Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-01-16T10:48:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1156090 bytes, checksum: 53b8d4147afade4207b5e35ad921e94f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T10:48:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1156090 bytes, checksum: 53b8d4147afade4207b5e35ad921e94f (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O gene SbMATE, que confere tolerância a alumínio em sorgo, é altamente expresso no ápice da radícula e codifica um transportador de membrana pertencente à família MATE (multi drug and toxic compound extrusion family) que é responsável pelo efluxo de citrato ativado por alumínio. A identificação de elementos cis-regulatórios no promotor do gene SbMATE que confere tolerância ao alumínio e de fatores transcricionais que controlam a expressão do referido gene constituem etapas fundamentais para o entendimento do mecanismo de resistência a Al mediado por SbMATE. O objetivo do presente trabalho foi a identificação e caracterização de fatores transcricionais que interagem de uma maneira específica com o promotor para controlar a expressão do gene SbMATE. Entre 22 possíveis fatores transcricionais mapeados em um eQTL que influencia a expressão de SbMATE, quatro deles, NF-YB-Like (Sorbic.009g166200), WRKY-like (Sorbic.009g174300), ZincFinger-like (Sorbic.009g151400) e SORBIDRAFT_09g022540, foram selecionados para análise de atividade de regulação de transcrição específica de promotores. Ensaios de mono-híbrido em leveduras demonstraram que a proteína WRKY41-like, mas não NFY-like, interage com o promotor SbMATE isolado tanto de linhagens tolerantes quanto de susceptíveis. A interação ocorre na região proximal (posição -2102 ao ATG) comum a todos os promotores SbMATE testados. Estes resultados foram confirmados em ensaios de transativação de promotores fusionados a GUS em protoplastos de Arabidopsis. Para isso, Arabidopis thaliana ecotipo Col-0 foi inicialmente transformada com construções de DNA, contendo a região proximal ou de fragmentos truncados do promotor SbMATE fusionados à GUS. As folhas das linhagens transgênicas foram utilizadas para o preparo de protoplastos para expressão transiente dos quatro transfatores selecionados. Tanto WRKY-like quanto ZincFinger-like transativaram especificamente o promotor de SbMATE, enquanto que NF-YB-like e SORBIDRAFT_09g022540 não foram capazes de ativar a expressão do gene repórter. Por meio de ensaios de deleção do promotor, os sítios de interação de WRKY-like e ZincFinger- like foram mapeados em um domínio cis-regulatório de 127 pb, delimitado pelas posições -2102 a -1975 no promotor SbMATE. Coletivamente, estes resultados indicam que os transfatores WRKY-like e ZincFinger-like estão envolvidos no controle da expressão do gene SbMATE. / The SbMATE gene, which confers tolerance aluminum in sorghum, is highly expressed at radicle apex and encodes a membrane transporter belonging to the family MATE (multi drug and toxic compound extrusion family) that is responsible for the efflux of citrate activated by aluminum. The identification of cis-regulatory elements in SbMATE gene promoter that confer tolerance to aluminum and transcription factors that control the expression of such gene are key steps for understanding the SbMATE- mediated resistance mechanism.. The objective of this study was the identification and characterization of transcription factors that interact specifically with the promoter to control the expression of the gene SbMATE. Among 22 transcriptional factors mapped in a eQTL that influences the expression of SbMATE, four of them, NF-YB-Like (Sorbic.009g166200), WRKY-like (Sorbic.009g174300), ZincFinger-like (Sorbic.009g151400) and SORBIDRAFT_09g022540 were selected for analysis of transcriptional regularion activity of specific promoters. Mono-hybrid assays in yeast demonstrated that the WRKY41-like protein, but not NFY-like, interacts with the promoter SbMATE isolated from both tolerant and susceptible varieties. The interaction occured in the proximal region (position -2102 to the ATG) common to all SbMATE promoters tested. These results were confirmed in transactivation assays of GUS-fused promoters in Arabidopsis protoplasts. For this, Arabidopsis thaliana ecotype Col-0 was initially transformed with DNA constructs, containing the proximal region or truncated fragments of the SbMATE promoter fused to GUS. The leaves of transgenic lines were used for the preparation of protoplasts for transient expression of the four selected transfactors. Both WRKY-like and ZincFinger-like transactivated specifically the SbMATE promoter, while NF-YB-like and SORBIDRAFT_09g022540 were unable to activate the expression of the reporter gene. Through promoter deletion assays, WRKY-like interaction and ZincFinger-like sites were mapped in a cis-regulatory domain of 127 bp, delimited by positions -2102 to -1975 in the SbMATE promoter. Collectively, these results indicate that the WRKY-like and ZincFinger- like transfactors are involved in the control of the SbMATE gene expresssion.