Early maturity is an important objective for breeding flax adapted to the Western Canada. Crop canopy traits influence seed yield; however, studying its effects is challenging due to the complexity and limited knowledge of the genetics of this trait. The objectives of this research are : i) to characterize flax accessions from the Canadian gene bank collection for early flowering, maturity and canopy traits; ii) to identify SSR markers associated with plant branching and leaf area index (LAI); iii) to use Structural Equation Modeling (SEM) to identify canopy variables with significant effects on yield. The flax core collection, consisting of approximately 381 accessions, was grown at the Kernen Crop Research Farm in 2010 and 2011. Additionally, 17 early and 17 late flowering accessions from the flax core collection were screened and their phenotypic responses in both growth chamber and field environments were measured. A large amount of phenotypic diversity was observed in long day and short day environments in these experiments. Some accessions appeared to be more photosensitive, while others were photoperiod insensitive. The genetic control of canopy traits such as LAI and plant branching were studied using association mapping. Genotyping of the core collection was conducted using 375 SSR markers. Population structure analysis assigned the 381 flax accessions in the core collection into four distinct groups. Model comparison revealed that the mixed linear model reduced spurious marker trait associations. A total of 26 markers were identified to be significantly associated with plant branching and LAI. The simultaneous examination of crop phenology and canopy traits to seed yield was performed using SEM analysis. The results indicated greater plant stand resulted in higher irradiance absorption and which resulted in greater seed yield. Days to flowering had a significant negative effect on seed yield and growing degree days to maturity had a significant effect on seed yield. Plant branching and plant height had a positive non-linear effect on seed yield. This study has provided several insights into molecular approaches and statistical methods to improve flax breeding.

Le blé est la seconde céréale la plus cultivée dans le monde et constitue un apport majeur de l’alimentation quotidienne. L’effort consenti à continuellement améliorer les qualités meunière et boulangère du blé tendre, s’est fait au détriment du caractère nutritionnel du grain. Ainsi la plupart des produits industriels dérivés des grains de blé sont produits à partir de farines blanches raffinées qui ne contiennent ni le germe ni les sons. Cependant, dans ces différents tissus qui sont éliminés et qui servent essentiellement à nourrir les animaux, se concentrent les principaux micronutriments tels que les vitamines, les minéraux, les fibres et des substances phytochimiques. Les différentes enquêtes épidémiologiques ont bien mis en évidence les conséquences négatives de la déplétion en micronutriments des produits céréaliers raffinés. Dans l’objectif d’une alimentation plus saine voir même préventive, la consommation d’aliments enrichis en micronutriments naturellement présents dans le grain de blé tendre semble être une démarche efficace. Dans cette optique, ce travail de thèse a permis de consolider et d’accroitre les connaissances concernant les voies d’amélioration des teneurs en vitamines des grains de blés tendres ainsi que des produits industriels qui en sont dérivés. En premier, nous nous sommes intéressés au développement d’une méthode simple et rapide basée sur la spectrométrie de masse couplée à la chromatographie liquide pour la détermination simultanée de sept vitamines hydrosolubles dans divers matériels végétaux. Les vitamines présentes dans les différents matériels végétaux furent séparées en moins de 15 min grâce à l’utilisation d’une colonne C18 en phase inverse, et analysées en mode ElectroSpray positif et MRM. La réponse pour toutes les vitamines a été linéaire sur l’ensemble des concentrations étudiées (0.05 to 9 μg/mL) avec des coefficients de corrélation compris entre 0.991 et 1. Les limites de quantification de la méthode analytique ont été évaluées entre 0.09 et 3.5 μg/g. Les précisions intra-journalière et inter-journalière étaient satisfaisantes. La deuxième partie de nos travaux a concerné l’impact des procédés de transformation du grain (production d’une nouvelle fraction de mouture et grillage) sur la teneur en vitamines. Afin de réaliser