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.

Intraspecific C-value variation and the outcomes in Psidium cattleyanum Sabine essential oil / Variação do valor C intraespecífico e os efeitos no óleo essencial de Psidium cattleyanum Sabine

Polyploidy, a numerical alteration of the karyotype, is one of the most important mechanisms in plant speciation and diversification, but could also be detected among populations, the cytotypes. For example, Psidium cattleyanum, a polyploid complex, has chromosome numbers ranging from 2n=3x=33 to 2n=12x=132. Polyploidization causes an increase in DNA content, and both modifications may cause alteration in plant growth, physiology, and epigenetics. Based on this possibility, here we aim to verify the influence of the polyploidization on the production of P. cattleyanum essential oil chemotypes. Differences in the DNA contents, as a proxy to different ploidies, were observed and three distinct chemotypes were identified through the chromatographic profile analysis. The Psidium cattleyanum DNA content and qualitative and quantitative characteristics of the essential oils presented a positive relationship. Plants with higher DNA contents presented higher levels of oil production, which was mostly composed of hydrogenated sesquiterpenes, while plants with lower DNA contents produced lower amount of oil, which was mostly composed of hydrogenated monoterpenes. Based on the importance of essential oils, polyploid plants, which present higher DNA content, are recommended as possible matrices for the propagation of new plants with the potential to produce major compounds of agronomic and pharmacological interest.

A poliploidia, uma alteração numérica do cariótipo, é um dos mecanismos mais importantes na especiação e diversificação das plantas, mas também pode ser detectada entre populações, os citótipos. Por exemplo, Psidium cattleyanum, um complexo poliplóide, tem números de cromossomos que variam de 2n=3x=33 a 2n=12x=132. A poliploidização causa um aumento no conteúdo de DNA, e ambas as modificações podem alterar o crescimento, a fisiologia e a epigenética da planta. Com base nessa possibilidade, objetivamos verificar a influência da poliploidização na produção de quimiotipos de óleo essencial de P. cattleyanum. Diferenças nos conteúdos de DNA, representando diferentes ploidias, foram observadas e três quimiotipos distintos foram identificados através da análise do perfil cromatográfico. O conteúdo de DNA de Psidium cattleyanum e as características qualitativas e quantitativas dos óleos essenciais apresentaram correlação positiva. Plantas com maiores conteúdos de DNA apresentaram maiores rendimentos na produção de óleo, que era majoritariamente composto por sesquiterpenos hidrogenados, enquanto plantas com menores conteúdos de DNA produziram menores quantidade de óleo, que era majoritariamente composto por monoterpenos hidrogenados. Com base na importância dos óleos essenciais, plantas poliplóides, que apresentam maiores conteúdos de DNA, são recomendadas como possíveis matrizes para a propagação de novas plantas com potencial para produzir compostos importantes de interesse agronômico e farmacológico.

Tetraploidia em Rhamdia quelen (Quoy e Gaimard, 1824) por choque térmico duplo (quente e frio) / Tetraploidy in Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard 1824) by a dual thermal shock (heat and cold)

Avaliou-se a eficiência do choque térmico duplo para induzir tetraploidia em jundiá Rhamdia quelen em diferentes tempos pós-fertilização. Vinte mililitros de ovos (10, 15, 20, 25, 30 e 35 mpf minutos pós-fertilização) foram tratados com choque térmico quente (39±0,2ºC) durante 3 min seguido de choque térmico frio (1,0±0,1ºC) durante 30 min. Um grupo controle foi utilizado. As taxas de fertilização e de eclosão foram medidas 12 hpf (horas pós-fertilização) e 30 hpf, respectivamente. Decorridas 60 hpf, 25 larvas de cada unidade experimental foram fixadas para verificação da ploidia, por citometria de fluxo. A taxas de fertilização foram de 87,83% para o controle e de 23,4%; 28,5%; 30,4%; 20,0%; 30,3% e 36,7%, para os grupos tratados com choque térmico aos 10, 15, 20, 25, 30, 35 mpf, respectivamente. Encontraram-se tetraploides apenas nos grupos de ovos tratados aos 15 mpf e 20 mpf. Este é o primeiro trabalho de indução de tetraploidia em jundiá por choques térmicos quente e frio, o qual possibilitou o aperfeiçoamento dessa técnica.(AU)

The efficiency of double thermal shock to induce tetraploidy in Rhamdia quelen (jundiá) at different post-fertilization periods was assessed. Each test was performed with 20 mL of eggs (10, 15, 20, 25, 30 and 35 mpf minutes post-fertilization) exposed to hot thermal shock (39±0.2ºC) for 3 min, followed by cold thermal shock (1.0±0.1ºC) for 30 min. A control group was also employed. Fertilization and hatching rates were evaluated 12 and 30 hours post-fertilization (hpf), respectively. After 60 hpf, twenty-five larvae from each experimental unit were fixed to verify the ploidy by flow cytometry. Control fertilization rate was 87.83% and reached 23.4%, 28.5%, 30.4%, 20.0%, 30.3%, 36.7% respectively for 10, 15, 20, 25, 30, 35 mpf. Tetraploids were detected only at 15 mpf and 20 mpf. This is the first research of tetraploidy in jundiá obtained by hot and cold shocks, making possible the improvement of this technique.(AU)

Tetraploidia em Rhamdia quelen (Quoy e Gaimard, 1824) por choque térmico duplo (quente e frio) / Tetraploidy in Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard 1824) by a dual thermal shock (heat and cold)

Avaliou-se a eficiência do choque térmico duplo para induzir tetraploidia em jundiá Rhamdia quelen em diferentes tempos pós-fertilização. Vinte mililitros de ovos (10, 15, 20, 25, 30 e 35 mpf – minutos pós-fertilização) foram tratados com choque térmico quente (39±0,2ºC) durante 3 min seguido de choque térmico frio (1,0±0,1ºC) durante 30 min. Um grupo controle foi utilizado. As taxas de fertilização e de eclosão foram medidas 12 hpf (horas pós-fertilização) e 30 hpf, respectivamente. Decorridas 60 hpf, 25 larvas de cada unidade experimental foram fixadas para verificação da ploidia, por citometria de fluxo. A taxas de fertilização foram de 87,83% para o controle e de 23,4%; 28,5%; 30,4%; 20,0%; 30,3% e 36,7%, para os grupos tratados com choque térmico aos 10, 15, 20, 25, 30, 35 mpf, respectivamente. Encontraram-se tetraploides apenas nos grupos de ovos tratados aos 15 mpf e 20 mpf. Este é o primeiro trabalho de indução de tetraploidia em jundiá por choques térmicos quente e frio, o qual possibilitou o aperfeiçoamento dessa técnica.

The efficiency of double thermal shock to induce tetraploidy in Rhamdia quelen (jundiá) at different post-fertilization periods was assessed. Each test was performed with 20 mL of eggs (10, 15, 20, 25, 30 and 35 mpf – minutes post-fertilization) exposed to hot thermal shock (39±0.2ºC) for 3 min, followed by cold thermal shock (1.0±0.1ºC) for 30 min. A control group was also employed. Fertilization and hatching rates were evaluated 12 and 30 hours post-fertilization (hpf), respectively. After 60 hpf, twenty-five larvae from each experimental unit were fixed to verify the ploidy by flow cytometry. Control fertilization rate was 87.83% and reached 23.4%, 28.5%, 30.4%, 20.0%, 30.3%, 36.7% respectively for 10, 15, 20, 25, 30, 35 mpf. Tetraploids were detected only at 15 mpf and 20 mpf. This is the first research of tetraploidy in jundiá obtained by hot and cold shocks, making possible the improvement of this technique.