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-01-16T11:09:19Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2302689 bytes, checksum: 07773e2aaee1b899425e53723d84faa0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T11:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2302689 bytes, checksum: 07773e2aaee1b899425e53723d84faa0 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O milho (Zea mays) é considerado uma espécie modelo nos estudos citogenéticos de plantas. Contudo, existem dificuldades em se obter cromossomos metafásicos de qualidade e em quantidade. A sincronização celular com hidroxiureia (HU) seguida da utilização de agentes bloqueadores do ciclo celular sob pressão negativa de vácuo podem ser eficazes para alcançar um alto índice metafásico. Além disso, diferenciar metáfases com cromossomos bloqueados dos não bloqueados é uma prática essencial para se obter cromossomos com morfologia delimitada para a montagem do cariograma. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver um protocolo para obtenção de alto índice metafásico apresentando cromossomos bem distendidos e de qualidade citogenética em quantidades suficientes para serem disponibilizados em aplicações que envolvam técnicas moleculares e genômicas em Zea mays. As raízes de milho foram tratadas no experimento I sem sincronização celular, que consistiu de 4 tratamentos: T1: sem APM e sem pressão negativa de vácuo; T2: sem APM com pressão negativa de vácuo (-570 mmHg); T3: com APM e com pressão negativa de vácuo e T4: com APM sem pressão negativa de vácuo. Os períodos de tempo de cada tratamento foram: 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36 e 40 min. As raízes foram tratadas com Feulgen e em seguida realizou-se a digestão enzimática, esmagamento celular e análise de imagens do material sobre a lâmina. Os experimentos II e III consistiram de células sincronizadas com ação da HU. Após as análises das contagens de células do experimento I, os tempos de 32 minutos com APM com vácuo e 40 minutos com APM sem vácuo foram selecionados para dar continuidade conforme seus os índices mitóticos e metafásicos. Os experimentos II e III consistiram no tempo de recuperação das raízes, porém com a utilização de 1,75mM de HU. Os tempos de recuperação variaram em períodos de 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270 e 300 minutos com 3 raízes retiradas a cada intervalo de tempo. Os procedimentos de fixação, visualização do DNA, digestão enzimática e esmagamento, captura e análise das imagens seguiram os mesmos passos do experimento I. As raízes absorveram APM suficiente para bloquear o ciclo celular no período de tempo máximo de 40 minutos. Após a sincronização do ciclo celular, a porcentagem média de metáfases aumentou principalmente no tratamento T1 (32 min. com APM e vácuo) do experimento II após 4 horas de recuperação com 33,15 % de metáfases. Foi possível discriminar metáfases bloqueadas das não bloqueadas, com base na morfologia dos cromossomos, constrições bem visíveis e níveis de compactação cromossômica. A pressão negativa de vácuo permitiu obter metáfases em quantidade e qualidade suficientes para serem aplicados em técnicas de bandeamento, análises genômicas e citomoleculares. / Corn (Zea mays) is considered a model species in cytogenetic studies of plants. However, there are difficulties in obtaining metaphasic chromosomes of quality and quantity. The cell synchronization with hydroxyurea (HU) followed using cell cycle blocking agents under negative vacuum pressure may be effective to achieve a high metaphase index. In addition, differentiating metaphases with blocked chromosomes from unlocked chromosomes is an essential practice for obtaining chromosomes with delimited morphology for a cariogram montage. The objective of the present work was to develop a protocol to obtain a high metaphase index presenting well distended and cytogenetic chromosomes in sufficient quantity to be available in applications that involve molecular and genomic techniques in Zea mays. The maize roots were treated without experiment I without cell synchronization, which consisted of 4 treatments: T1: without APM and without negative vacuum pressure; T2: no APM with negative vacuum pressure (-570 mmHg); T3: with APM and with vacuum negative pressure and T4: with APM without negative vacuum pressure. The time periods of each treatment were: 1, 2, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36 and 40 min. The roots were treated with Feulgen and instead enzymatic digestion, cellular crushing and image analysis of the material on a slide were performed. Experiments II and III consisted of cells synchronized with HU action. After analysis of the cell counts of experiment I, the 32 minute times