cette objectif, la méthode développée a été appliquée pour l’analyse simultanée des concentrations en vitamines hydrosolubles contenues dans différentes farines semi-complètes ainsi que dans les pâtons, pains et pains grillés qui en sont dérivés. En parallèle, les concentrations endogènes des vitamines E, de la Lutéine et du β-sitostérol ont également été évaluées dans le même matériel. Nous avons mis en évidence que les concentrations en acide nicotinique, pyridoxale, pyridoxine et acide pantothénique étaient significativement plus élevées dans les gros sons que dans les autres fractions de moutures, alors que les concentrations en β-sitostérol, lutéine, α-tocotriénol, α-tocophérol et thiamine (20.87 μg/g DM)étaient plus importantes dans la fraction de mouture enrichie. L’étape de grillage induit une augmentation significative en α-tocophérol (+216%), β-γ-tocophérol (+52%), α-tocotriénol (+83%), β-γ-tocotriénol (+32%), acide nicotinique (+55%), nicotinamide (+97%) et en pyridoxine (+77%). L’ensemble de ces résultats nous a permis de montrer qu’un enrichissement de farine blanche par la fraction de mouture dite enrichie pourrait potentiellement permettre d’accroître les produits qui en dérive en vitamine E. De plus le grillage pourrait libérer des composés bioactifs, augmentant ainsi leur biodisponibilité et la valeur nutritionnelle des pains. (...) / Wheat is the second largest crop cultivated around the world and constitutes a major part of the daily diet in Europe. During the course of improving the baking quality of wheat cultivar, most of the nutritional attributes have been underestimated. It is therefore unfortunate that most of wheat-based food products are mostly produced from refined white flour from which peripheral tissues (germ and envelopes) are removed. However, these tissues, which are eliminated and serve mainly for animal feeding, contain most of the vitamins, minerals, fiber and phytochemicals of the grain. It is becoming evident that many of the health benefits associated with the consumption of whole grain cereal products, relate to the enhanced intake of micronutrients, phytochemicals and dietary fiber. In the context of consuming wheat derived foods with enhanced nutritional value, as part of a healthy diet, this thesis provide results which strengthen the knowledge of vitamins accumulation in common wheat and in wheat-based food products. Firstly, we have developed a simple and rapid method based on liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for the simultaneous screening of seven water soluble vitamins in various wheat-based food materials. The vitamins present in the test materials were separated in less than 15 min by using a reverse-phase C18 column, and analyzed by positive ion electrospray selected reaction monitoring MS/MS. The MS response for all the vitamins was linear over the working range (0.05 to 9 μg/mL) with correlation coefficients ranging between 0.991 and 1. Limits of quantification in the different food materials ranged from 0.09 to 3.5 μg/g. Intra-day and inter-day precision was found satisfactory. The second part of our research, have focused on monitoring the levels of vitamins upon the wheat-based foods processing operations, such as production of new wheat milling fraction (consisting in enriched fraction) and breadmaking toasted bread. In order to achieve this goal, the developed method was applied for the simultaneous analysis of the water-soluble vitamin natural content of different semi-coarse wheat flours and in their corresponding baking products. In addition the vitamin E, Lutein and β-sitosterol natural content was also measured in the same materials. It was shown that the concentration of nicotinic acid, pyridoxal, pyridoxine, pantothenic acid were significantly higher in the coarse bran than in the other milling fractions, while the concentration of β-sitosterol, lutein, α-tocotrienol, α-tocopherol and thiamin (20.87 μg/g DM) were the highest in the enriched fraction. The toasting step induced a significant increased of α-tocopherol (+216%), β-γ-tocopherol (+52%), α-tocotrienol (+83%), β-γ-tocotrienol (+32%), nicotinic acid (+55%), nicotinamide (+97%) and of pyridoxine (+77%). Furthermore, it was demonstrated that the enriched fraction could be a functional ingredient in order to enrich wheat-based products in fat soluble vitamins and that the toasting process could release bound bioactive compounds and led to enhance the nutritional quality of bread. (...)

