outros países andinos existem populações silvestres que exibem diversidade genética que, embora sejam fundamentais para a conservação da espécie, apresentam baixo potencial para o desenvolvimento de genótipos com características agronômicas superiores. A fim de criar e ampliar a variabilidade genética de fisális, os melhoristas tem empregado várias estratégias incluindo a indução de mutação, a duplicação cromossômica e a hibridação inter e intraespecífica. Além disso, a produção de linhagens duplo-haploides a partir da cultura de anterasin vitro vem demonstrando bons resultados para a seleção de híbridos. Os genótipos mutantes e/ou híbridos obtidos através dos métodos citados em associação com os de seleção genômica ampla podem gerar cultivares com características agronômicas superiores.

Morphological diversity among Brazilian Capsicum peppers / Diversidade morfológica entre pimentas Capsicum brasileiras

ABSTRACT: This research aimed to morphologically characterize and estimate the genetic diversity of 21 Capsicum accessions belonging to the Capsicum Germplasm Active Bank at the Universidade Federal do Piauí (BAGC-UFPI) using uni- and multivariate analysis. The experiment was carried out in a greenhouse, by completely randomized experimental design with four repetitions, with one plant per plot. Analysis of variance (ANOVA) and the comparison of means for seven quantitative variables were performed, followed by clustering the averages by the Scott-Knott test (P < 0.05). The analysis of the seven quantitative and thirteen qualitative descriptors was estimated based on the Gower distance. Later, it was performed the principal component analysis and the UPGMA hierarchical cluster method. Results characterized and identified a wide intra- and interspecific genetic variability related to the fruit size, colors, and shapes among the Brazilian Capsicum genotypes belonging to the BAGC-UFPI. The descriptors used in this research were effective in the discrimination of the pepper accessions, especially the closely related C. frutescens and C. chinense species.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo caracterizar e estimar a diversidade genética em 21 acessos de Capsicum pertencentes ao Banco Ativo de Germoplasma da Universidade Federal do Piauí (BAGC-UFPI), por análises uni e multivariadas. O experimento foi conduzido em telado, utilizando-se o delineamento inteiramente ao acaso, com quatro repetições, sendo uma planta por parcela. Realizou-se análise de variância (ANOVA) e comparação da média para as setes variáveis quantitativas, seguidas do agrupamentos de médias pelo teste Scott-Knott (P < 0,05). A análise dos sete descritores quantitativos e treze qualitativos foi estimada com base na distância de Gower. Posteriormente, foi realizada a análise de componentes principais e o método de agrupamento hierárquico UPGMA. Os resultados caracterizaram e identificaram uma ampla variabilidade genética intra e interespecífica relacionada ao tamanho, cor e formato dos frutos entre os genótipos brasileiros de Capsicum do banco de germoplasma de pimentas BAGC-UFPI. Os descritores utilizados foram eficientes na discriminação dos acessos de pimentas, especialmente para espécies proximamente relacionadas C. frutescens e C. chinense.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance / Caracterização do estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum para resistência de ferrugem e Karnal bunt

Abstract Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relative's wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

Resumo A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.

Genetic diversity and molecular characterization of Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) subgroup II infecting Spinach (Spinacia oleracea) and Pea (Pisum sativum) in Pothwar region of Pakistan / Diversidade genética e caracterização molecular do Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) subgrupo II infectando espinafre (Spinacia oleracea) e ervilha (Pisum sativum) na região de Pothwar, Paquistão