Stability in chromosome number and DNA content in synthetic tetraploids of Lolium multiflorum after two generations of selection / Estabilidade no número cromossômico e no conteúdo de DNA em tetraploides sintéticos de Lolium multiflorum após duas gerações de seleção

Chromosome doubling of Italian ryegrass genotypes ( Lolium multiflorum Lam.) adapted to the brazilian edaphoclimatic conditions is an important strategy used by breeders and aims to obtain more vigorous genotypes with better forage quality and disease resistance. The effectiveness of chromosome doubling can be measured by genetic stability and fertility rates of plants over generations. However, a common problem in the polyploidization process is the regeneration of mixoploid plants that have impaired fertility and genetic stability. The objective of this study was to verify if progenies of recently tetraploidized plants remain stable regarding DNA content and chromosome number, over two generations. Progenies of L. multiflorum plants artificially tetraploidized with colchicine treatment were evaluated. Chromosome counting and estimates of the DNA content were used to evaluate the genetic stability. The percentage of tetraploid plants (4X) increased over generations (18%, 34% and 91% in cycle 0, 1 and 2, respectively). All progenies identified as tetraploid by flow citometry showed variation in chromosome number (mixoploidy), but produced viable seeds. Results showed that stabilization in chromosome number and DNA content in tetraploidized plant progenies requires time and that the success of this procedure depends on a continuous and accurate screening and selection.

A duplicação cromossômica de genótipos de azevém anual ( Lolium multiflorum Lam.) adaptados às condições edafoclimáticas brasileira é uma estratégia importante usada pelos melhoristas e visa a obtenção de genótipos mais vigorosos com melhor qualidade de forragem e resistência a doenças. A eficiência da duplicação cromossômica pode ser medida pela estabilidade genética e taxas de fertilidade das plantas ao longo das gerações. No entanto, um dos problemas comumente encontrados no processo de poliploidização é a regeneração de plantas mixoploides que apresentam comprometimento na fertilidade e instabilidade genética. O objetivo deste estudo foi verificar se progênies oriundas de plantas tetraploidizadas recentemente se mantêm estáveis quanto ao conteúdo de DNA e ao número cromossômico, ao longo de duas gerações. Foram avaliadas progênies de plantas de L. multiflorum tetraploidizadas artificialmente com tratamento de colchicina. A estabilidade genética foi avaliada por meio de contagens cromossômicas e estimativa da quantidade de DNA. A porcentagem de plantas tetraploides (4X) aumentou ao longo das gerações (18%, 34% e 91% no ciclo de 0, 1 e 2, respectivamente). Todas as progênies identificadas como tetraploides por meio de citometria de fluxo apresentaram variação no número cromossômico (mixoploidia), entretanto, produziram sementes viáveis. Os resultados demonstraram que a estabilização no número cromossômico e no conteúdo de DNA em progênies de plantas tetraploidizadas requer tempo e que o sucesso desse procedimento depende de um contínuo e rigoroso monitoramento e seleção.

Stability in chromosome number and DNA content in synthetic tetraploids of Lolium multiflorum after two generations of selection / Estabilidade no número cromossômico e no conteúdo de DNA em tetraploides sintéticos de Lolium multiflorum após duas gerações de seleção

Chromosome doubling of Italian ryegrass genotypes ( Lolium multiflorum Lam.) adapted to the brazilian edaphoclimatic conditions is an important strategy used by breeders and aims to obtain more vigorous genotypes with better forage quality and disease resistance. The effectiveness of chromosome doubling can be measured by genetic stability and fertility rates of plants over generations. However, a common problem in the polyploidization process is the regeneration of mixoploid plants that have impaired fertility and genetic stability. The objective of this study was to verify if progenies of recently tetraploidized plants remain stable regarding DNA content and chromosome number, over two generations. Progenies of L. multiflorum plants artificially tetraploidized with colchicine treatment were evaluated. Chromosome counting and estimates of the DNA content were used to evaluate the genetic stability. The percentage of tetraploid plants (4X) increased over generations (18%, 34% and 91% in cycle 0, 1 and 2, respectively). All progenies identified as tetraploid by flow citometry showed variation in chromosome number (mixoploidy), but produced viable seeds. Results showed that stabilization in chromosome number and DNA content in tetraploidized plant progenies requires time and that the success of this procedure depends on a continuous and accurate screening and selection. (AU)

A duplicação cromossômica de genótipos de azevém anual ( Lolium multiflorum Lam.) adaptados às condições edafoclimáticas brasileira é uma estratégia importante usada pelos melhoristas e visa a obtenção de genótipos mais vigorosos com melhor qualidade de forragem e resistência a doenças. A eficiência da duplicação cromossômica pode ser medida pela estabilidade genética e taxas de fertilidade das plantas ao longo das gerações. No entanto, um dos problemas comumente encontrados no processo de poliploidização é a regeneração de plantas mixoploides que apresentam comprometimento na fertilidade e instabilidade genética. O objetivo deste estudo foi verificar se progênies oriundas de plantas tetraploidizadas recentemente se mantêm estáveis quanto ao conteúdo de DNA e ao número cromossômico, ao longo de duas gerações. Foram avaliadas progênies de plantas de L. multiflorum tetraploidizadas artificialmente com tratamento de colchicina. A estabilidade genética foi avaliada por meio de contagens cromossômicas e estimativa da quantidade de DNA. A porcentagem de plantas tetraploides (4X) aumentou ao longo das gerações (18%, 34% e 91% no ciclo de 0, 1 e 2, respectivamente). Todas as progênies identificadas como tetraploides por meio de citometria de fluxo apresentaram variação no número cromossômico (mixoploidia), entretanto, produziram sementes viáveis. Os resultados demonstraram que a estabilização no número cromossômico e no conteúdo de DNA em progênies de plantas tetraploidizadas requer tempo e que o sucesso desse procedimento depende de um contínuo e rigoroso monitoramento e seleção. (AU)

Protocolos de temperatura na poliploidia para tambaqui Colossoma macropomum

Este estudo avaliou técnicas de indução a triploidia por meio do choque térmico em tambaqui (Colossoma macropomum) e comparou a taxa de fertilização e variáveis de desempenho de peixes diploides e triploides. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro tratamentos e três repetições. Após a reprodução artificial, ovócitos recém-fertilizados foram divididos em quatro tratamentos: choque térmico quente (42°) por dois minutos, choque térmico frio(4°C) por 30 min, choque térmico duplo (4°/42° ) C e o controle não submetido ao tratamento térmico. Foram avaliados peso inicial, peso final, comprimento padrão e comprimento total. O nível de ploidia foi avaliado por meio da citometria de fluxo. Os histogramas de fluorescência relativa foram analisados utilizando o software FloMax 2.3. Os dados qualitativos foram analisados pelo programa estatístico SAS, no qual a avaliação da normalidade de residual foi realizada pelo teste de Shapiro-wilk (p< 0,05). Em seguida foi realizado a análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Duncan a 5% de probabilidade. A taxa de fertilização apresentou menores valores percentuais nos grupos submetidos aos tratamentos térmicos. Para taxa de fertilização, o grupo controle apresentou maior valor médio (84,0%), quando comparado aos térmicos quente (82,7%), frio (77,4%) e duplo (58%). As larvas do grupo frio apresentaram maior peso após eclosão (0.003524g). Não houve diferença significativa para os padrões metabólitos e hematologia. O tratamento térmico por frio induziu 33,33% de peixes triploides, enquanto, a temperatura quente e duplo teve 11,11% de triploides. Concluiu-se com esse estudo que a técnica de choque térmico pelo frio promove uma maior taxa de animais poliploides e pode ser usada para induzir a triploidia (3n) em tambaqui, exibindo efeito positivo neste grupo com animais com maior peso inicial e final.