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-13T20:47:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertacão - Clistiane dos Anjos Mendes - 2010.pdf: 3556172 bytes, checksum: 0afdcb2cfe1cae06f8e21fb23ad19fba (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-13T21:16:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacão - Clistiane dos Anjos Mendes - 2010.pdf: 3556172 bytes, checksum: 0afdcb2cfe1cae06f8e21fb23ad19fba (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-13T21:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacão - Clistiane dos Anjos Mendes - 2010.pdf: 3556172 bytes, checksum: 0afdcb2cfe1cae06f8e21fb23ad19fba (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2010-08-16 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Rice is consumed by more than half of the world population. The expectation of substantial population growth and consequently the increase of the consumption has demontrated that the present rice production will not supply the future’s demand. As a result, studies that aim at the increase of the yield must be prioritized by scientific co&unity. Aiming to identify genomic regions related to grain yield and its component traits (panicle number per meter, grain panicle number and hundred grain mass), it was carried out the associative mapping analysis. The analysis of association used two types of SSR markers: a) structural genome derived markers, and b) transcriptome derived markers, i.e. developed from transcripts from marker-anchored genomic regions previously related to yield and its components from 27 different QTL maps already published. The associative mapping methodology used included the whole genome scanning and candidate genes approaches. The molecular characterization used 186 accessions from Embrapa Rice Core Collection (ERiCC), whereas 76 accessions from lowland system of cultivation, and 113 upland system of cultivation. The experimental design was the randomized block with 4 repetitions, and included the cultivars BR Irga 409, Metica 1 and BRS Caiapó as controls. It were evaluated the following traits: Panicle number per meter (NPM), panicle (NGP), Hundred grain mass (PCG) and productivity. The 186 markers were genotyped by 29 transcript-derived SSR markers and 86 SSR markers derived from structural genome. For the irrigated accessions was verified positive correlation for panicle number per meter and productivity (0,2424; p<0,01) and by productivity and hundred grain mass (p<0,05; 0,1457) and negative correlation for panicle number per meter and grain number per panicle (-0,457; p<0,01). For the upland accessions it was observed positive correlation for grain number per panicle and productivity (0,4243; p<0,01). Negative correlations were observed for panicle number per meter and hundred grain weight (p<0,01; -0,2114). Based on 44 SSR markers developed in this work, 181 alelles were detected, an average of 5.5 alelles per locus, average PIC of 0.44 and 25 private alleles. The analysis with 115 SSR markers identified 43 significant associations for grain number per panicle considering the cultivation system upland and three associations for lowland system; 7 significant associations for panicle number per meter for lowland system, and 9 were significant for upland cultivation systems; 14 associations were significant for hundred grain mass in lowland system of cultivarion, and 43 were significant for upland system of cultivarion; 3 associations were significant for grain yield in upland system of cultivarion. The association analysis identified 61 SSR markers consistently associated to yield and its components. It were detected 33 associations statiscally significant to one or more traits, which validated the previous results obtained by QTL mapping. The markers RM125, RM152 e Q69JE3 showed the higher number of associations per trait. The association productivity and PCG, and NCP, respectively, were previously found in the literature. The markers associated to the evaluated traits permit to initiate a scientific program to identify the candidate genes and to proceed the marker assisted selection The accessions CNA0001107, CNA0005478, CNA0010533, CNA0003287, IR 36, CNA0003602, CNA0006413, CNA0006174, CNA0003289, CNA0002253, CNA0004098, CNA0001416, CNA0003490 e CNA0000994 showed the highest number of favorable alleles considering 16 the markers associated to yield and its components. The identified accessions from this work as having the higher number of favorable alleles from the evaluated traits will be recommended to be used as genitors in Brazilian rice breeding programs. The mixed approaches to the associative mapping used in the present work was interesting to permit that, even using a low marker density, in couple with the linkage disequilibrium found in rice, some previously mapped markers from QTL analyses were again associated to traits evaluated in field experiments. This strategy can be used to other traits of interest for rice, such as drought and cold tolerance, and disease resistance. / O arroz é consumido por mais da metade da população mundial. As expectativas de aumento substancial da população, e consequentemente aumento do consumo, têm demonstrado que a produção atual da cultura não suprirá a demanda. A produção de grãos do arroz é uma característica complexa determinada pelos seus três componentes: número de panículas, número de grãos por panícula e peso de grãos, os quais são típicos caracteres quantitativos. A evolução no mapeamento do genoma, o sequenciamento e as pesquisas em genômica funcional têm fornecido ferramentas poderosas para estudar