Expression of genes SBP and leginsulin in contrasting soybean seed coats / Expressão dos genes SBP e leginsulin em tegumentos de sementes de soja contrastantes

ABSTRACT: Evaluation of differential candidate gene expression in contrasting soybean seeds is an auxiliary tool in the partial elucidation of processes involved in seeds formation, as well as it contributes to the generation of new information that can be used in future research or in the development of r genetic superior constitutions. The aim of this study was to evaluate the expression of two candidate genes, SBP and leginsulin genes, possibly involved in seed quality, in contrasting coats of four soybean genotypes. Two cultivars of yellow soybeans were used, BMX Potência RR and CD 202, and two lines of black soybean, TP and IAC. Gene expression was evaluated using qPCR in seven stages of development from seed coats for four genotypes, at 25, 30, 35, 40, 45, 50, and 55 days after anthesis. The design was completely randomized, with three replications. Data were subjected to analysis of variance and means compared by Tukey's test at 5% probability. SBP and leginsulin gene have higher expression in the early phases of development from seed coats of BMX Potência RR cultivar, followed by the IAC line. These genotypes are therefore of interest for further research involving these genes.

RESUMO: A avaliação da expressão diferencial de genes candidatos em sementes de soja contrastantes é uma ferramentaauxiliar na elucidação parcial dos processos envolvidos na formação de sementes, além de contribuir para a geração de novas informações que possam ser usadas em futuras pesquisas ou para o desenvolvimento de constituições genéticas superiores. O objetivo do trabalho foi avaliar a expressão de dois genes candidatos, SBP e leginsulin, possivelmente envolvidos com a qualidade das sementes, em tegumentos contrastantes de quatro genótipos de soja. Foram utilizadas duas cultivares de tegumentos amarelos, BMX Potência RR e CD 202, e duas linhagens de tegumentos pretos, TP e IAC. A expressão dos genes foi avaliada pela técnica qPCR, em sete fases de desenvolvimento dos tegumentos para os quatro genótipos, aos 25, 30, 35, 40, 45, 50 e 55 dias após a antese. O delineamento foi o inteiramente casualizado, com três repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey, em nível de 5% de probabilidade. Os genes SBP e leginsulinapresentam maior expressão nas fases iniciais de desenvolvimento dos tegumentos de BMX Potência RR, seguido de IAC, sendo estes genótipos de interesse para novas pesquisas envolvendo estes genes.

Detection of genes providing salinity-tolerance in rice / Detecção de genes que conferem tolerância à salinidade em planta de arroz

The present study aimed to identify salinity-tolerant genes in three cultivars (BRS-7 Taim, BRS Querência and BRS Atalanta) of Oryza sativa L. ssp. indica S. Kato and in three cultivars (BRS Bojurú, IAS 12-9 Formosa and Goyakuman) of Oryza sativa L. ssp. japonica S. Kato. Ten days after emergence seedlings were transferred to a greenhouse and placed in a 15L vessel with half strength Hoagland nutrient solution, which was changed every four days, under controlled temperature and humidity. Plants were harvested 56 days after transfer. DNA extraction was carried out by CTAB method and salinity-tolerant genes SOS and CK1 were identified by in silico research. Amplification of gene sequence was performed with in silico primers. Bands were detected by agar gel electrophoresis and visualized under ultraviolet light after staining with ethidium bromide. Gene SOS1 fragments were present in all cultivars, except in BRS Atalanta, whereas CK1 gene was present in all evaluated cultivars. Results show that salinity-tolerant genes under analysis were identified in the two sub-species.

O estudo teve como objetivo identificar genes envolvidos na tolerância à salinidade em três cultivares (BRS-7 Taim, BRS Querência e BRS Atalanta) de Oryza sativa L. ssp. indica S. Kato e em três cultivares (BRS Bojurú, IAS 12-9 Formosa e Goyakuman) de Oryza sativa L. ssp. japonica S. Kato. As plântulas foram transferidas para casa de vegetação, sob temperatura e umidade relativa controladas, dez dias após a emergência e colocadas em bacia com capacidade para 15 litros, contendo solução nutritiva de Hoagland, meia força, a qual foi mudada em intervalos de quatro dias. A coleta foi aos 56 dias após a transferência. A extração de DNA foi realizada pelo método CTAB. Os genes SOS e CK1, envolvidos na tolerância à salinidade, foram identificados por meio de pesquisa in sílico . A amplificação das sequências do gene foi realizada utilizando-se primers também desenhados in sílico. As bandas foram detectadas por eletroforese em gel de agarose e visualizadas em luz ultravioleta após coloração com brometo de etídio. Fragmentos do gene SOS1 foram encontrados em todas as cultivares, exceto para BRS Atalanta. O gene CK1 esteve presente em todas as cultivares avaliadas. Os resultados mostram que os genes estudados estão presentes em ambas as subespécies.