This study evaluated techniques for inducing triploidy through thermal shock in tambaqui (Colossoma macropomum) and compared the fertilization rate and performance variables of diploid and triploid fish. The experimental design was completely randomized with four treatments and three replications. After artificial reproduction, newly fertilized oocytes were divided into four treatments: hot thermal shock (42°) for two minutes, cold thermal shock (4° C) for 30 min, double thermal shock (4° / 42°) C and control not subjected to heat treatment. Initial weight, final weight, standard length and total length were evaluated. The ploidy level was assessed using flow cytometry. The relative fluorescence histograms were analyzed using the FloMax 2.3 software. Qualitative data were analyzed using the SAS statistical program, in which the assessment of residual normality was performed using the Shapiro-Wilk test (p <0.05). Then the analysis of variance was performed and the averages were compared using the Duncan test at 5% probability. The fertilization rate showed lower percentage values in the groups submitted to heat treatments. For fertilization rate, the control group had a higher average value (84.0%), when compared to the hot (82.7%), cold (77.4%) and double (58%) thermals. The larvae of the cold group had higher weight after hatching (0.0035g). There was no significant difference for metabolic patterns and hematology. The cold thermal treatment induced 33.33% of triploid fish, while the hot and double temperature had 11.11% of triploids. It was concluded with this study that the cold thermal shock technique promotes a higher rate of polyploid animals and can be used to induce triploidy (3n) in tambaqui, showing a positive effect in this group with animals with higher initial and final weight. Key-words: Flow citometry. Growth. Heat shock. Induction of triploidy.

VIABILIDADE TECNOLÓGICA DA TRIPLOIDIA EM Anomalocardia brasiliana (BIVALVIA: VENERIDAE) EM ESCALA LABORATORIAL

A poliploidia, por meio da manipulação cromossômica, é uma das ferramentas mais importantes para melhorar o desempenho zootécnico na malacocultura e é responsável pelos maiores avanços nesse setor. Estudos citogenéticos podem fornecer informações essenciais para a manipulação cromossômica direcionada à produção de organismos poliploides. No presente estudo, os momentos pós-fecundação em que os corpos polares são expelidos foram identificados, bem como o número mais frequente de cromossomos em Anomalocardia brasiliana. A indução à triploidia por indução química e física foi avaliada usando-se os indutores Citocalasina B (CB) e 6 -Dimetilaminopurina (6-DMAP), assim como por choque térmico frio e por choque hiposmótico, respectivamente. Os espécimes foram capturados no litoral norte de Pernambuco, região nordeste, na praia de Mangue Seco, e no sul do Espírito Santo, região sudeste, na praia de Piúma, Brasil. Os gametas foram obtidos por indução, as amostras de solução de ovócitos foram tomadas antes e após as fertilizações a cada dois minutos. O material foi fixado em Carnoy, corado em DAPI (4',6-diamidino-2-phenilindole) a 2g/mL, e fotografado em microscópio de epifluorescência. A indução à triploidia por CB foi realizada a 1 mg. L-1, enquanto que a indução por 6-DMAP foi feita a 450 mols.L-1. As induções por choque térmico frio foram realizadas a 2, 5 e 7°C, e as por choque hiposmótico realizadas a 12 de salinidade. Foram observados 19 bivalentes em 50 ovócitos no estágio de metáfase I. Em 70% dos ovos, a saída do primeiro corpo polar foi detectada aos dez minutos após a fertilização, e em 62% dos ovos o segundo corpo polar foi expelido aos 16 minutos. Estes percentuais foram obtidos a uma temperatura média de 26°C e 35 de salinidade. As induções químicas à triploidia apresentaram baixa sobrevivência larval após as primeiras 24 horas, diferentemente dos tratamentos físicos, que obtiveram mais de 90% de sobrevivência. Os resultados obtidos nesta pesquisa podem auxiliar outros estudos envolvendo a manipulação genética para fins de poliploidia na aquicultura.

Polyploidy, through chromosome manipulation, is one of the most important tools to improve zootechnical performance in poultry farming and is responsible for the greatest advances in this sector. Cytogenetic studies may provide essential information for chromosome manipulation directed to the production of polyploid organisms. In the present study, the post-fertilization moments in which the polar bodies are expelled were identified, as well as the most frequent number of chromosomes in Anomalocardia brasiliana. Induction to triploidy by chemical and physical induction was evaluated using the inducers Cytochalasin B (CB) and 6-Dimethylaminopurine (6-DMAP), as well as by cold thermal shock and hyposmotic shock, respectively. The specimens were captured on the north coast of Pernambuco, northeast, on the beach of Mangue Seco, and south of Espírito Santo, southeast region, on the beach of Piúma, Brazil. The gametes were obtained by induction, oocyte solution samples were taken before and after fertilizations every two minutes. The material was fixed in Carnoy stained in DAPI (4',6-diamidino-2-phenyloindole) at 2g / mL, and photographed under an epifluorescence microscope. Induction to triploidia by CB was performed at 1 mg. L-1, whereas induction by 6-DMAP was done at 450 mol.L-1. The inductions by cold thermal shock were performed at 2, 5 and 7°C, and by hyposmotic shock performed at 12 of salinity. A total of 19 bivalents were observed in 50 oocytes at the metaphase I stage. In 70% of the eggs, the first polar body was detected at ten minutes after fertilization, and in 62% of the eggs the second polar body was expelled at 16 minutes. These percentages were obtained at a mean temperature of 26°C and 35 of salinity. The chemical inductions to triploidia presented low larval survival after the first 24 hours, unlike the physical treatments, which obtained more than 90% survival. The results obtained in this research may support other studies involving genetic manipulation for the purpose of polyploidy in aquaculture

Duplicação cromossômica de gramíneas forrageiras: uma alternativa para programas de melhoramento genético

The artificial obtaining of duplicate genotypes aims to maximize forage characteristics of agronomic interest, such as nutritional value and forage production, resistance against pests and diseases, abiotic stress tolerance and fertility restoration in sterile hybrids. It also aims to obtain genetic variability in apomictic species through chromosome doubling of the sexual accesses by equaling the ploidy in order to allow crossings and the obtaining of fertile descendents. The polyploidy induction is made using antimitotic substances, and colchicine is the most widely used in forage. However, due to its toxicity, other substances such as herbicides and caffeine has been used successfully for grasses. The efficiency in obtaining the polyploidy artificially depends on various exogenous factors, such as the antimitotic substances used, the kind of explants, the time and the exposure conditions and the antimitotic concentrations. This review aims to present the main methods used to induce polyploidy in grasses and the progress obtained in genetic breeding by the use of artificially duplicate genotypes.