as bases genética e molecular desses caracteres quantitativos. Buscando identificar regiões genômicas responsáveis pela produtividade e componentes de produção (número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos), foi realizada a análise de mapeamento associativo. O mapeamento associativo foi realizado com dois tipos de marcadores SSR: a) marcadores fluorescentes, e b) marcadores desenvolvidos a partir de transcritos de regiões genômicas ancoradas por marcadores previamente relacionados à produção e seus componentes por 27 análises de QTLs publicadas na literatura. Dessa forma, nesse trabalho foi utilizada uma metodologia híbrida de mapeamento associativo incluindo as técnicas de whole genome scanning e de genes candidatos. A caracterização molecular foi realizada em 186 acessos da coleção nuclear de arroz da embrapa (CNAE), sendo 76 acessos do sistema de cultivo irrigado e 113 do sistema de cultivo de sequeiro, selecionados por não apresentarem vínculo genético. Destes três acessos foram utilizados como testemunha em ambos experimentos, sendo BR Irga 409, Metica 1 e BRS Caiapó. Os acessos foram avaliados em dois experimentos de campo, um para os genótipos do sistema de cultivo irrigado, e outro para os do sistema de cultivo de sequeiro, no delineamento de blocos casualizados com 4 repetições. Foram avaliados os seguintes caracteres: Número de panículas por metro (NPM), Número de grãos por panícula (NGP), Peso de 100 grãos (PCG) e Produtividade em kg.ha-1 (Prod). Para a análise de associação foram utilizados 29 marcadores SSR derivados de transcritos e 86 marcadores SSR derivados de sequências do DNA estrutural. Em relação as análises fenotípicas, os coeficientes de variação obtidos foram consistentes de acordo com o sistema de cultivo. Para os acessos de arroz irrigado foi verificada correlação positiva para NPM e Prod (0,2424; p<0,01) e Prod e PCG (0,1457; p<0,05) e correlação negativa para NPM e NGP (-0,457; p<0,01). Para os acessos do sistema de cultivo de sequeiro foi observada correlação positiva para NGP e Prod (0,4243; p<0,01). Correlação negativa foi observada para NPM e PCG (-0,2114; p<0,01). Em relação aos dados moleculares, para este trabalho foram desenvolvidos 44 marcadores SSR baseados em 27 mapas de QTLs. Destes, foram obtidos 181 alelos e uma média de 5,5 alelos por loco. Resultante da análise dos 44 marcadores SSR foram obtidos 29 marcadores que apresentaram padrão de bandas polimórfico, destes foram obtidas um PIC médio de 0,44 e 25 alelos privados. Para a análise de associação foram usados 29 marcadores polimórficos juntamente aos 86 marcadores fluorescentes (previamente avaliados por Borba et al. 2009), foram identificadas 43 associações significativas para NGP nos acessos de sequeiro e três associações significativas nos acessos de irrigado; 7 associações significativas para NPM nos acessos de irrigado e 9 associações significativas nos acessos de sequeiro; 14 associações foram significativas para PCG nos acessos de irrigado e 43 associações foram significativas nos acessos de sequeiro; 14 3 associações significativas para Prod foram encontradas nos acessos de sequeiro. A análise de associação identificou 61 marcadores SSR associados de forma consistente à produção e aos seus componentes. Foram detectadas 33 associações estatisticamente significativas a um ou mais caracteres, as quais validaram os resultados encontrados por meio das análises de mapeamento de QTLs realizadas em trabalhos anteriores. Os marcadores RM125, RM152 e Q69JE3 apresentaram maior número de associações por caracteres, sendo que algumas associações já foram previamente descritas na literatura. Os marcadores associados aos caracteres avaliados podem ser usados em programa de melhoramento visando a identificação de genes candidatos e seleção assistida. Os acessos CNA0001107, CNA0005478, CNA0010533, CNA0003287, IR 36, CNA0003602, CNA0006413, CNA0006174, CNA0003289, CNA0002253, CNA0004098, CNA0001416, CNA0003490 e CNA0000994 foram os que apresentaram o maior número de alelos favoráveis nos locos marcadores associados aos caracteres produção e seus componentes. Os acessos identificados por este trabalho como tendo o maior número de alelos favoráveis para os caracteres avaliadas serão recomendados para uso como genitores em programas de melhoramento de arroz do Brasil. A metodologia híbrida de mapeamento associativo utilizado por este trabalho foi interessante por permitir que, mesmo utilizando baixa resolução, juntamente com o desequilíbrio de ligação encontrado em arroz, determinados locos previamente mapeados em análises de QTLs foram novamente associados aos caracteres avaliados nos ensaios de campo. Esta estratégia pode ser repetida para outros caracteres de interesse em arroz, como tolerância à seca e frio e resistência a doenças.