Desfolha em diferentes estádios fenológicos sobre características agronômicas em trigo / Defoliation at different growth stages on agronomic characteristics wheat

O trabalho teve o objetivo de avaliar a interferência da desfolha sobre caracteres de interesse agronômico na cultura do trigo. Foi utilizada a cultivar de trigo Mirante. Os níveis de desfolhamento iniciaram a partir da emissão da terceira folha até a folha bandeira, totalizando seis níveis de desfolha. Foram analisadas as seguintes variáveis: número de afilhos, número de afilhos férteis, altura de inserção de espigas, tamanho de espiga do afilho principal, número de grãos por espiga do afilho principal, massa de grãos por espiga do afilho principal, número de grãos por espiga dos afilhos, massa de grãos por espiga dos afilhos, peso hectolítrico, massa de mil grãos e rendimento. A análise de variância relevou efeitos significativos para interação entre tratamentos e anos de cultivo para as variáveis massa de mil grãos e altura da inserção da espiga. A desfolha na cultura do trigo influenciou negativamente a massa de mil grãos, o número de afilhos férteis, massa de grãos do afilho principal, peso hectolitrico e o rendimento.

The work aimed to evaluate the influence of defoliation on agronomically important traits in wheat. Was used to cultivate wheat Mirante. Defoliation levels started from the issuance of the third leaf to flag leaf, totaling six levels of defoliation. We analyzed the following variables: number of tillers, number of fertile tillers, ear insertion height, size of main tiller spike, number of grains per ear of the main tiller, grain weight per ear of the main tiller, number of grains per spike of ear, grain weight per ear of tillers, test weight, thousand grain weight and yield. The analysis of variance relented significant effects for interaction between treatments and years of cultivation to the variables thousand grain weight and height of the ear insertion. Defoliation in wheat influenced negatively the thousand grain weight, number of fertile tillers, grain weight of main tiller, test weight and yield in the evaluation of both years.

Enzyme expression in indica and japonica rice cultivars under saline stress / Expressão de enzimas em cultivares de arroz indica e japonica sob estresse salino

The southern State of Rio Grande do Sul (RS) is the main rice producer in Brazil with a 60% participation of the national production and 86% participation of the region. Rice culture irrigation system is done by flooding, which leads to soil salinization, a major environmental constraint to production since it alters the plants' metabolism exposed to this type of stress. The indica cultivar, widely used in RS, has a higher sensitivity to salinity when compared to that of the japonica cultivar in other physiological aspects. Current research analyzes enzymes expression involved in salt-subjected indica and japonica rice cultivars' respiration. Oryza sativa L. spp. japonica S.Kato (BRS Bojuru, IAS 12-9 Formosa and Goyakuman) and Oryza sativa L. spp. indica S. Kato (BRS Taim-7, BRS Atalanta and BRS Querencia) were the cultivars employed. Seedlings were transferred to 15 L basins containing 50% Hoagland nutrient solution increased by 0, 25, 50, 75 and 100 mM NaCl, and collected at 14, 28 and 42 days after transfer (DAT). Plant tissues were macerated and placed in eppendorf tubes with Scandálios extractor solution. Electrophoresis was performed in 7% of the polyacrylamide gels in vertical vats. Bands were revealed for the following enzymes systems: esterase, alcohol dehydrogenase, phosphoglucoisomerase, malate dehydrogenase, malic enzyme and alpha amylase. The enzymes expression was greater in subspecies japonica, with more intense bands in proportion to salinity increase. Results show that enzyme systems are involved in the salinity defense mechanisms in O. sativa spp. japonica cultivar.