A obtenção artificial de genótipos com duplicação cromossômica em forrageiras busca maximizar características de interesse agronômico, como valor nutricional e produção de forragem, resistência a pragas e doenças, tolerância a estresses abióticos e restauração da fertilidade de híbridos estéreis. Outro objetivo da duplicação cromossômica é a geração de variabilidade genética em espécies apomíticas, por meio da duplicação cromossômica de acessos sexuais igualando a ploidia de modo a permitir a realização de cruzamentos e a obtenção de descendentes férteis. A indução de poliploidia é feita utilizando substâncias antimitóticas, sendo a colchicina a mais amplamente usada em plantas forrageiras. Entretanto, devido a sua toxicidade, outras substâncias como herbicidas e cafeína vem sendo empregadas com sucesso em gramíneas. A eficácia na obtenção de poliploides artificialmente depende de uma série de fatores exógenos, tais como as substâncias antimitóticas utilizadas, o tipo de explante, o tempo e as condições de exposição e as concentrações dos antimitóticos. Esta revisão tem por objetivo apresentar os principais métodos usados para indução de poliploidia em gramíneas forrageiras e os avanços obtidos no melhoramento genético, a partir do uso de genótipos poliploidizados.

Duplicação cromossômica de gramíneas forrageiras: uma alternativa para programas de melhoramento genético

The artificial obtaining of duplicate genotypes aims to maximize forage characteristics of agronomic interest, such as nutritional value and forage production, resistance against pests and diseases, abiotic stress tolerance and fertility restoration in sterile hybrids. It also aims to obtain genetic variability in apomictic species through chromosome doubling of the sexual accesses by equaling the ploidy in order to allow crossings and the obtaining of fertile descendents. The polyploidy induction is made using antimitotic substances, and colchicine is the most widely used in forage. However, due to its toxicity, other substances such as herbicides and caffeine has been used successfully for grasses. The efficiency in obtaining the polyploidy artificially depends on various exogenous factors, such as the antimitotic substances used, the kind of explants, the time and the exposure conditions and the antimitotic concentrations. This review aims to present the main methods used to induce polyploidy in grasses and the progress obtained in genetic breeding by the use of artificially duplicate genotypes.

A obtenção artificial de genótipos com duplicação cromossômica em forrageiras busca maximizar características de interesse agronômico, como valor nutricional e produção de forragem, resistência a pragas e doenças, tolerância a estresses abióticos e restauração da fertilidade de híbridos estéreis. Outro objetivo da duplicação cromossômica é a geração de variabilidade genética em espécies apomíticas, por meio da duplicação cromossômica de acessos sexuais igualando a ploidia de modo a permitir a realização de cruzamentos e a obtenção de descendentes férteis. A indução de poliploidia é feita utilizando substâncias antimitóticas, sendo a colchicina a mais amplamente usada em plantas forrageiras. Entretanto, devido a sua toxicidade, outras substâncias como herbicidas e cafeína vem sendo empregadas com sucesso em gramíneas. A eficácia na obtenção de poliploides artificialmente depende de uma série de fatores exógenos, tais como as substâncias antimitóticas utilizadas, o tipo de explante, o tempo e as condições de exposição e as concentrações dos antimitóticos. Esta revisão tem por objetivo apresentar os principais métodos usados para indução de poliploidia em gramíneas forrageiras e os avanços obtidos no melhoramento genético, a partir do uso de genótipos poliploidizados.

Identificação de marcas imprintadas de metilação do DNA nos genes SNURF, IGF2 e IGF2R em sagui (Callithrix spp.)

O imprinting genômico é a diferenciação epigenética dos cromossomos parentais. O processo envolve a discriminação dos alelos parentais com marcas de metilação do DNA no contexto da sequência CpG e resulta na expressão monoalélica origem parental-dependente de um conjunto de genes, determinante para o desenvolvimento embrionário normal. A diferenciação epigenética dos cromossomos parentais surgiu com a evolução dos marsupiais para prevenir a partenogênese, a poliploidia e controlar possíveis efeitos deletérios em genes essenciais para o desenvolvimento placentário. A maioria dos estudos sobre imprinting genômico é em roedores e humanos. Em primatas não humanos (chimpanzé, orangotango, macaco rhesus, sagui e galago) os estudos são escaços. O quimerismo, a gemelação e os cuidados aloparentais, características dos saguis (Callithrix spp.), podem impactar os efeitos do imprinting genômico. Neste estudo investigamos a existência de marcas imprintadas de metilação do DNA em tecidos não quiméricos de saguis nos domínios ortólogos das regiões diferencialmente metiladas (DMRs) dos genes SNRPN, SNURF, GRB10, IGF2, IGF2R em humanos. Esses genes estão relacionados ao comportamento, a reprodução, o crescimento e ao deenvolvimento embrionário. Para cada região determinamos o perfil de metilação pontual utilizando digestão enzimática sensível à metilação associada à PCR quantitativa fluorescente e investigamos se metilação é alelo-específica por minissequenciamento de SNPs. Em sangue, para os domínios dos genes SNURF, IGF2 e IGF2R o perfil de metilação foi intermediário (mediana de 50,7%) e a metilação foi alelo-específica, consistente com a ocorrência de marcas imprintadas. Contudo, os perfis variaram desde hipometilado a hipermetilado entre indivíduos e entre diferentes tecidos de um mesmo indivíduo. Concluimos que em sangue de saguis as regiões ortólogas das DMRs SNURF, IGF2, IGF2R possuem marcas imprintadas de metilação do DNA.

Genomic imprinting is the epigenetic differentiation of the parental chromosomes. The process involves discriminating the parental alleles with DNA methylation marks in the context of the dinucleotide CpG sequence and results in the parental-of-origin dependent monoallelic expression of a group of genes that are determinant of the normal embryonic development. The epigenetic differentiation of the parental chromosomes emerged with the evolution of the marsupials to prevent the parthenogenesis, the polyploidy and to control possible deleterious effects in genes that are essential for the development of the placenta. Most studies about genomic imprinting are in rodents and humans. In the nonhuman primates (chimpanzees, urangotangs, rhesus monkeys, marmosets and galagos) the studies are scarce. The chimerism, the twinning and the alloparental care are characteristic features in the marmoset (Callithrix spp.) and they can impact the effects of the genomic imprinting. In this study, we investigate in nonchimeric tissues of marmosets the occurrence of DNA methylation imprinted marks in the ortholog domains of human differentially methylated regions (DMR) of the SNRPN, SNURF, GRB10, IGF2, IGF2R genes. The target genes are related with the behavior, reproduction, growth and embrionary development. For each region, we determined the methylation profile at specific CpG sites, using a methylation-sensitive restriction enzyme method associated to quantitative fluorescent PCR and investigate by single nucleotide primer extension whether the methylation is allele-specific. In blood, for the SNURF, IGF2 and IGF2R ortholog domains, the methylation profile was intermediate (median 50,7%) and the methylation was allele-specific, consistent with the occurrence of imprinting marks. Nevertheless, the profiles varied from hypomethylated to hypermethylated among individuals and between different tissues of the same individual. We conclude that the marmoset ortholog regions of the SNURF, IGF2, IGF2R human DMRs have DNA methylation imprinted marks in peripheral blood.