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-05-14T13:56:49Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leciane Karita de Oliveira - 2009.pdf: 1349505 bytes, checksum: a58f21b0ca785ff9609cecb95a16791d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-05-14T13:59:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leciane Karita de Oliveira - 2009.pdf: 1349505 bytes, checksum: a58f21b0ca785ff9609cecb95a16791d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-14T13:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Leciane Karita de Oliveira - 2009.pdf: 1349505 bytes, checksum: a58f21b0ca785ff9609cecb95a16791d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2009-06-22 / The synthesis of starch involves the interaction a complex cascade of genes. Alterations in these genes can change the final composition of starch and alter the quality of the rice grain after cooking. The quality of grain is influenced by the physico-chemical properties of starch. Through the associative mapping is possible to identify genes related to a quantitative trait and, therefore, using molecular markers of this gene as tools for assisted selection in breeding programs using access genebanks.This work had as objective identify and validate the association between amylose content (TA) and gelatinization temperature (TG) with molecular markers microsatellites and SNP of genes involved in starch metabolic route.Were used 242 accessions of rice core collection of Embrapa Arroz e Feijão, separated according to cropping system upland and lowland.The accessions were also classified for TA, based on the analysis conducted in 2004 and 2005, and TG analysis in 2007. The genetic analyzes were conducted using 36 molecular markers, 7 are those described in the literature, three microsatellite (SSR), 1 Sequence Tagged Sites (STS), 2 cleaved amplified polymorphic Sequence (CAPS) and the set of pairs of F7-F22-R1-R21 primers. The other markers were developed for this work in the Biotechnology laboratory of the Embrapa Arroz e Feijão, 6 markers are based on SSR and 26 SNP.For SSR markers were identified 70 alleles, with an average of 8.75 alleles per locus. The genetic diversity (He) was higher for access to lowland (0.72) compared to accesses with upland, that had a mean of 0.55. Found SNP/Indel 10 markers when the mini core collection was sequenced. The nucleotide diversity was low, with an average of 0.0054. CA-2 marker gene which expresses the enzyme glucose-6-phosphate isomerase, showed the greatest number of polymorphisms, with 9 SNP/Indel. Based on the genetic similarity dendrogram constructed with data from the SSR loci,was found genetic difference in the cropping system and the TA. Nine markers were significantly associated (p <0.05) with one of the characteristics. These six markers were associated with TA. The marker W2R, the waxy gene, was the one that best explained the variation of TA (82%). Eight markers were associated with TG. The F7-F22-R1-R21 together best explained the variation (66%).The factorial correspondence analysis has shown that the set of SSR loci literature together coms developed for this work are efficient in allocating access between TA classes. This work allowed the identification of not random associations between loci and starch characteristics of economic interest. Validating markers described in the literature and new markers, opening new prospects for the use of these markers in the early selection for TA and TG in rice. / A síntese do amido envolve vários genes que interagem em cascata. Mutações nestes genes interferem na composição final de amido e consequentemente na composição e qualidade do grão de arroz,pelo fato da composição físico-química do amido ter grande influência nas propriedades do grão. Por meio do mapeamento associativo é possível identificargenes relacionados às características quantitativas e, com isso,utilizar marcadores moleculares destes genes como ferramenta para seleção assistida em programas de melhoramento, que utilizam como base bancos de germoplasma. Este trabalho teve como principal objetivo identificar e validar a associaçăo entre o teor de amilose (TA) e temperatura de gelatinização (TG) com marcadores moleculares microssatélites e SNP de genes envolvidos na rota metabólica do amido. No desenvolvimento do trabalho foram utilizados 242 acessos da coleçăo nuclear de arroz da Embrapa Arroz e Feijão, que estão classificados de acordo com sistema de cultivo sequeiro e irrigado. Os acessos também foram classificados quanto ao TA, de acordo com análise realizada em 2004 e 2005, e à TG,avaliada neste trabalho. Foi construída uma mini coleção com 24 acessos contrastando quanto ao sistema de cultivo e ao TA. Como resultado, foi observado que a maior parte dos 242 acessos possuem TG intermediária, entre 69ºC e 73ºC. Para a análise genética foram utilizados36 marcadores moleculares, destes7estão descritos na literatura, sendo três microssatélite (SSR), 1Sequence Tagged Sites (STS),2Cleaved Amplified Polymorphic Sequence (CAPS) e o conjunto de pares de primers F7-F22-R1-R21.Os outros marcadores foram desenvolvidospara este trabalho no laboratório de biotecnologia da Embrapa Arroz e Feijão, sendoque 6 marcadores sãobaseados em SSR e 26 em SNP. Para o conjunto de marcadores SSR foram identificados 70 alelos, com média de 8,75 alelos por loco.A diversidade genética (He)foi maior para os acessos com sistema de cultivo irrigado (0,72) quando comparado aos acessos com sistema de cultivo sequeiro que tiveram média igual a 0,55. Foram encontrados SNP/Indel em 10 marcadores quando a minicoleção nuclear foi sequenciada.A diversidade nucleotídica foi baixa, com valor médio de 0,0054. O marcador CA-2, do gene que expressa a enzima Glucose-6-phosphate isomerase, apresentou o maior número de polimorfismos, com total de 9 SNP/Indel.Com base no dendrograma de similaridade genética, construído com os dados dos locos SSR, foi posssível diferenciar os acessos quanto ao sistema de cultivo e ao TA.Nove marcadores apresentaram associaçăo significativa (p <0,05) comuma das característicasavaliadas, sendo que seismarcadores foram associados com oTA. O marcador W2R, do gene waxy, foi o que mais explicou a variação de TA (82%). Para TG foiencontrada associação com 8 marcadores, sendo que o conjuntoF7-F22-R1-R21 explicou melhor a variação (66%). A análise fatorial de correspondęncia demostrou que o conjunto de locos SSRda literatura em conjunto coms desenvolvidos para este trabalho são eficientes em discriminar os acessos entre as classes deTA. Este trabalho possibilitou a identificaçãode associaçőes năo aleatórias entre locosecaracterísticas do amido de interesse econômico.Validando marcadores descritos na literatura e marcadores nunca testados,abrindo novas perspectivas quanto ao uso desses marcadores na seleçăo precoce para TA e TGem arroz.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(農学) / 乙第13345号 / 論農博第2888号 / 新制||農||1079(附属図書館) / 学位論文||R2||N5252(農学部図書室) / (主査)教授 奥本 裕, 教授 土井 元章, 教授 冨永 達 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