Abstract Cucumber mosaic virus (CMV) is a tremendous threat to vegetables across the globe, including in Pakistan. The present work was conducted to investigate the genetic variability of CMV isolates infecting pea and spinach vegetables in the Pothwar region of Pakistan. Serological-based surveys during 2016-2017 revealed 31.70% overall CMV disease incidence from pea and spinach crops. Triple-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (TAS-ELISA) revealed that all the positive isolates belong to CMV subgroup II. Two selected cDNA from ELISA-positive samples representing each pea and spinach crops were PCR-amplified (ca.1100 bp) and sequenced corresponding to the CMV CP gene which shared 93.7% nucleotide identity with each other. Both the sequences of CMV pea (AAHAP) and spinach (AARS) isolates from Pakistan were submitted to GenBank as accession nos. MH119071 and MH119073, respectively. BLAST analysis revealed 93.4% sequence identity of AAHAP isolate with SpK (KC763473) from Iran while AARS isolate shared maximum identity (94.5%) with the strain 241 (AJ585519) from Australia and clustered with some reference isolates of CMV subgroup II from UK (Z12818) and USA (AF127976) in a Neighbour-joining phylogenetic reconstruction. A total of 59 polymorphic (segregating) sites (S) with nucleotide diversity (π) of 0.06218 was evident while no INDEL event was observed in Pakistani isolates. The evolutionary distance of Pakistani CMV isolates was recorded as 0.0657 with each other and 0.0574-0.2964 with other CMV isolates reported elsewhere in the world. A frequent gene flow (Fst = 0.30478 <0.33) was observed between Pakistani and earlier reported CMV isolates. In genetic differentiation analysis, the value of three permutation-based statistical tests viz; Z (84.3011), Snn (0.82456), and Ks* (4.04042) were non-significant. The statistical analysis revealed the values 2.02535, 0.01468, and 0.71862 of Tajima's D, Fu, & Li's F* and D* respectively, demonstrating that the CMV population is under balancing selection.

Resumo Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) é uma tremenda ameaça aos vegetais em todo o mundo, inclusive no Paquistão. O presente trabalho foi conduzido para investigar a variabilidade genética de isolados de CMV infectando vegetais de ervilha e espinafre na região de Pothwar, Paquistão. Pesquisas com base em sorologia durante 2016-2017 revelaram 31,70% da incidência geral da doença por CMV em safras de ervilha e espinafre. O ensaio de imunoabsorção enzimática em sanduíche de anticorpo triplo (TAS-ELISA) revelou que todos os isolados positivos pertencem ao subgrupo II do CMV. Dois cDNA selecionados de amostras positivas para ELISA representando cada safra de ervilha e espinafre foram amplificados por PCR (ca.1100 pb) e sequenciados correspondendo ao gene CMV CP que compartilhou 93,7% de identidade de nucleotídeo um com o outro. Ambas as sequências de isolados de ervilha CMV (AAHAP) e espinafre (AARS) do Paquistão foram submetidas ao GenBank como nos de acesso. MH119071 e MH119073, respectivamente. A análise BLAST revelou 93,4% de identidade de sequência do isolado AAHAP com SpK (KC763473) do Irã, enquanto o isolado AARS compartilhou a identidade máxima (94,5%) com a cepa 241 (AJ585519) da Austrália e agrupada com alguns isolados de referência do subgrupo II de CMV do Reino Unido (Z12818) e EUA (AF127976) em uma reconstrução filogenética vizinha. Um total de 59 sítios polimórficos (segregantes) (S) com diversidade de nucleotídeos (π) de 0,06218 foi evidente, enquanto nenhum evento INDEL foi observado em isolados do Paquistão. A distância evolutiva de isolados de CMV do Paquistão foi registrada como 0,0657 entre si e 0,0574-0,2964 com outros isolados de CMV relatados em outras partes do mundo. Um fluxo gênico frequente (Fst = 0,30478 < 0,33) foi observado entre os isolados de CMV do Paquistão e relatados anteriormente. Na análise de diferenciação genética, os valores de três testes estatísticos baseados em permutação viz, Z (84,3011), Snn (0,82456) e Ks * (4,04042) não foram significativos. A análise estatística revelou os valores 2,02535, 0,01468 e 0,71862 de Tajima's D, Fu, & Li's F * e D * respectivamente, demonstrando que a população de CMV está sob seleção de balanceamento.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance / Caracterização do estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum para resistência de ferrugem e Karnal bunt

Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relative’s wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance / Caracterização do estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum para resistência de ferrugem e Karnal bunt

Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relatives wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.(AU)

A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.(AU)

Genetic diversity and molecular characterization of Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) subgroup II infecting Spinach (Spinacia oleracea) and Pea (Pisum sativum) in Pothwar region of Pakistan