Uso de resíduos da cultura da bananeira (Musa spp.) para alimentação e controle de endoparasitas de ruminantes

A bananeira é cultivada pelo homem há pelo menos 6.500 anos. O início desse processo foi marcado pela manifestação espontânea dos fenômenos de partenocarpia, hibridização, poliploidia e pela sua combinação, gerando diferentes cultivares, cujos clones foram selecionados por agricultores primitivos e se disseminaram pelos trópicos, exclusivamente pela ação humana. A banana é hoje a principal fruta cultivada no mundo, existindo farta documentação sobre a utilização dos resíduos da cultura para alimentação de animais e sobre o uso medicamentoso de diferentes partes da planta. No âmbito da Medicina Veterinária, folhas, inflorescências masculinas, pseudocaules e rizomas já foram testados in vitro e in vivo para avaliação de seu efeito anti-helmíntico. Entretanto, em escala comercial, toda essa biomassa deve permanecer no bananal, para cobertura e fertilização do solo, inviabilizando seu aproveitamento como forragem. Por outro lado, no momento da colheita, os cachos de bananas são levados para unidades de triagem denominadas packing-houses, onde as frutas são selecionadas e acondicionadas para expedição, restando os engaços ou pedúnculos dos cachos de bananas disponíveis para o aproveitamento na alimentação animal, com o benefício adicional potencial de controlar infecções verminóticas. O presente trabalho demonstrou que o extrato dos engaços do cultivar Nanica, Subgrupo Cavendish AAA, inibiu significativamente a eclosão in vitro de ovos de Haemonchus contortus, da mesma forma que extratos de folhas e pseudocaules. Transpondo esse achado para um modelo in vivo, 24 cordeiros inteiros, Dorper, foram experimentalmente infectados com larvas de Haemonchus contortus e alocados em blocos a cada um de quatro tratamentos, de acordo com as contagens de ovos nas fezes. Os ovinos receberam, conforme o grupo 0% (controle), 10%, 20% ou 30% de engaços frescos de bananeira picados, calculados em matéria seca, sendo a dieta complementada com feno de braquiária ad libitum e sal mineral. Os animais foram tratados durante 14 dias consecutivos. Glucose de milho e melaço de cana de açúcar foram utilizados para melhorar a aceitação dos engaços pelos animais. Verificou-se um aumento significativo da oviposição em todos os grupos tratados na primeira semana de tratamento, fato possivelmente relacionado com um dos efeitos farmacológicos da bananeira, que promove elevação da serotonina e, por consequência, aumenta a taxa de reprodução dos nematódeos. Na segunda semana obteve-se redução significativa das contagens de ovos nas fezes, sem diferença estatística entre os grupos tratados, sugerindo que o uso continuado dos engaços de bananeira na alimentação pode promover um controle das infecções helmínticas em ruminantes. Demonstrou-se ainda que os taninos condensados exercem papel marginal quando a bananeira é testada in vitro, pois, nesse caso, a adição de polivinilpolipirrolidona, substância capaz de precipitar e suprimir a atividade desses taninos, proporcionou o mesmo grau de inibição da eclosão de ovos de Haemonchus contortus que os extratos puros. Embora relatos recentes tenham sugerido a presença de alcaloides e saponinas na bananeira, tais compostos não foram identificados nas amostras estudadas. Observou-se, todavia, a presença de siringina, um fenilpropanóide, cuja via metabólica engloba as defesas bioquímicas dos cultivares de bananas contra infecções por nematódeos parasitos de plantas. Não obstante, a presença de catecolaminas e ação antiparasitária de esteróis e triterpenos sugerem fortemente que a bananeira atua como um fitocomplexo quando fornecida aos ruminantes como alimento e tratamento contra endoparasitos.

The banana plant has been cultivated by men for at least 6,500 years. The beginning of this process was marked by the spontaneous occurrence of the phenomena of partenocarpy, hybridization, polyploidy and their combination, generating different cultivars, which clones were selected by primitive farmers and were disseminated throughout the tropics, by exclusive human action. Nowadays bananas are the main fruit crop cultivated in the world, and there is plenty documentation regarding the use of crop residues to feed animals and concerning the medicinal use of different parts of the plant. In the field of Veterinary Medicine, leaves, masculine inflorescences, pseudostems and rhizomes have been tested both in vitro and in vivo for the evaluation of their anthelminthic effect. However, in commercial scale, all this biomass has to be kept in the plantation, to cover and fertilize the soil, frustrating its use as forage. On the other hand, at the moment of harvesting, banana bunches are carried to screening facilities called packing-houses, where the fruits are selected and boxed for shipment, leaving the stalks or peduncles of the bunches available to be used as animal fodder, with the potential additional benefit of controlling worm infections. The current work has shown that the extract of the cultivar Nanica, Subgroup Cavendish AAA, has significantly inhibited the in vitro eclosion of Haemonchus contortus eggs, in the same manner as extracts of leaves and pseudostems. Transposing this finding to an in vivo model, 24 non-castrated Dorper lambs were experimentally infected with Haemonchus contortus larvae and allocated in blocks to each of four treatments, according to their faecal egg counts. The sheep were fed, according to the group, 0% (control), 10%, 20% or 30% fresh chopped banana plant stalks, calculated as dry matter, while the diet was complemented with Brachiaria hay ad libitum and mineral salt. The animals were treated during 14 consecutive days. Maize glucose and sugar cane molasses were used to improve the acceptance of the stalks by the lambs. There was a significant increase of the oviposition in all treated groups during the first week of treatment, fact possibly related to one of the pharmacological effects of the banana, which promotes an increase of serotonin levels, consequently enhancing the reproductive tax of the nematodes. On the second week a significant reduction of the faecal egg counts was noted, without statistical difference between the treated groups, suggesting the continuous use of the banana plant stalks as feed may promote a control of helminthic infections in ruminants. It was further shown that condensed tannins play a marginal role when the banana plant is tested in vitro, because the addition of polyvinylpolypyrrolidone, a substance capable of precipitating and supressing the activity of these tannins, resulted in the same level of Haemonchus contortus egg hatch inhibition obtained with the pure extracts. In spite of recent reports suggesting the presence of alkaloids and saponins in the banana plant, these compounds were not detected in any of the samples tested. Otherwise, screening identified syringing, a phenylpropanoid, which metabolic pathway comprises the biochemical defences of the banana cultivars against infections by nematode plant parasites. The presence of catecholamines and the anti-parasitic action of sterols and triterpenes strongly suggest the banana plant acts as a phytocomplex when administered to ruminants as feed and treatment against endoparasites.