O bioma Mata Atlântica contém muitas espécies frutíferas, sendo que o cambuci (Campomanesia phaea) se destaca por ser rico em vitamina C, com propriedades antioxidantes e adstringentes, que combatem radicais livres, além levar ao fortalecimento do sistema imunológico. Apesar do grande potencial de exploração, o cambuci é uma espécie semi-domesticada, e, atualmente, não há informações sobre sua diversidade genética. O conhecimento da variabilidade genética do cambuci é importante para o estabelecimento de estratégias de conservação, além de orientar pesquisas relacionadas a programas de coleta de material genético para bancos de germoplasma, já que a espécie se encontra em áreas prioritárias para conservação no Brasil. Existem diversos tipos de marcadores moleculares, sendo que os marcadores microssatélites têm sido considerados ideais para a caracterização e avaliação da diversidade genética em diversas culturas, por serem altamente polimórficos, de fácil interpretação e serem amplificados via PCR. Assim, buscou-se neste trabalho desenvolver marcadores microssatélites e avaliar a diversidade genética de 145 acessos de cambuci distribuídos em cinco populações, coletadas na vertente da Serra do Mar no Estado de São Paulo - Brasil (Juquitiba, Paraibuna, Mogi das Cruzes, Ribeirão Pires e Salesópolis). A biblioteca genômica enriquecida em microssatélites para cambuci gerou 16 loci microssatélites. Seis loci apresentaram perfis polimórficos, revelando dois a seis alelos em um total de 26 alelos. A partir das frequências alélicas, foram avaliados os parâmetros de diversidade, tais como número médio de alelos por loco (A = 3,83), porcentagem média de loci polimórficos (P = 0,57), heterozigosidade esperada (HE = 0,57) e heterozigosidade observada (HO = 0,54). A análise da estrutura genética permitiu verificar que a maior parte da diversidade genética se encontra dentro das populações (HS = 0,57) enquanto que a diversidade entre as populações foi baixa (GST = 0,19). A análise de agrupamento, baseada na distância genética de Nei, indicou que as cinco populações estão próximas entre si geneticamente, e os dados sustentam a hipótese que a distância genética entre elas pode ser atribuída pela distância geográfica, com exceção da população de Salesópolis à qual não foi possível fazer essa analogia. A partir dos dados obtidos pelos marcadores microssatélites, foi possível separar 18 genótipos distribuídos entre as cinco populações que representa toda diversidade genética das populações para formar uma coleção nuclear. / The Atlantic Forest biome has many fruit species, and cambuci (Campomanesia phaea) stands out due to its high content of vitamin C and its antioxidant and astringent properties, which combat free radicals, besides strengthening the immune system. Despite the great market potential, cambuci is a semi-domesticated species for which there is currently no information about its genetic diversity. The knowledge of the cambuci genetic variability is important for the establishment of conservation strategies, besides giving direction to research actions related to genetic material collection programs for the construction germplasm banks, considering that this species is located in conservation priority areas of Brazil. There are several types of molecular markers, and microsatellite markers have been considered ideal for the characterization and evaluation of genetic diversity in several crops because they are highly polymorphic, easily interpreted, and amplified via PCR. Thus, this work aimed to develop microsatellite markers and to evaluate the genetic diversity in 145 cambuci accesses distributed in five different populations collected at the Serra do Mar slope in the State of São Paulo - Brazil (Juquitiba, Paraibuna, Mogi das Cruzes, Ribeirão Pires and Salesópolis). The genomic library enriched in microsatellites for cambuci generated 16 microsatellite loci. Six loci had polymorphic profiles, revealing two to six alleles in a total of 26 alleles. From the allele frequencies, different diversity parameters were evaluated, such as the average number of alleles per locus (A = 3.83), mean percentage of polymorphic loci (P = 0.57), expected heterozygosity (He = 0.57), and observed heterozygosity (Ho = 0.54). The genetic structure analysis allowed to verified that most of the genetic diversity is found within the populations (Hs = 0.57), while the diversity among the populations was low (GST = 0.19). The cluster analysis, based on the genetic distance of Nei, indicated that the five populations are genetically close to each other, and the data support the hypothesis that the genetic distance among them can be attributed to geographic distance, except for the population of Salesópolis that was not possible to make this analogy. From the data obtained by the microsatellite markers, it was possible to separate 18 genotypes distributed among the five populations that represent all the genetic diversity of the populations to form a core collection.