Abstract Cucumber mosaic virus (CMV) is a tremendous threat to vegetables across the globe, including in Pakistan. The present work was conducted to investigate the genetic variability of CMV isolates infecting pea and spinach vegetables in the Pothwar region of Pakistan. Serological-based surveys during 2016-2017 revealed 31.70% overall CMV disease incidence from pea and spinach crops. Triple-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (TAS-ELISA) revealed that all the positive isolates belong to CMV subgroup II. Two selected cDNA from ELISA-positive samples representing each pea and spinach crops were PCR-amplified (ca.1100 bp) and sequenced corresponding to the CMV CP gene which shared 93.7% nucleotide identity with each other. Both the sequences of CMV pea (AAHAP) and spinach (AARS) isolates from Pakistan were submitted to GenBank as accession nos. MH119071 and MH119073, respectively. BLAST analysis revealed 93.4% sequence identity of AAHAP isolate with SpK (KC763473) from Iran while AARS isolate shared maximum identity (94.5%) with the strain 241 (AJ585519) from Australia and clustered with some reference isolates of CMV subgroup II from UK (Z12818) and USA (AF127976) in a Neighbour-joining phylogenetic reconstruction. A total of 59 polymorphic (segregating) sites (S) with nucleotide diversity () of 0.06218 was evident while no INDEL event was observed in Pakistani isolates. The evolutionary distance of Pakistani CMV isolates was recorded as 0.0657 with each other and 0.0574-0.2964 with other CMV isolates reported elsewhere in the world. A frequent gene flow (Fst = 0.30478 0.33) was observed between Pakistani and earlier reported CMV isolates. In genetic differentiation analysis, the value of three permutation-based statistical tests viz; Z (84.3011), Snn (0.82456), and Ks* (4.04042) were non-significant. The statistical analysis revealed the values 2.02535, 0.01468, and 0.71862 of Tajima's D, Fu, & Lis F* and D* respectively, demonstrating that the CMV population is under balancing selection.

Resumo Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) é uma tremenda ameaça aos vegetais em todo o mundo, inclusive no Paquistão. O presente trabalho foi conduzido para investigar a variabilidade genética de isolados de CMV infectando vegetais de ervilha e espinafre na região de Pothwar, Paquistão. Pesquisas com base em sorologia durante 2016-2017 revelaram 31,70% da incidência geral da doença por CMV em safras de ervilha e espinafre. O ensaio de imunoabsorção enzimática em sanduíche de anticorpo triplo (TAS-ELISA) revelou que todos os isolados positivos pertencem ao subgrupo II do CMV. Dois cDNA selecionados de amostras positivas para ELISA representando cada safra de ervilha e espinafre foram amplificados por PCR (ca.1100 pb) e sequenciados correspondendo ao gene CMV CP que compartilhou 93,7% de identidade de nucleotídeo um com o outro. Ambas as sequências de isolados de ervilha CMV (AAHAP) e espinafre (AARS) do Paquistão foram submetidas ao GenBank como nos de acesso. MH119071 e MH119073, respectivamente. A análise BLAST revelou 93,4% de identidade de sequência do isolado AAHAP com SpK (KC763473) do Irã, enquanto o isolado AARS compartilhou a identidade máxima (94,5%) com a cepa 241 (AJ585519) da Austrália e agrupada com alguns isolados de referência do subgrupo II de CMV do Reino Unido (Z12818) e EUA (AF127976) em uma reconstrução filogenética vizinha. Um total de 59 sítios polimórficos (segregantes) (S) com diversidade de nucleotídeos () de 0,06218 foi evidente, enquanto nenhum evento INDEL foi observado em isolados do Paquistão. A distância evolutiva de isolados de CMV do Paquistão foi registrada como 0,0657 entre si e 0,0574-0,2964 com outros isolados de CMV relatados em outras partes do mundo. Um fluxo gênico frequente (Fst = 0,30478 0,33) foi observado entre os isolados de CMV do Paquistão e relatados anteriormente. Na análise de diferenciação genética, os valores de três testes estatísticos baseados em permutação viz, Z (84,3011), Snn (0,82456) e Ks * (4,04042) não foram significativos. A análise estatística revelou os valores 2,02535, 0,01468 e 0,71862 de Tajimas D, Fu, & Lis F * e D * respectivamente, demonstrando que a população de CMV está sob seleção de balanceamento.