Meiotic behavior of interspecific hybrids between artificially tetraploidized sexual Brachiaria ruziziensis and tetraploid apomictic B. brizantha (Poaceae)

The meiotic behavior of four interspecific promising hybrids was evaluated by conventional cytological methods. The female genitors were two artificially tetraploidized sexual accessions of B. ruziziensis (R41 and R44, 2n = 4 = 36), which were crossed to an agronomically superior natural tetraploid apomictic genotype of B. brizantha (B140 - BRA003395). Three of them (HBGC313, HBGC 315, and HBGC324) were sexual and one (HBGC325) apomictic. Analyses of some cells in diakinesis revealed multivalent chromosome configurations, suggesting that genetic recombination and introgression of some genes could be present. The four hybrids had different types of meiotic abnormalities at various frequencies. Abnormalities related to irregular chromosome segregation due to polyploidy were common among these hybrids, and characterized by precocious chromosome migration to the poles, laggard chromosomes, both generating micronuclei in telophases and tetrads and, as a consequence, unbalanced gametes. One abnormality genotype-specific, related to spindle orientation (a putative divergent spindle mutation), was recorded for the first time in two of the hybrids, HBGC313 and HBGC325. The sexual hybrid HBGC324 had the lower rate of abnormalities, and it could be used as a female genitor in future crosses in the breeding program. The abnormalities present in these hybrids may impact fertility and affect seed production. Based on the results, HBGC324 is the single hybrid recommended to the breeding program. Hybrids must produce a good amount of viable seeds, besides good overall dry matter production and nutritive value, in order to be widely utilized and adopted in production systems. Due to pseudogamy, the desirable superior apomictic hybrids need viable pollen grains to fertilize the secondary nucleus of the embryo sac and thus ensure normal and vigorous endosperm development and plenty of seed set.

O comportamento meiótico de quatro híbridos interespecíficos promissores de Brachiaria foi avaliado por metodologia citogenética convencional. Os genitores femininos eram dois acessos sexuais tetraploidizados artificialmente de B. ruziziensis (R41 e R44, 2n = 4 = 36), os quais foram cruzados com um gentipo tetraplide natural apomítico agronomicamente superior de B. brizantha (B140 - BRA003395). Três deles (HBGC313, HBGC 315 e HBGC324) eram sexuais e um (HBGC325) apomítico. A análise de algumas células em diacinese revelou a presença de configurações cromossômicas multivalentes, sugerindo que recombinação genética e introgressão de alguns genes poderão estar presentes. Os quatro híbridos apresentaram freqüências e tipos variados de anormalidades meióticas. Anormalidades relacionadas à segregação irregular de cromossomos devido à poliploidia foram comuns entre os híbridos e caracterizadas pela presença de cromossomos em ascensão para os pólos e cromossomos retardatários, ambos levando à formação de micronúcleos em telófases e tétrades e, como conseqüência, gametas desbalanceados. Uma anormalidade genótipo-específica, relacionada à orientação do fuso (uma possível mutação fuso divergente) foi observada pela primeira vez em dois dos híbridos, HBGC313 e HBGC325. O híbrido sexual HBGC324 apresentou menor freqüência de anormalidades meióticas, podendo ser usado como genitor feminino em futuros cruzamentos no programa de melhoramento. A frequência e os tipos de anormalidades observadas podem afetar a fertilidade e a produção de sementes. Com base nos resultados, o híbrido HBGC324 é recomendado para o programa de melhoramento. Híbridos devem produzir grande quantidade de sementes viáveis, além de matéria seca com alto valor nutritivo para serem amplamente utilizados na produção de pastagens. Devido à pseudogamia, os híbridos apomíticos superiores necessitam de grãos de pólen viáveis para fertilizar o núcleo secundário do saco embrionário assegurando o desenvolvimento vigoroso do endosperma e a produção de sementes.

Meiotic behavior of interspecific hybrids between artificially tetraploidized sexual Brachiaria ruziziensis and tetraploid apomictic B. brizantha (Poaceae)

The meiotic behavior of four interspecific promising hybrids was evaluated by conventional cytological methods. The female genitors were two artificially tetraploidized sexual accessions of B. ruziziensis (R41 and R44, 2n = 4 = 36), which were crossed to an agronomically superior natural tetraploid apomictic genotype of B. brizantha (B140 - BRA003395). Three of them (HBGC313, HBGC 315, and HBGC324) were sexual and one (HBGC325) apomictic. Analyses of some cells in diakinesis revealed multivalent chromosome configurations, suggesting that genetic recombination and introgression of some genes could be present. The four hybrids had different types of meiotic abnormalities at various frequencies. Abnormalities related to irregular chromosome segregation due to polyploidy were common among these hybrids, and characterized by precocious chromosome migration to the poles, laggard chromosomes, both generating micronuclei in telophases and tetrads and, as a consequence, unbalanced gametes. One abnormality genotype-specific, related to spindle orientation (a putative divergent spindle mutation), was recorded for the first time in two of the hybrids, HBGC313 and HBGC325. The sexual hybrid HBGC324 had the lower rate of abnormalities, and it could be used as a female genitor in future crosses in the breeding program. The abnormalities present in these hybrids may impact fertility and affect seed production. Based on the results, HBGC324 is the single hybrid recommended to the breeding program. Hybrids must produce a good amount of viable seeds, besides good overall dry matter production and nutritive value, in order to be widely utilized and adopted in production systems. Due to pseudogamy, the desirable superior apomictic hybrids need viable pollen grains to fertilize the secondary nucleus of the embryo sac and thus ensure normal and vigorous endosperm development and plenty of seed set.

O comportamento meiótico de quatro híbridos interespecíficos promissores de Brachiaria foi avaliado por metodologia citogenética convencional. Os genitores femininos eram dois acessos sexuais tetraploidizados artificialmente de B. ruziziensis (R41 e R44, 2n = 4 = 36), os quais foram cruzados com um gentipo tetraplide natural apomítico agronomicamente superior de B. brizantha (B140 - BRA003395). Três deles (HBGC313, HBGC 315 e HBGC324) eram sexuais e um (HBGC325) apomítico. A análise de algumas células em diacinese revelou a presença de configurações cromossômicas multivalentes, sugerindo que recombinação genética e introgressão de alguns genes poderão estar presentes. Os quatro híbridos apresentaram freqüências e tipos variados de anormalidades meióticas. Anormalidades relacionadas à segregação irregular de cromossomos devido à poliploidia foram comuns entre os híbridos e caracterizadas pela presença de cromossomos em ascensão para os pólos e cromossomos retardatários, ambos levando à formação de micronúcleos em telófases e tétrades e, como conseqüência, gametas desbalanceados. Uma anormalidade genótipo-específica, relacionada à orientação do fuso (uma possível mutação fuso divergente) foi observada pela primeira vez em dois dos híbridos, HBGC313 e HBGC325. O híbrido sexual HBGC324 apresentou menor freqüência de anormalidades meióticas, podendo ser usado como genitor feminino em futuros cruzamentos no programa de melhoramento. A frequência e os tipos de anormalidades observadas podem afetar a fertilidade e a produção de sementes. Com base nos resultados, o híbrido HBGC324 é recomendado para o programa de melhoramento. Híbridos devem produzir grande quantidade de sementes viáveis, além de matéria seca com alto valor nutritivo para serem amplamente utilizados na produção de pastagens. Devido à pseudogamia, os híbridos apomíticos superiores necessitam de grãos de pólen viáveis para fertilizar o núcleo secundário do saco embrionário assegurando o desenvolvimento vigoroso do endosperma e a produção de sementes.

AVALIAÇÕES CITOEMBRIOLÓGICAS, COMPORTAMENTO MEIÓTICO E ESTIMATIVA DE FERTILIDADE DE PLANTAS POLIPLOIDIZADAS DE PASPALUM NOTATUM.