O bioma Mata Atlântica contém muitas espécies frutíferas, sendo que o cambuci (Campomanesia phaea) se destaca por ser rico em vitamina C, com propriedades antioxidantes e adstringentes, que combatem radicais livres, além levar ao fortalecimento do sistema imunológico. Apesar do grande potencial de exploração, o cambuci é uma espécie semi-domesticada, e, atualmente, não há informações sobre sua diversidade genética. O conhecimento da variabilidade genética do cambuci é importante para o estabelecimento de estratégias de conservação, além de orientar pesquisas relacionadas a programas de coleta de material genético para bancos de germoplasma, já que a espécie se encontra em áreas prioritárias para conservação no Brasil. Existem diversos tipos de marcadores moleculares, sendo que os marcadores microssatélites têm sido considerados ideais para a caracterização e avaliação da diversidade genética em diversas culturas, por serem altamente polimórficos, de fácil interpretação e serem amplificados via PCR. Assim, buscou-se neste trabalho desenvolver marcadores microssatélites e avaliar a diversidade genética de 145 acessos de cambuci distribuídos em cinco populações, coletadas na vertente da Serra do Mar no Estado de São Paulo - Brasil (Juquitiba, Paraibuna, Mogi das Cruzes, Ribeirão Pires e Salesópolis). A biblioteca genômica enriquecida em microssatélites para cambuci gerou 16 loci microssatélites. Seis loci apresentaram perfis polimórficos, revelando dois a seis alelos em um total de 26 alelos. A partir das frequências alélicas, foram avaliados os parâmetros de diversidade, tais como número médio de alelos por loco (A = 3,83), porcentagem média de loci polimórficos (P = 0,57), heterozigosidade esperada (HE = 0,57) e heterozigosidade observada (HO = 0,54). A análise da estrutura genética permitiu verificar que a maior parte da diversidade genética se encontra dentro das populações (HS = 0,57) enquanto que a diversidade entre as populações foi baixa (GST = 0,19). A análise de agrupamento, baseada na distância genética de Nei, indicou que as cinco populações estão próximas entre si geneticamente, e os dados sustentam a hipótese que a distância genética entre elas pode ser atribuída pela distância geográfica, com exceção da população de Salesópolis à qual não foi possível fazer essa analogia. A partir dos dados obtidos pelos marcadores microssatélites, foi possível separar 18 genótipos distribuídos entre as cinco populações que representa toda diversidade genética das populações para formar uma coleção nuclear. / The Atlantic Forest biome has many fruit species, and cambuci (Campomanesia phaea) stands out due to its high content of vitamin C and its antioxidant and astringent properties, which combat free radicals, besides strengthening the immune system. Despite the great market potential, cambuci is a semi-domesticated species for which there is currently no information about its genetic diversity. The knowledge of the cambuci genetic variability is important for the establishment of conservation strategies, besides giving direction to research actions related to genetic material collection programs for the construction germplasm banks, considering that this species is located in conservation priority areas of Brazil. There are several types of molecular markers, and microsatellite markers have been considered ideal for the characterization and evaluation of genetic diversity in several crops because they are highly polymorphic, easily interpreted, and amplified via PCR. Thus, this work aimed to develop microsatellite markers and to evaluate the genetic diversity in 145 cambuci accesses distributed in five different populations collected at the Serra do Mar slope in the State of São Paulo - Brazil (Juquitiba, Paraibuna, Mogi das Cruzes, Ribeirão Pires and Salesópolis). The genomic library enriched in microsatellites for cambuci generated 16 microsatellite loci. Six loci had polymorphic profiles, revealing two to six alleles in a total of 26 alleles. From the allele frequencies, different diversity parameters were evaluated, such as the average number of alleles per locus (A = 3.83), mean percentage of polymorphic loci (P = 0.57), expected heterozygosity (He = 0.57), and observed heterozygosity (Ho = 0.54). The genetic structure analysis allowed to verified that most of the genetic diversity is found within the populations (Hs = 0.57), while the diversity among the populations was low (GST = 0.19). The cluster analysis, based on the genetic distance of Nei, indicated that the five populations are genetically close to each other, and the data support the hypothesis that the genetic distance among them can be attributed to geographic distance, except for the population of Salesópolis that was not possible to make this analogy. From the data obtained by the microsatellite markers, it was possible to separate 18 genotypes distributed among the five populations that represent all the genetic diversity of the populations to form a core collection.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第24240号 / 農博第2519号 / 新制||農||1094(附属図書館) / 学位論文||R4||N5411(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科農学専攻 / (主査)教授 白岩 立彦, 教授 土井 元章, 教授 那須田 周平 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