with APM with vacuum and 40 minutes with APM without vacuum were selected to give continuity according to their mitotic and metaphase indices. Experiments II and III consisted in root recovery time, but with a use of 1.75 mM of HU. The recovery times varied in periods of 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270 and 300 minutes with 3 roots removed at each time interval. The procedures of fixation, DNA visualization, enzymatic digestion and crushing, capture and analysis of the images were the same as the synchronization. The roots absorbed sufficient APM to block the cell cycle in the maximum time period of 40 minutes After a cell cycle synchronization, a mean percentage of metaphases increased without T1 treatment (32 min with APM and vacuum) from experiment II after 4 hours of recovery with 33.15% of metaphases. It was possible to discriminate blocked metaphases from unlocked ones, based on chromosome morphology, conspicuous constrictions and levels of chromosome compaction. Negative vacuum pressure allowed to obtain metaphases in sufficient quantity and quality to be applied in banding techniques, genomic and cytomological analyzes.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-04-20T08:36:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855396 bytes, checksum: 65fccf789cd10380472c42953c3e14dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T08:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855396 bytes, checksum: 65fccf789cd10380472c42953c3e14dd (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os principais estudos sobre eficiência de mapeamento de locos determinantes de caracteres quantitativos (QTLs) assumiram poucos QTLs de efeito maior, nenhum gene de efeito menor, e reduzida densidade de marcadores moleculares. Este estudo avaliou a eficiência das análises de quadrados mínimos (regressão), de máxima verossimilhança e Bayesiana para o mapeamento de QTLs, assumindo alta densidade de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), zero a três QTLs e oito ou nove genes de efeitos menores em cada cromossomo, e reduzida proporção da variância fenotípica explicada por cada QTL (reduzida herdabilidade de QTL). Foram também avaliadas a influência do grau de dominância, da herdabilidade, do tamanho amostral, da densidade de marcadores e do efeito de QTL, e as conseqüências do ajuste de modelo aditivo-dominante na ausência de dominância, no mapeamento de QTLs. Foram simuladas 50 amostras de 400 indivíduos F2, os quais foram genotipados em relação a 1000 SNPs (densidade média de um SNP a cada centimorgan) e fenotipados para três caracteres apresentando distintos graus de dominância (dominância unidirecional positiva, dominância bidirecional e ausência de dominância). Para cada característica foi assumido controle por 12 QTLs e 88 genes de efeito menor, distribuídos nas regiões cromossômicas cobertas pelos SNPs (10 cromossomos). As herdabilidade foram 0.3 e 0.7 e os tamanhos amostrais foram 200 e 400. As análises de máxima verossimilhança e de regressão foram equivalentes quanto à eficiência. O mapeamento de QTL não é influenciado pelo grau de dominância, mas é afetado pela herdabilidade, pelo tamanho amostral, pela densidade de marcas e pelo efeito de QTL. A análise Bayesiana apresentou maior poder de detecção de QTLs, maior precisão de mapeamento, e maior número de falso-positivos em comparação às análises de máxima verossimilhança e de regressão. O fator que mais afeta o mapeamento de QTLs é o efeito do QTL. / Previous studies on quantitative trait loci (QTL) mapping efficiency assumed few QTLs of higher effect, no minor genes, and low marker density. This study assessed the efficiency of the least squares, maximum likelihood, and Bayesian approaches for QTL mapping assuming high single nucleotide polymorphism (SNP) density, zero to three QTLs and eight or nine minor genes per chromosome, and low proportion of the phenotypic variance explained by each QTL. We simulated 50 samples of 400 F2 individuals, which were genotyped for 1,000 SNPs (average density of one SNP/centiMorgan) and phenotyped for three traits controlled by 12 QTLs and 88 minor genes. The genes were randomly distributed in the regions covered by the SNPs along 10 chromosomes. The heritabilities were 0.3 and 0.7, and the sample sizes were 200 and 400. The least squares and maximum likelihood approaches were equivalent. The QTL mapping efficiency was not influenced by the degree of dominance but it was affected by heritability, sample size, marker density, and QTL effect. The Bayesian analysis showed greater power of QTL detection, mapping precision, and number of false- positives compared to the least squares and maximum likelihood approaches. The most important factor affecting the QTL mapping efficiency is the QTL effect.