Entre as diversas espécies de plantas forrageiras, destaca-se Paspalum notatum Flugge, uma das mais importantes nas pastagens nativas do sul do Brasil. Os ecótipos nativos são autotetraplóides, reproduzindo-se através apomixia. Porém, a variedade Paspalum notatum (cultivar Pensacola) é diplóide de reprodução sexual e pode ser usada em cruzamentos com plantas apomíticas após duplicação cromossômica. O objetivo deste trabalho foi avaliar genótipos poliploidizados quanto ao modo de reprodução, comportamento meiótico e estimar a fertilidade masculina e feminina. Três plantas diploides de reprodução sexual da cv. Pensacola tiveram seu número cromossômico duplicado artificialmente. A planta WKS 3 apresentou modificação em seu modo de reprodução após a duplicação, que passou a ser apomítico. Já as plantas WKS 63 e WKS 92 confirmaram o modo de reprodução sexual idêntico ao genótipo de origem. As plantas analisadas WKS 3, WKS 63 e WKS 92 apresentaram anormalidades meióticas relacionadas à poliploidia, entretanto essas anormalidades não comprometeram os produtos meióticos, que foram predominantemente tétrades regulares e satisfatória fertilidade polínica, variando de 88,7 a 95,7%. O pareamento cromossômico na fase da diacinese foi variável entre as plantas: WKS 3 apresentou associações predominantemente bivalentes com esporádicas associações quadrivalentes, WKS 92 mostrou associações bivalentes, trivalentes e tetravalentes e associações quadrivalentes, enquanto que na planta WKS 63, houve predomínio de associações quadrivalentes. As plantas WKS 63 e WKS 92 apresentaram baixa fertilidade feminina, indicando que a duplicação cromossômica pode afetar esta característica. Estas plantas duplicadas, juntamente com outros genótipos da espécie, previamente selecionados e os ecótipos apomíticos elite do Rio Grande do Sul, foram utilizadas em esquemas de cruzamentos intraespecíficos. A obtenção de híbridos segregantes abriu um grande leque de possibilidades para o melhoramento de plantas forrageiras, melhorando a composição do campo nativo, podendo corroborar com a conservação dos campos sulinos, evitando sua degradação, bem como sendo uma nova opção para a pecuária do sul do país, através da utilização de materiais bem adaptados, diversificando a produção forrageira. Além disso, podendo gerar materiais que possam ser utilizados na recuperação de áreas degradadas. Novos genótipos apomíticos, gerados através de hibridações e que tenham potencial agronômico poderão ser registrados e protegidos no Serviço Nacional de Proteção de Variedades do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA).

Among the various species of forage plants, Paspalum notatum Flugge is one of the most important native grassland species of southern Brazil. The native ecotypes are tetraploid and have apomictic reproduction. However, the variety Paspalum notatum (cultivar Pensacola) is diploid and sexual and they can be used in crosses with apomictic plants after chromosome duplication. The objective of this study was to evaluate polyploidized genotypes as the mode of reproduction, meiotic behavior, pollen viability and to evaluate male and female fertility. Three diploid and sexual plants of cultivar Pensacola had chromosome number artificially duplicate. The WKS 3 plant showed change in mode of reproduction after duplication, which became apomictic. And the plants WKS 63 and WKS 92 confirmed sexual reproduction mode like the original genotype. The analyzed plants WKS 3, WKS 63 and WKS 92 presented abnormalities related to polyploidy, however, the abnormalities observed did not compromise the meiotic products which were characterized by regular tetrads and satisfactory pollen fertility varying from 88.7 to 95.7%.Chromosome paired at diakinesis were variable among plants: WKS 3 presented predominantly quadrivalents associations, WKS 92 presented bivalents, trivalents and tetravalents associations and the plant WKS 63, predominantly presented quadrivalents associations. The plants WKS 63 and WKS 92 had low female fertility, showing that chromosome duplication can affect this trait. These duplicate plants along with other genotypes of species previously selected and the elite apomictic ecotypes of Rio Grande do Sul were used in intraspecific crosses. Obtaining hybrids segregating opened a wide range of possibilities for the improvement of forage plants, improving natural pasture composition, can be corroborate with the conservation of the southern fields, preventing its degradation, as well as being a lever for livestock in the South of the country, with the use of materials well suited, diversifying the forage production. Also, can generate materials that can be used in the recovery of degraded areas. New apomictic genotypes produced, generated across the hybridization, with agronomic potential, will can be registered and licensed by the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply of Brazil (MAPA).

Microsporogenesis in Brachiaria bovonei (Chiov.) Robyns and B. subulifolia (Mez) Clayton (Poaceae)

Some African species of Brachiaria have been introduced into the Americas and became the most important forage for pastures in the tropics. New cultivars can be obtained either from direct selections from the natural existing variability in the germplasm collections or from interspecific hybridizations. Polyploidy is predominant in the genus Brachiaria and correlated with apomixis which complicates hybridization. The objective of cytological studies underway on the Brachiaria germplasm collection at Embrapa Beef Cattle is to determine the chromosome number and meiotic behavior of accessions. For the breeding of Brachiaria species, compatible sexual and apomictic accessions need to be identified. Microsporogenesis was evaluated in two accessions of Brachiaria bovonei (BO01 and BO05) and one accession of B. subulifolia (SU01). BO01 is pentaploid (2n = 5x = 45), BO05 is tetraploid (2n = 4x = 36), and SU01 is hexaploid (2n = 6x = 54), derived from x = 9. Meiotic abnormalities typical of polyploids, characterized by precocious chromosome migration to the poles in metaphases, laggard chromosomes in anaphases, and micronuclei in telophases and tetrads, were recorded in high frequency in all the accessions generating unbalanced gametes. Both accessions of B. bovonei presented chromosome stickiness. The results are discussed in the view of the Brachiaria breeding program objectives.

Algumas espécies africanas de Brachiaria foram introduzidas nas Américas e tornaram-se importantes pastagens nos trópicos. Novas cultivares podem ser obtidas por seleção direta da variabilidade genética existente na coleção de germoplasma ou por hibridização interespecífica. Poliploidia é predominante no gênero Brachiaria e correlacionada com apomixia, o que complica a hibridização. O objetivo dos estudos citogenéticos na coleção de germoplasma de Brachiaria da Embrapa Gado de Corte é determinar o número de cromossomos e o comportamento meiótico dos acessos. A microsporogênese foi avaliada em dois acessos de Brachiaria bovonei (BO01 e BO05) e um acesso de B. subulifolia (SU01). BO01 é pentaplóide (2n = 5x = 45), BO05 é tetraplóide (2n = 4x = 36), e SU01 é hexaplóide (2n = 6x = 54), todos derivados de x = 9. Anormalidades meióticas típicas de poliplóides, caracterizadas por migração precoce de cromossomos para os pólos em metáfases, cromossomos retardatários em anáfases, e micronúcleos em telófases e tétrades foram observadas em alta freqüência em todos os acessos gerando gametas geneticamente desbalanceados. Ambos os acessos de B. bovonei apresentaram aderências cromossômicas. Os resultados são discutidos sob o ponto de vista dos objetivos do melhoramento genético.