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This dissertation aimed to determine, by means of diallel crosses from Mini-ERICC lowland accessions, plus four additional genotypes from ERICC, the estimates of genitor effect, genitor heterosis, Specific Combining Ability (SCA), General Combining Ability (GCA) and the correlation between heterosis and molecular genetics distance. The 16 genitors and 120 F1 hybrids were evaluated by 10 traits in a field experiment using a 12 x 12 Lattice experimental design. It was possible to identify crosses with high SCA for all traits. These information will be useful in planning new broad genetic basis crosses, aiming new hybrid combinations and the development of populations to extract genetically divergent inbred lines in relation to those currently selected in Brazilian rice breeding programs.The 33 hybrid combinations that did not differ the productivity in relation to high-yielding genitors and controls (P<0,05) indicated that crosses involving at least one less adapted genitor are able to generate favorable allele combinations to breeding programs. The RW genetic distance between genitors from hybrid combinations was positively correlated to traits plant height, panicle length, spikelet number, and negatively correlated to percentage of filled grains and yield. The crossings with rice must prioritize, initially, the maximization of rice genetic variability, and at the end, the development of lines and cultivars with new favorable allele and allele combinations, resulting in a reduction of the rice vulnerability to biotic and abiotic stresses, increasing the yield and the food security of the Brazilian population. / A Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa (CNAE) foi estabelecida inicialmente com a finalidade de representar a variabilidade genética presente no seu Banco Ativo de Germoplasma de arroz. A caracterização agronômica e molecular dos 550 acessos componentes da CNAE permitiu conhecer a extensão da variabilidade genética dessa coleção. Os dados moleculares obtidos por 86 marcadores SSR fluorescentes foram utilizados para a montagem de uma sub-amostra, a Mini-CNAE, composta pelos 24 acessos com maior distância genética média, sendo 12 do sistema de cultivo de sequeiro e 12 do sistema de cultivo irrigado. Como a Mini-CNAE reúne grande parte da variabilidade genética disponível para a cultura do arroz no Brasil, o cruzamento entre seus acessos componentes poderia viabilizar o surgimento de novas e diversas combinações alélicas. A presente dissertação objetivou determinar, via cruzamentos em dialelo dos acessos irrigados da Mini-CNAE, além de quatro outros acessos da CNAE, as estimativas do efeito de genitor, da heterose de genitor, da capacidade específica de combinação (CEC), da capacidade geral de combinação (CGC) e da correlação entre a heterose e distância genética molecular. Os 16 genitores e os 120 híbridos F1 foram avaliados para 10 caracteres em experimento em láttice triplo 12 x 12. Foi possível identificar cruzamentos com alta CEC para todos os caracteres. Essas informações serão úteis para orientar novos cruzamentos de base genética ampla objetivando novas combinações híbridas e desenvolvimento de populações para extração de linhagens geneticamente divergentes das selecionadas atualmente por programas nacionais de melhoramento genético do arroz. As 33 combinações híbridas cuja produtividade não diferiu das testemunhas e genitores mais produtivos (P<0,05), indicaram que cruzamentos envolvendo ao menos um genitor menos adaptado são capazes de gerar combinações alélicas favoráveis para o programa de melhoramento genético. A distância genética Rogers-W entre genitores das combinações híbridas foi correlacionada positivamente com as variáveis altura de plantas, comprimento de panículas e número de espiguetas, e negativamente com porcentagem de grãos cheios e produtividade. Os cruzamentos de arroz devem privilegiar , em um primeiro momento, a maximização da variabilidade genética do arroz, e ao final, a obtenção de linhagens e cultivares com alelos e combinações alélicas favoráveis inéditas, resultando na diminuição da vulnerabilidade da cultura frente a estresses bióticos e abióticos, aumentando a produtividade e a segurança alimentar da população brasileira.