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-14T11:23:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 947659 bytes, checksum: e40a84800499bceebcf0b0b2051d2265 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T11:23:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 947659 bytes, checksum: e40a84800499bceebcf0b0b2051d2265 (MD5) Previous issue date: 2007-07-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Geminivírus constituem um grupo de vírus com genoma composto de DNA de fita simples que se replicam no núcleo de células do hospedeiro através de um intermediário dupla fita, podendo ser constituídos por um genoma mono ou bi-segmentado. O transporte do DNA viral do núcleo para o citoplasma de geminivírus bi-segmentados requer a proteína viral designada NSP, Nuclear Shuttle Protein (BV1). A localização de NSP e seu papel proposto no movimento célula-a-célula do DNA viral predizem que podem ocorrer interações com fatores do hospedeiro tanto no citoplasma quanto no núcleo. Inicialmente foi demonstrado que a proteína NSP de geminivírus que infecta Arabidopsis Cabbage leaf Curl Virus (CaLCuV) interage com receptores cinase (RLK) contendo repetições ricas em leucina (LRR) designadas NIK (NSP-Interacting Kinase). A interação NSP-NIK foi mapeada em NIK1 e ocorre através de uma região de 81 resíduos de aminoácidos do domínio cinase (aa 422-502) que compreende o potencial sítio ativo ser/tre cinase (subdomínio VIbHrDvKssNxLLD) e a alça de ativação (subdomínio VII-DFGAk/rx, mais subdomínio VIII GtxGyiaPEY). A proteína comportou-se como um autêntico receptor cinase, sofrendo autofosforilação in vitro. Sendo, entretanto, a atividade cinase inibida pela proteína NSP. A fim de analisar o papel biológico da interação NSP-NIK, ensaios de infecção foram realizados em plantas contendo alelos nulos para o gene NIK1. Estes resultados demonstraram que a inativação dos alelos NIK1 e NIK3 aumentou a suscetibilidade à infecção causada pelo CaLCuV. Dada a sobreposição do domínio de interação com NSP com domínios regulatórios, foram realizados estudos bioquímicos através de mutagênese sítio dirigida em NIK1. A fim de mapear os sítios envolvidos na ativação da fosforilação de NIK1, o resíduo Thr-474 na alça de ativação foi substituído para resíduos de Ala, Asp ou Glu. Além disso, os resíduos Thr-468, Thr-469 e Ser-465 foram trocados por Ala. Foi demonstrado que a proteína receptora NIK1 exibe um padrão complexo de sítios de fosforilação, que agem independentemente em reações de transfosforilação e fosforilação de substratos. O resíduo de Thr-474 possui um papel central na ativação da proteína cinase, uma vez que os mutantes T474A e T474E apresentaram baixas atividades de auto e fosforilação do substrato. Similarmente, substituição do resíduo Gly-473 por Val juntamente com substituição de Thr-474 por Ala aboliu a autofosforilação e a fosforilação do substrato, sugerindo que, esta mutação acarreta modificações estruturais da alça de ativação que promovem impedimentos estéricos. Em contraste, a substituição dos resíduos Thr-469 e Ser465 por alaninas não causou impacto acentuado na autofosforilação, mas aumentou a atividade de fosforilação do substrato. Provavelmente, fosforilação desses resíduos provocam um efeito inibitório na atividade cinase. Além disso, foram conduzidos experimentos de complementação em A. thaliana nocautes para NIK. Complementação de NIK1 restaurou o fenótipo selvagem com a diminuição da suscetibilidade ao vírus. Em contraste, a expressão de NIK1 mutante com o domínio cinase inativo não reverteu o fenótipo do nocaute nik1, mantendo a elevada taxa de infecção. Estes resultados suportam o argumento de que o domínio cinase de NIK1 medeia uma via de sinalização que culmina em uma resposta de defesa. / Geminiviruses are small, single-stranded DNA viruses that replicate through doublestranded DNA intermediates in the nuclei of their plant hosts and can be mono or bipartite. The transport of bipartite viral DNA from the nucleus to the cytoplasm requires the viral protein NSP, and the nuclear shuttle protein NSP (BV1), both required for systemic infection. The localization of NSP and its proposed role in cell-to-cell movement of the viral DNA predict that interactions with host factors may occur in both the cytoplasm and the nucleus. Initially we have demonstrated that the NSP from an Arabidopsis-infecting geminivirus, Cabbage leaf Curl Virus (CaLCuV) interacts with a leucine rich repeat (LRR) receptor like kinases (RLK) designated NIK (NSP-Interacting Kinase). The NSP-NIK interaction occurs in NIK1 through an 81 amino acid region of the kinase domain (aa 422502) that encompasses the putative active site for ser/thr kinases (sub-domain VIbHrDvKssNxLLD) and the activation loop (sub-domain VII-DFGAk/rx, plus subdomain VIII -GtxGyiaPEY).The protein behaved like authentic receptor kinase undergo autophosphorylation in vitro. However, NSP protein inhibits the kinase activity. To unravel the biological significance of the NSP-NIK interaction we have