Microsporogenesis in Brachiaria bovonei (Chiov.) Robyns and B. subulifolia (Mez) Clayton (Poaceae)

Some African species of Brachiaria have been introduced into the Americas and became the most important forage for pastures in the tropics. New cultivars can be obtained either from direct selections from the natural existing variability in the germplasm collections or from interspecific hybridizations. Polyploidy is predominant in the genus Brachiaria and correlated with apomixis which complicates hybridization. The objective of cytological studies underway on the Brachiaria germplasm collection at Embrapa Beef Cattle is to determine the chromosome number and meiotic behavior of accessions. For the breeding of Brachiaria species, compatible sexual and apomictic accessions need to be identified. Microsporogenesis was evaluated in two accessions of Brachiaria bovonei (BO01 and BO05) and one accession of B. subulifolia (SU01). BO01 is pentaploid (2n = 5x = 45), BO05 is tetraploid (2n = 4x = 36), and SU01 is hexaploid (2n = 6x = 54), derived from x = 9. Meiotic abnormalities typical of polyploids, characterized by precocious chromosome migration to the poles in metaphases, laggard chromosomes in anaphases, and micronuclei in telophases and tetrads, were recorded in high frequency in all the accessions generating unbalanced gametes. Both accessions of B. bovonei presented chromosome stickiness. The results are discussed in the view of the Brachiaria breeding program objectives.

Algumas espécies africanas de Brachiaria foram introduzidas nas Américas e tornaram-se importantes pastagens nos trópicos. Novas cultivares podem ser obtidas por seleção direta da variabilidade genética existente na coleção de germoplasma ou por hibridização interespecífica. Poliploidia é predominante no gênero Brachiaria e correlacionada com apomixia, o que complica a hibridização. O objetivo dos estudos citogenéticos na coleção de germoplasma de Brachiaria da Embrapa Gado de Corte é determinar o número de cromossomos e o comportamento meiótico dos acessos. A microsporogênese foi avaliada em dois acessos de Brachiaria bovonei (BO01 e BO05) e um acesso de B. subulifolia (SU01). BO01 é pentaplóide (2n = 5x = 45), BO05 é tetraplóide (2n = 4x = 36), e SU01 é hexaplóide (2n = 6x = 54), todos derivados de x = 9. Anormalidades meióticas típicas de poliplóides, caracterizadas por migração precoce de cromossomos para os pólos em metáfases, cromossomos retardatários em anáfases, e micronúcleos em telófases e tétrades foram observadas em alta freqüência em todos os acessos gerando gametas geneticamente desbalanceados. Ambos os acessos de B. bovonei apresentaram aderências cromossômicas. Os resultados são discutidos sob o ponto de vista dos objetivos do melhoramento genético.

Survival and development in vitro of Cattleya (Orchidaceae) submitted to treatments with different treatments of colchicines / Sobrevivência e desenvolvimento in vitro de Cattleya (Orchidaceae) submetida a tratamentos com colchicina

Polyploidy produces desirable characteristicsin orchids that are represented by increase of the floral pieces, succulency degree, intensification of color, durability and larger resistance of  flowers. The colchicine as polyploidy inductor agent in in vitro culture of plants has limitations, because when in high concentrations or very long treatments, it becomes poisonous for the vegetal tissues. The objective of this research work was to evaluate the influence of concentrations and times of exposition to the colchicine, on the survival and on the in vitro development of Cattleya tigrina. Protocorms were treated with colchicine in the concentrations of 0.5 and 1g.L-1 during 24, 48 and 72 hours. There were evaluated the tax of survival of the protocorms (%), percentage of plantlings with multiple buds and plant height after three and seven months. The increase of the concentration and of the time of exposition to  colchicine caused a larger plant mortality and an increase of  plantlings with reduced height. 

Nas orquidáceas, a poliploidia produz características desejáveis, que se traduzem em aumento das peças florais, grau de suculência, intensificação do colorido, durabilidade e maior resistência das flores. A colchicina como agente indutor de poliploidia em cultura de plantas in vitro tem suas limitações, pois em elevadas concentrações ou tratamentos muito prolongados, torna-se tóxica. O objetivo do trabalho foi avaliar a influência da concentração e do tempo de exposição à colchicina, na sobrevivência e no desenvolvimento in vitro de Cattleya tigrina. Protocormos foram tratados com colchicina em concentrações de 0,5 e 1g.L-1 durante 24, 48 e 72 horas. Foram avaliados taxa de sobrevivência dos protocormos (%), porcentagem de plântulas com múltiplas brotações e altura após três e sete meses. Com o aumento da concentração e do tempo de exposição à colchicina houve maior mortalidade e aumento do número de plântulas com múltiplas brotações e altura reduzida.

Survival and development in vitro of Cattleya (Orchidaceae) submitted to treatments with different treatments of colchicines / Sobrevivência e desenvolvimento in vitro de Cattleya (Orchidaceae) submetida a tratamentos com colchicina

Polyploidy produces desirable characteristicsin orchids that are represented by increase of the floral pieces, succulency degree, intensification of color, durability and larger resistance of  flowers. The colchicine as polyploidy inductor agent in in vitro culture of plants has limitations, because when in high concentrations or very long treatments, it becomes poisonous for the vegetal tissues. The objective of this research work was to evaluate the influence of concentrations and times of exposition to the colchicine, on the survival and on the in vitro development of Cattleya tigrina. Protocorms were treated with colchicine in the concentrations of 0.5 and 1g.L-1 during 24, 48 and 72 hours. There were evaluated the tax of survival of the protocorms (%), percentage of plantlings with multiple buds and plant height after three and seven months. The increase of the concentration and of the time of exposition to  colchicine caused a larger plant mortality and an increase of  plantlings with reduced height.

Nas orquidáceas, a poliploidia produz características desejáveis, que se traduzem em aumento das peças florais, grau de suculência, intensificação do colorido, durabilidade e maior resistência das flores. A colchicina como agente indutor de poliploidia em cultura de plantas in vitro tem suas limitações, pois em elevadas concentrações ou tratamentos muito prolongados, torna-se tóxica. O objetivo do trabalho foi avaliar a influência da concentração e do tempo de exposição à colchicina, na sobrevivência e no desenvolvimento in vitro de Cattleya tigrina. Protocormos foram tratados com colchicina em concentrações de 0,5 e 1g.L-1 durante 24, 48 e 72 horas. Foram avaliados taxa de sobrevivência dos protocormos (%), porcentagem de plântulas com múltiplas brotações e altura após três e sete meses. Com o aumento da concentração e do tempo de exposição à colchicina houve maior mortalidade e aumento do número de plântulas com múltiplas brotações e altura reduzida.

Chromosome Studies of Brazilian Ferns

Abstract Chromosome numbers, habitat and general geographic distributions are reported for a sample of ferns from the vicinity of Manaus. These numbers are compared with those reported for species in other regions. The report of n=ca. 154 for Schizaea incurvata is the first record of the genus in the American tropics and the others are first counts of these species in continental South America. In Lindsaea n=42 and n=ca. 84, are somewhat lower and appear to represent a line distinct from the species of the paleotropics with n=47. In Trichomanes n=32, 64 and 128 appear to be levels of polyploidy based on X=8, while n = 72 is possibly based on X=9 and suggest possible diverse lines in the genus. Pityrogramma calomelanos with n=116 is considered as an octoploid based on X=29. Our sample covering about ten percent of the pteridophytes in the area we collected, yielded numbers ranging between n=32 and n=154, and generally appears to represent high polyploid levels.

Resumo São apresentados números de cromossomos, habitats e distribuição geral de 11 espécies (4 gêneros) de pteridófitas da região de Manaus. Estas são as primeiras contagens cromossômicas destas espécies na América do Sul. São feitas comparações com números referidos para estes gêneros em outras regiões geográficas. Os números variam entre n=32 e n=154 e parecem representar altos níveis de poliploidia.