O Estado do Rio Grande do Sul (RS) destaca-se como principal produtor de arroz, participando com 60% da produção nacional e 86% da regional. O sistema de irrigação da cultura é por inundação, que induz o solo à salinização, um dos maiores limitadores ambientais à produção, alterando o metabolismo da plantas expostas a este tipo de estresse. As cultivares indicas amplamente utilizadas no RS demonstram maior suscetibilidade à salinidade quando comparadas às japonicas em outros aspectos fisiológicos. O objetivo da pesquisa foi analisar a expressão de enzimas envolvidas na respiração de cultivares de arroz, indica e japonica, submetidas à salinidade. Foram utilizadas cultivares de Oryza sativa L. spp. japonica S. Kato (BRS Bojuru, IAS 12-9 Formosa e Goyakuman) e de Oryza sativa L. spp. indica S. Kato (BRS-7 Taim, BRS Querência e BRS Atalanta). As plântulas foram transferidas para bacias de 15 L, contendo solução nutritiva de Hoagland meia força acrescida de 0, 25, 50, 75 e 100 mM de NaCl. A coleta foi aos 14, 28 e 42 dias. Os tecidos vegetais foram macerados e colocados em tubos eppendorf com solução extratora de Scandálios. A eletroforese foi realizada em géis de poliacrilamida 7% em cubas eletroforéticas verticais. As bandas foram reveladas para os sistemas enzimáticos esterase, álcool desidrogenase, fosfoglico isomerase, malato desidrogenase, enzima málica e alfa amilase. A expressão das enzimas foi maior na subespécie japonica, com bandas mais intensas conforme o aumento da salinidade. Conclui-se que tais sistemas enzimáticos estejam envolvidos em mecanismos de tolerância ao estresse salino nas cultivares de O. sativa spp. japonica.

Bioprotetores e fungicidas químicos no tratamento de sementes de soja / Bioprotectors and chemical fungicides in the treatment of soybean seeds

Na cultura da soja existem, diversos patógenos que causam prejuízos à qualidade das sementes. O tratamento de sementes oferece garantia adicional ao estabelecimento da lavoura a custos reduzidos, sendo utilizado, principalmente, com a finalidade de permitir a germinação de sementes infectadas, controlar patógenos transmitidos pela semente e proteger a semente dos fungos do solo. O aumento significativo do tratamento de sementes de soja com fungicidas demanda soluções alternativas, como o uso de bioprotetores, no intuito de reduzir a utilização de pesticidas sintéticos, os riscos aos operadores e os possíveis prejuízos a inoculação com bactérias do gênero Bradyrhizobium. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do tratamento de sementes de soja com bioprotetores e fungicidas químicos na sanidade de sementes e emergência de plantas. Foram testados os agentes biológicos Biotrich (Trichoderma spp.), HFF turfa fértil e Bacillus pumilus e os fungicidas químicos carbendazin + thiram, carboxin + thiram e difenoconazole + metalaxyl. A avaliação do desempenho dos produtos foi realizada em laboratório, onde foi avaliada a sanidade das sementes por meio do teste de papel filtro; casa-de-vegetação, onde foi avaliava a emergência em areia e, em campo, onde foi avaliada a emergência e a estatura de plantas. De acordo com os resultados deste trabalho, os fungicidas químicos, especialmente do grupo dos benzimidazóis associados a um fungicida de contato (thiram), garantem um estande adequado de plantas, mesmo com a semeadura coincidindo com períodos de estiagem. Já o tratamento de sementes de soja com protetores biológicos, não oferece proteção às sementes no solo, causando redução acentuada na germinação e emergência de plantas.

Several pathogens can damage the soybean seed quality. Seeds treatment offers additional assurance to the establishment of farming at reduced costs, used mainly with the purpose of improving germination in infected seeds, controlling pathogens transmitted by seeds and protecting seeds from soil borne fungi. Significant increase of soybean seed treatment with fungicides demands research on alternative solutions, like bioprotectors, used with the intention of reducing the use of chemical pesticides, risks to operators and possible damages to Bradyrhizobium inoculation. The aim of this research was to evaluate the efficacy of seed treatment with bioprotectors agents and chemical fungicides in soybean emergency and seeds sanity. Biological agents Biotrich (Trichoderma), HFF Turfa Fértil and (Bacillus pumilus) and chemical fungicides carbendazin + thiram, carboxin + thiram and difenoconazole + metalaxyl were tested. Evaluation of products performance was carried out in laboratory, where the seed sanity was evaluated through blotter test, green house, where the plants emergency was evaluated, and in the field, plants emergency and plants height were evaluated. Better results were obtained with chemical fungicides especially benzimidazoles group associated to contact fungicide (thiram). These products promoted an adequate plant stand, even with sowing coinciding with drought periods. According to results obtained in this work, biological protectors do not offer protection to seeds in the soil reducing plant emergency.