selected nik null alleles for infection assays. Inactivation of NIK1 and NIK3 alleles enhanced the susceptibility to geminivirus infection. Given the overlap of the NSP-interacting domain with regulatory domains for kinase activity, we focused on site-directed mutagenesis studies on NIK1 To map the phosphorylation sites involved in activation of NIK1, we have replaced Thr-474 in the activation loop by Ala, Asp or Glu residues, whereas Thr-468, Thr-469 and Ser 465 were replaced by Ala. We found that NIK1 exhibits a complex pattern of phosphorylation sites that function independently in auto- and in substrate phosphorylation. The Thr-474 residue seems to play a pivotal role in the activation of the kinase protein, since the mutants T474A and T474E exhibited low auto- and substrate phosphorylation activities. Furthermore, the replacement of Gly-473 by Val in addition to Thr-474 by Ala abolished autophosphorylation and phosphorylation of substrate, sugesting that this mutation promotes a structural rearrangement of the A-loop that compromises activity. In contrast, the replacement of Thr469 and Ser-465 for alanines did not impact autophosphorylation significantly, but increased substrate phosphorylation activity. Possibly the phosphorylation of these residues impairs the kinase activity. In addition, we conducted complementation experiments in the nik1 genetic background. NIK1 expression in nik1 complemented the mutant and restored the wild type phenotype, with decreased virus susceptibility. In contrast, an inactive kinase domaincontaining NIK1 mutant did not reverse the enhanced susceptibility phenotype of the knockout lines and kept a high infection rate. These results are consistent with a model in which the kinase domain of NIK mediates a signaling pathway that culminates in antiviral defense.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-17T17:12:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1391754 bytes, checksum: 0bfcde9020bc2563657d24154d222465 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T17:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1391754 bytes, checksum: 0bfcde9020bc2563657d24154d222465 (MD5) Previous issue date: 2016-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A maioria dos estudos de associação genômica ampla (GWAS) com espécies vegetais publicados até agora têm empregado painel de linhagens e quase nenhuma informação sobre os GWAS em populações de polinização aberta foi encontrada na literatura. Portanto, os objetivos deste trabalho foram: (i) apresentar aspectos teóricos, potencial e limitações dos GWAS em populações de polinização aberta; (ii) analisar a influência da herdabilidade do QTL e do tamanho populacional sobre os GWAS com populações de polinização aberta; e (iii) comparar a eficácia dos GWAS na detecção de QTL em populações de polinização aberta, painel de linhagens e linhagens endogâmicas recombinantes (RILs). Cinquenta amostras de populações com desequilíbrio de ligação (LD) foram simuladas, considerando os tamanhos populacionais de 400 e 200 indivíduos, e 10.000 SNPs, 10 QTL e 90 genes menores foram aleatoriamente distribuídos em 10 cromossomos, com uma densidade média de 1 SNP a cada 0,1 cM. Os valores fenotípicos simulados referem-se à três características de milho-pipoca com diferentes graus de dominância, considerando herdabilidades em sentido amplo de 0,4 e 0,8. Os cenários foram comparados com base no poder de detecção de QTL, no número de associações falso-positivas, no viés na posição estimada do QTL e na amplitude do intervalo dos SNPs significativos para o mesmo QTL. Os resultados evidenciaram que, quando o LD entre um QTL e um ou alguns marcadores é restrito a SNPs muito próximos do QTL, os GWAS em populações de polinização aberta podem ser altamente eficientes (até 80% de poder de detecção, com reduzido número de associações espúrias), dependendo principalmente do tamanho populacional e da herdabilidade da característica. Para o painel de linhagens, corrigindo para a estrutura populacional, os GWAS alcançaram o maior poder de detecção de QTL (cerca de 96%), associado com o menor número de associações espúrias e viés. Na condição de baixa herdabilidade e tamanho populacional reduzido, os GWAS são ineficazes para as populações de polinização aberta, painel de linhagens e RILs. / Most papers about genome-wide association studies (GWAS) with plant species published until now have employed inbred lines panel and almost no information on GWAS in open-pollinated populations was found in literature. Therefore, the objectives of this study were (i) to present theoretical aspects, potential and limitations of GWAS in open-pollinated populations; (ii) to analyze the influence of QTL heritability and population sample size on GWAS with open-pollinated populations; and (iii) to compare the efficacy of GWAS on QTL detection in open-pollinated populations, inbred lines panel and