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)

Reprodução ex situ de felinos silvestres e seus desafios / Challenges of ex situ reproduction in wild cats

A reprodução ex situ de felinos silvestres assegura a sobrevivência das espécies ameaçadas por meio do estabelecimento e manutenção de populações viáveis em cativeiro. O conhecimento da biologia reprodutiva básica é essencial para o desenvolvimento de planos de manejo reprodutivo (PMRs) eficientes, seja pela reprodução natural ou pela aplicação de técnicas de reprodução assistida (TRAs). Os PMRs visam garantir a representatividade das espécies quanto à variabilidade genética e demográfica baseada nos studbooks. Entretanto, o pareamento de animais selecionados pelos PMRs deve levar em conta, além de fatores genéticos e demográficos, fatores comportamentais e o fenótipo dos animais, uma vez que pode haver consequências negativas caso descendentes de gerações futuras sejam reintroduzidos na natureza. As TRAs estão cada vez mais sendo desenvolvidas para auxiliar na manutenção de populações geneticamente viáveis ex situ que possam contribuir geneticamente com populações in situ. A criopreservação de sêmen e a inseminação artificial (IA) são as TRAs utilizadas atualmente pelos PMR nacionais e internacionais, no entanto, são muitos os desafios para que as populações cativas se reproduzam de maneira adequada visando a manutenção de uma população viável que possa contribuir com populações de vida livre no futuro.(AU)

Reproductive management plans are essential to ensure that imperiled populations maintain adequate genetic and demographic variability and remain representative of the species as a whole. Basic reproductive biology knowledge is essential for the development of efficient reproductive management plans (PMPs), either through natural breeding or through assisted reproductive techniques (ARTs). The PMPs aim to ensure the representativeness of the species in terms of genetic and demographic variability based on studbooks. However, the specific animal pairings should be maintaining adequate genetic, behavioral and the phenotype of the animals, ensuring proper reintroduction of animals into the wild. ARTs have been explored as a means to enhance the conservation of endangered species, focused on maintaining genetic diversity through enhanced animal propagation. Semen cryopreservation and artificial insemination (AI) are used by national and international PMRs, however, there are many challenges for captive populations reproduction in order to maintain a viable population that can contribute for freeliving populations in the future.(AU)

Genetic diversity and molecular characterization of Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) subgroup II infecting Spinach (Spinacia oleracea) and Pea (Pisum sativum) in Pothwar region of Pakistan / Diversidade genética e caracterização molecular do Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) subgrupo II infectando espinafre (Spinacia oleracea) e ervilha (Pisum sativum) na região de Pothwar, Paquistão

Cucumber mosaic virus (CMV) is a tremendous threat to vegetables across the globe, including in Pakistan. The present work was conducted to investigate the genetic variability of CMV isolates infecting pea and spinach vegetables in the Pothwar region of Pakistan. Serological-based surveys during 2016-2017 revealed 31.70% overall CMV disease incidence from pea and spinach crops. Triple-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (TAS-ELISA) revealed that all the positive isolates belong to CMV subgroup II. Two selected cDNA from ELISA-positive samples representing each pea and spinach crops were PCR-amplified (ca.1100 bp) and sequenced corresponding to the CMV CP gene which shared 93.7% nucleotide identity with each other. Both the sequences of CMV pea (AAHAP) and spinach (AARS) isolates from Pakistan were submitted to GenBank as accession nos. MH119071 and MH119073, respectively. BLAST analysis revealed 93.4% sequence identity of AAHAP isolate with SpK (KC763473) from Iran while AARS isolate shared maximum identity (94.5%) with the strain 241 (AJ585519) from Australia and clustered with some reference isolates of CMV subgroup II from UK (Z12818) and USA (AF127976) in a Neighbour joining phylogenetic reconstruction. A total of 59 polymorphic (segregating) sites (S) with nucleotide diversity (π) of 0.06218 was evident while no INDEL event was observed in Pakistani isolates. The evolutionary distance of Pakistani CMV isolates was recorded as 0.0657 with each other and 0.0574-0.2964 with other CMV isolates reported elsewhere in the world. A frequent gene flow (Fst = 0.30478 <0.33) was observed between Pakistani and earlier reported CMV isolates. In genetic differentiation analysis, the value of three permutation-based statistical tests viz; Z (84.3011), Snn (0.82456), and Ks* (4.04042) were non-significant. The statistical analysis revealed the [...].

Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) é uma tremenda ameaça aos vegetais em todo o mundo, inclusive no Paquistão. O presente trabalho foi conduzido para investigar a variabilidade genética de isolados de CMV infectando vegetais de ervilha e espinafre na região de Pothwar, Paquistão. Pesquisas com base em sorologia durante 2016-2017 revelaram 31,70% da incidência geral da doença por CMV em safras de ervilha e espinafre. O ensaio de imunoabsorção enzimática em sanduíche de anticorpo triplo (TAS-ELISA) revelou que todos os isolados positivos pertencem ao subgrupo II do CMV. Dois cDNA selecionados de amostras positivas para ELISA representando cada safra de ervilha e espinafre foram amplificados por PCR (ca.1100 pb) e sequenciados correspondendo ao gene CMV CP que compartilhou 93,7% de identidade de nucleotídeo um com o outro. Ambas as sequências de isolados de ervilha CMV (AAHAP) e espinafre (AARS) do Paquistão foram submetidas ao GenBank como nos de acesso. MH119071 e MH119073, respectivamente. A análise BLAST revelou 93,4% de identidade de sequência do isolado AAHAP com SpK (KC763473) do Irã, enquanto o isolado AARS compartilhou a identidade máxima (94,5%) com a cepa 241 (AJ585519) da Austrália e agrupada com alguns isolados de referência do subgrupo II de CMV do Reino Unido (Z12818) e EUA (AF127976) em uma reconstrução filogenética vizinha. Um total de 59 sítios polimórficos (segregantes) (S) com diversidade de nucleotídeos (π) de 0,06218 foi evidente, enquanto nenhum evento INDEL foi observado em isolados do Paquistão. A distância evolutiva de isolados de CMV do Paquistão foi registrada como 0,0657 entre si e 0,0574-0,2964 com outros isolados de CMV relatados em outras partes do mundo. Um fluxo gênico frequente (Fst = 0,30478 < 0,33) foi observado entre os isolados de CMV do Paquistão e relatados anteriormente. Na análise de diferenciação genética, os valores de três testes estatísticos baseados em [...].

Environmental variability in simultaneous selection of common bean for grain quality and mineral concentration traits

The selection of common bean (Phaseolus vulgaris L.) lines based on grain quality and mineral concentration traits will be more efficient if a minimum number of experiments is established. This study was carried out to determine whether grain quality and mineral concentration traits are significantly affected by the genotype × environment interaction; to estimate heritability and genetic gain in individual and combined experiments; and to select superior common bean lines considering a minimum number of experiments. A total of 17 common bean genotypes were evaluated in four experiments. Grain quality was determined through seven traits, and the concentration of six minerals was analyzed by acid digestion. Statistical analyses were completed using data obtained from both individual (I, II, III and IV) and combined (I and II; I, II and III; and I, II, III and IV) experiments. Except for the potassium concentration, all traits showed a significant genotype × environment interaction effect. Heritability and genetic gain estimates of grain quality and mineral concentration traits varied when the data were obtained from one or more experiments. Genetic gain may be inflated because of the data being based on one or two experiments. Four carioca bean (BRS MG Uai, LP 09-33, LEC 01-16 and Pérola) and four black bean (TB 02-19, CHP 04-239-52, TB 03-11 and IAC Netuno) genotypes were selected for their high grain quality and mineral concentration based on four experiments. Data from at least four experiments should be used to select common bean lines superior in grain quality and mineral concentration traits to increase the efficiency of simultaneous selection.