Variabilidade genética interespecífica em formigas cortadeiras do gênero Acromyrmex que ocorrem no Estado do Rio Grande do Sul / Inter-specific genetic variability of leaf cutting ants (Acromyrmex genus) from Rio Grande do Sul State

São poucos os taxonomistas que atuam na identificação de formigas cortadeiras. Os métodos morfométricos utilizados nem sempre permitem uma identificação confiável, em função do acentuado polimorfismo dentro do mesmo formigueiro. O objetivo do trabalho foi testar a possibilidade do uso da ferramenta da biologia molecular para auxiliar na identificação das espécies de formigas cortadeiras do gênero Acromyrmex que ocorrem no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado com seis espécies de formigas do gênero Acromyrmex coletadas em quatro regiões do RS. Utilizaram-se as técnicas RAPD e AFLP, testando-se inicialmente 50 primers, dos quais apenas 13 foram selecionados por terem amplificado com sucesso fragmentos de todas as espécies estudadas. Embora os 13 primers selecionados tenham produzido fragmentos que permitem várias alternativas de seu uso para a identificação das espécies A. heyeri, A. ambiguus, A. crassispinus, A. striatus, A. laticeps e A. aspersus, a identificação das mesmas poderá ser realizada utilizando-se apenas os primers UBC 354, UBC 348 e UBC 356, que apresentaram fragmentos bem visíveis, que permitem uma identificação segura. Os resultados obtidos com o dendograma e as características morfológicas analisadas mostram que as espécies A. striatus e A. laticeps são menos relacionadas com as demais espécies estudadas, enquanto maior proximidade genética foi observada entre as espécies A. ambiguus e A. crassispinus. Através deste trabalho, pode-se concluir que a identificação das espécies de Acromyrmex pode ser realizada de maneira segura pelas técnicas RAPD e AFLP.

At present, a few number of taxonomists work on identification of leaf cutting ants. Morphological-based methods do not always produce a reliable identification, due to the strong polymorphism observed even in the same colony. This fact leads to hypothesize that, besides those variations, others may also occur related to geographic distribution of the ants. Six Acromyrmex species were sampled at four locations in the State of Rio Grande do Sul and analyzed by RAPD and AFLP. Fifty UBC primers, originated from the University of British Columbia, were evaluated to select a set of primers that could be useful for species identification and genetic variability studies. Only 13 primers, which amplified fragments of all species, were selected. Although the selected primers produced fragments that allowed various ways for identification of A. heyeri, A. ambiguus, A. crassispinus, A. striatus, A. laticeps and A. aspersus, only UBC 354, UBC348 and UBC356 primers allowed a reliable identification showing the most visible fragments. Results by dendogram and morphological-based identification, showed that A. striatus and A. laticeps are less related to the other species. However A. ambiguus e A. crassispinus are the most genetically related ants in the State of Rio Grande do Sul. The results indicate that a reliable identification of Acromyrmex can be carried out by RAPD and AFLP, yet allowing verification of genetic distance between species.

Association between genetic distances in wheat (Triticum aestivum L.) as estimated by AFLP and morphological markers

Molecular and morphological data analyses matrices are very informative tools for the estimation of genetic distances. We used AFLP markers, morphological traits and combined analysis to estimate the genetic distances between wheat genotypes and ascertain any associations between the two techneques. Nineteen wheat (Triticum aestivum L.) genotypes were analyzed using amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers and field evaluated for two years. The matrices obtained by morphological and molecular marker data analyses revealed a significant but moderate correlation (r = 0.47), indicating that such techniques sample distinct genome regions. The combined analysis was found to be highly correlated with AFLP (r = 0.97) and moderately correlated with morphological (r = 0.59) markers. A possible explanation for such results is a bias caused by the much higher number of AFLP (229) than morphological (17) markers. Thus, it is evident that the combined analysis is not efficient when a very dissimilar number of markers are used in each isolated technique. Therefore, to obtain a better knowledge of the degree of divergence among genotypes it is necessary to consider each analysis separately.

Absorcão de P, Mg, Ca e K e tolerância de genótipos de arroz submetidos a estresse por alumínio em sistemas hidropônicos / Nutrient absorption in aluminum stressed rice plants under hydroponic culture