recombinant inbred lines (RILs). Fifty samples of populations with linkage disequilibrium (LD) were simulated, considering sample sizes of 400 and 200 individuals, and 10,000 SNPs, 10 QTL and 90 minor genes were randomly distributed in 10 chromosomes, with an average SNP density of 0.1 cM. The phenotypic values simulated refer to three popcorn traits with different degrees of dominance, considering broad sense heritabilities of 0.4 and 0.8. The scenarios were compared based on power of QTL detection, number of false-positive associations, bias in the estimated QTL position and range of the significant SNPs for the same QTL. Results evidenced that when the LD between a QTL and one or few markers is restricted to SNPs very close or within the QTL, the GWAS in open-pollinated populations can be highly efficient (up to 80% power of QTL detection with reduced number of spurious associations), depending mainly on the population sample size and trait heritability. For inbred lines panel, correcting for population structure, the GWAS achieved the highest power of QTL detection (around 96%), associated with the smallest number of spurious associations and bias. Under low heritability and reduced sample size, GWAS are ineffective for open-pollinated populations, inbred lines panel and RILs.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-06-22T11:48:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 326632 bytes, checksum: 2821938b75714891360bb0a69bd920bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:48:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 326632 bytes, checksum: 2821938b75714891360bb0a69bd920bd (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A maioria das cultivares de feijão recomendadas no Brasil tem ciclo de aproximadamente 90 dias, portanto esta cultura já é considerada de ciclo curto. Contudo, cultivares mais precoces têm tornado-se importantes, especialmente na safra do outono/inverno, quando o feijão é cultivado na entressafra em sucessão às culturas da safra normal e da safrinha. O objetivo geral do trabalho foi estabelecer um programa de seleção recorrente fenotípica visando obter linhagens de feijão de grãos tipo carioca, precoces e com alto potencial de produção. Como objetivos específicos apontam-se: identificar genitores e populações segregantes com potencial para gerar tais linhagens e estimar o progresso genético de um ciclo de seleção recorrente para precocidade, com base no número de dias da emergência ao florescimento (DEF). Para a formação da população base (C0), visando o programa de seleção recorrente, nove linhagens de feijão foram cruzadas em esquema dialélico parcial (4x5), em que o grupo I foi composto por quatro linhagens precoces e o grupo II por cinco linhagens elites de grãos tipo carioca. As gerações F 1 , F 2 , F 3 e famílias F 3:5 do ciclo C0, bem como as gerações F 2 e F 3 do ciclo C1 foram avaliadas em Coimbra, MG, no delineamento de blocos casualizados, com três repetições. As características avaliadas foram: dias decorridos da emergência ao florescimento (DEF) e produtividade de grãos (PROD). O progresso genético foi estimado com base na avaliação das populações segregantes, gerações F 2 e F 3 . Com base na análise dialélica, a linhagem Goiano Precoce se destacou para precocidade, enquanto que RP1 e VC33 para produtividade de grãos. A população RP1/Goiano Precoce foi a mais promissora em gerar linhagens precoces, de grãos tipo carioca e alto potencial produtivo. Esta apresentou efeito negativo e significativo de CEC, tem Goiano Precoce como genitor com CGC de mesma magnitude para DEF e 13,57% de probabilidade de gerar linhagens superiores em rendimento de grãos. O ganho genético com um ciclo de seleção para florescimento precoce foi de 8,20% e 15,23%, quando se considerou as informações das gerações F 2 e F 3 , respectivamente. Para produtividade de grãos, o ganho genético foi negativo, indicando que a seleção e recombinação com base na precocidade levaram à redução na produtividade. / Most bean cultivars recommended in Brazil has cycle approximately 90 days, so this culture is already considered short cycle. However, most early cultivars have become important, especially in the autumn/winter season, when the beans are grown in the off season in succession to cultures of normal growing season and off-season. The overall objective was to establish a phenotypic recurrent selection program to obtain bean lines carioca beans, early and high production potential. As specific objectives, identify parents and segregating populations with the potential to generate such lineages and estimate the genetic progress of a recurring cycle of selection for earliness based on the number of days from emergence to flowering (DEF). For the formation of the base population (C0) targeting the recurrent selection program, nine bean lines were crossed in partial diallel (4x5), in the group I was composed by four early lines and group II by five strains elite beans carioca. F 1 , F 2 , F 3 and families F 3: 5 C 0 cycle as well as the F 2 and F 3 from cycle C 1 were evaluated in Coimbra, MG, in a randomized block design with three replications. The characteristics evaluated were: days elapsed from emergence to flowering (DEF) and grain yield (PROD). Genetic progress has been estimated based on the evaluation of segregating populations, F 2 and F 3 . Based on the diallel analysis, Goiano Precoce line stood out for precocity, while RP1 and VC33 for grain yield. The RP1/Goiano Precoce population was the most promising in generating early strains of carioca type grains and high yield potential. This had a negative and significant effect of CEC, has Goiano Precoce as parent with CGC of the same magnitude for DEF and 13.57% probability of generating superior strains on grain yield. The genetic gain from a selection cycle for early flowering was 8.20% and 15.23%, when it considered the information of F 2 and F 3 , respectively. For grain yield, the genetic gain was negative, indicating that the selection and recombination based on precocity led to a reduction in productivity.

O trevo branco (Trifolium repens L.) é uma das mais importantes leguminosas forrageiras de regiões temperadas do mundo, sendo uma das espécies mais utilizadas em pastagens durante o inverno e primavera no Rio Grande do Sul, mas que apresenta problemas de persistência, principalmente no verão, devido às altas temperaturas e à baixa disponibilidade de água nesse período. O objetivo desse trabalho foi analisar a diversidade genética entre os acessos da coleção nuclear de trevo branco proveniente do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) através de marcadores isoenzimáticos e microssatélites, além de avaliar o efeito da disponibilidade hídrica (90 e 50% da umidade de capacidade de campo do solo) sobre características morfofisiológicas de uma subamostra da coleção. Os acessos foram analisados através de 18 bandas isoenzimáticas (esterase) e nove locos microssatélites (SSR), os quais foram eficientes para detectar a alta diversidade genética existente entre os acessos. Um total de 70 fragmentos de microssatélites foram analisados, obtendo-se uma média de 7,8 alelos por loco e um conteúdo de informação de polimorfismo (PIC) variando de 0,26 a 0,86, com média de 0,67. A distância genética média através do coeficiente de Nei para os dados de esterase foi 0,73, variando de 0 a 1,79, evidenciando cinco grupos formados para os 47 acessos analisados, enquanto que para os SSR a distância média foi de 0,68, variando de 0,18 a 2,25, classificando os 81 acessos em sete grupos. Em relação à tolerância à seca, verificou-se interação genótipo x nível de água para 12 das 23 variáveis medidas na primeira avaliação e 19 das 32 variáveis analisadas na segunda. Os acessos que se destacaram sob déficit hídrico foram o 75 e o 74, os quais triplicaram e dobraram, respectivamente, a eficiência do uso da água, apresentando maior média de comprimento de entrenós e conseqüentemente, maiores produções de matéria seca de parte aérea. Portanto, esse trabalho representa uma contribuição no estudo da variabilidade genética e na caracterização dos acessos que compõem a coleção nuclear da espécie, tanto através de marcadores bioquímicos e moleculares, como através de marcadores morfofisiológicos sob condições de estresse hídrico. / White clover (Trifolium repens L.) it is one of the most important forage legumes in temperate regions of the world, being one of the most used species in pastures during the winter and spring in Rio Grande do Sul, which has persistence problems, mainly in the summer, due to the high temperatures and the low water availability in that period. The work was aimed to analyze the genetic diversity among the accessions from the white clover core collection obtained from the United States Department of Agriculture (USDA) through isozymes and microsatellite markers, besides evaluating the effect of water availability (90 and 50% of the soil moisture field capacity) on morphophysiological traits of a sample of the collection. The accessions were analyzed through 18 isozyme bands (esterase) and nine microsatellites loci (SSR), which were efficient to detect the high existent genetic diversity among the accessions. A total of 70 SSR fragments was analyzed, obtaining an average of 7,8 alleles per locus and, a PIC varying from 0,26 to 0,86, with average of 0,67. The medium genetic distance through Nei's coefficient for the esterase data was 0,73, varying from 0 to 1,79, evidencing five groups formed for the 47 analyzed accessions, while for SSR the medium distance was 0,68, varying from 0,18 to 2,25, classifying the 81 accessions in seven groups. In relation to drought tolerance, there was interaction genotype x level of water for 12 of the 23 measured variables in the first evaluation, and 19 of the 32 variables analyzed in the second. The best accessions under water deficit were 75 and 74, which triplicate and double, respectively, the water use efficiency, showing larger internodes length and consequently larger productions of MSPA. Therefore this work represents a contribution to the study of the genetic variability and to the characterization of the accessions of the core collection of the specie, through biochemical and molecular markers, as well as through morphophysiological markers under water stress conditions.