Solos com concentracões elevadas de alumínio (Al3+), podem prejudicar o desenvolvimento e a absorcão de nutrientes de plantas de arroz. O objetivo do experimento foi avaliar o desempenho de dezoito genótipos de arroz quanto a absorcão de P, Mg, Ca e K e identificar genótipos com bom desempenho quando submetidos ao estresse por Al3+ em sistema hidropônico. Foram utilizados quatro níveis de Al3+ (0, 10, 20 e 30mg L-1) e o delineamento experimental foi blocos casualizados com três repeticões. As plântulas permaneceram em sistema hidropônico por 20 dias sob efeito dos tratamentos, e após foram avaliadas quanto ao comprimento de raízes (CR) e teores de P, Mg, Ca e K. Todas as variáveis apresentaram reducões significativas nos seus valores, e os genótipos apresentaram diferentes desempenhos na absorcão de nutrientes frente aos tratamentos, com excecão do nutriente Mg que apresentou mesma resposta para todos os genótipos avaliados. Baseado na variável CR, os genótipos Felune e Taim foram considerados como mais tolerante e sensível ao Al3+, respectivamente. Para absorcão de nutrientes, os genótipos apresentaram comportamentos muito diferenciais para cada elemento avaliado, sendo que também o genótipo Felune obteve elevados índices de absorcão. Todas as variáveis revelaram correlacões significativas entre si.

Emprego de modelos gráficos na seleção de genitores de milho para hibridização e mapeamento genético / Use of graphic models in maize parental selection for hybridization and mapping

A dissimilaridade genética estimada por meio de marcadores moleculares, quando acompanhada de informações fenotípicas, é importante para a seleção de genótipos para o melhoramento e o mapeamento genético. Desta forma, os objetivos deste estudo foram: i) estimar a dissimilaridade genética entre 30 linhagens de milho contrastantes para a tolerância ao encharcamento; ii) selecionar genitores para mapeamento e melhoramento genético; iii) comparar diferentes métodos de visualização gráfica das distâncias. Foram utilizados 21 iniciadores de RAPD. A dissimilaridade genética foi estimada por meio do complemento do coeficiente de similaridade de Dice, posteriormente foi construído um dendrograma pelo método de agrupamento da distância média e calculado o coeficiente de correlação cofenética entre a matriz de dissimilaridade e o dendrograma gerado. O complemento da matriz de similaridade foi submetido também à análise de componentes principais e de escala multidimensional. Para ambas as análises, foi testada a eficiência das projeções, por meio da correlação entre as distâncias originais e as representadas nos gráficos. As técnicas de agrupamento não revelaram um bom ajuste entre as distâncias apresentadas graficamente e a matriz original de distâncias, com correlações de 0,70, 0,53 e 0,75 para o dendrograma, componentes principais e análise de escala multidimensional, respectivamente. Dentre as técnicas de agrupamento empregadas, a que atendeu de forma mais precisa aos objetivos do trabalho foi a análise multidimensional, uma vez que esta, além de apresentar a maior correlação com a matriz original de distâncias, preservou as distâncias entre todos os pares de genótipos. Além disso, esta técnica é a mais indicada quando o objetivo do trabalho é a definição de cruzamentos, pois ela permite uma observação mais fácil das distâncias entre todos os pares de genótipos.

Regeneração in vitro de anteras de arroz irrigado (Oryza sativa L. ) e mapeamento de QTL associado / In vitro regeneration of irrigated rice (Oryza sativa L. ) anthers and detection of associated QTL

A baixa taxa de regeneração in vitro de alguns cultivares de arroz da subespécie indica limita a utilização de técnicas de cultura de anteras como ferramenta para o desenvolvimento de novos cultivares. A identificação de regiões genômicas associadas à formação de calos e regeneração de plantas, a partir do cultivo de anteras, poderá permitir a transferência do caráter por seleção assistida. Duas populações de retrocruzamento foram utilizadas para o mapeamento genético e estudo destes caracteres, sendo Taipei 309// BRS 7 "Taim"/Taipei 309 (53 genótipos) e BRS 7 "Taim"// BRS 7 "Taim"/Taipei 309 (74 genótipos). Duzentas anteras imaturas de cada genótipo utilizado no estudo foram inoculadas em meio NL líquido e, após 40 dias, os calos formados foram transferidos para o meio MS sólido para regeneração de plantas. Todas as plantas doadoras de anteras foram usadas na extração de DNA genômico e sete primers RAPD foram utilizados na geração de marcadores para a construção dos mapas de ligação dos retrocruzamentos estudados. A taxa de formação de calos variou de 2,27 a 3,36 por cento e a taxa de regeneração de plantas 1,38 a 1,82 por cento, não se diferenciando significativamente. Seis grupos de ligação foram obtidos, três em cada população. Um QTL com LOD 3,10 foi detectado para o caráter formação de calos na população Taipei 309 // BRS 7 "Taim" / Taipei 309. Nenhum QTL foi detectado para a característica regeneração de plantas.