fósforo (P) e o nitrogênio (N) são nutrientes geralmente limitantes ao crescimento e desenvolvimento vegetal. Respostas aclimatativas à sua limitação referem-se às alterações do desenvolvimento radicular e mobilização, transporte, assimilação e metabolismo destes nutrientes. Para que este processo seja desencadeado, é necessária expressão de genes intimamente relacionados com a percepção e transdução do sinal de deficiência de P e N. Os genes envolvidos neste processo ainda são pouco conhecidos. Neste estudo objetivou-se averiguar o papel dos genes mutados nas rotas de aclimatação à limitação de Pi e assimilação de N através da identificação das modificações em nível de expressão gênica nos mutantes p9, p23 e p37, bem como através da avaliação da resposta dos mutantes p9 e p37 ao etileno. Os três mutantes são complementares e ineficientes em utilizar organofosfatos como fonte de P e p23 e p37 são resgatados quando o N é retirado do meio. Há interação P-N em relação à expressão de genes das rotas de aclimatação à limitação de P (AtACP5 e AtPT2), de assimilação de N (NRT1.1, NIA1 e NIA2) e na modulação das raízes laterais (ARF8). Os mutantes têm alteração na expressão dos genes que codificam transportadores de N e P de alta afinidade, assimilação de N, especialmente NIA2, e no caso de p9 e p23, ainda, ARF8. Na ausência de Pi e/ou N, houve rápida exaustão do centro quiescente nas raízes primárias em p23 e p37, assim, os genes mutados devem fazer parte de uma rota que medie as respostas do crescimento radicular em função da disponibilidade de Pi e N. Os mutantes p9 e p37 apresentam deficiência na sinalização ao etileno, sendo possível que p9 possua alteração na homeostase hormonal, e que modificação nos níveis de auxinas e citocininas afetem a síntese de etileno. / Phosphorus (P) and nitrogen (N) are nutrients highly required by plants, and limit plant growth and development. The main acclimation responses to P and N starvation include changes in root development, mobilization, transport, assimilation and metabolism of these nutrients. For properly acclimation, the expression of genes closely related to the perception and signal transduction of P and N deficiencies must work accurately. Which genes are involved in this process is still unclear, therefore, this study aimed to identify changes at the expression level in the p9, p23 and p37 mutants in an attempt to identify the role of the mutated genes in the acclimation pathway to Pi starvation. Furthermore, we aimed to verify the P-N interaction and the response of the mutants p9 and p37 to ethylene. The three mutants are inneficient in using organophosphates as the only source of P, and p9 and p23 recover the COL phenotype in the absence of N. Interaction between P and N was observed in the expression of genes involved in Pdeficiency acclimation, namely AtACP5 and AtPT2, as well as in the N assimilation, NRT1.1, NIA1 and NIA2, and ARF8, involved in lateral root modulation. It was observed that the mutated gene in p9, p23 and p37 affects genes that encode high affinity N transporters, genes involved in N assimilation, especially NIA2. And p9 and p23 also has the regulatory circuit that acts on the modulation of lateral roots affected. A rapid depletion of QC in primary roots of p23 and p37 was observed in the absence of Pi and/or N. It suggests that the mutated genes are involved in a pathway mediating the root growth in response to Pi and N availability. The mutants, p9 and p37, have some kind of deficiency in ethylene signaling. It is also possible that p9 is affected in its hormonal homeostasis, and changes in auxin and cytokinin levels affect the ethylene synthesis.

Fósforo (P) é um dos principais nutrientes que limitam a produção vegetal. Em arabidopsis, sua deficiência reduz o comprimento da raiz principal e aumenta o número e a densidade de raízes laterais. O isolamento e caracterização de mutantes têm ajudado a elucidar a função de genes envolvidos na superação da deficiência de P. Este estudo objetivou fazer a caracterização de respostas morfo-fisiológicas dos mutantes de Arabidopsis thaliana p9, p23 e p37 a suprimentos contrastantes de P, bem como avaliar interações nutricionais de P com outros nutrientes. Este trabalho foi desenvolvido em colaboração com a University of California at Davis, Davis - Califórnia, EUA. Todos os estudos foram conduzidos em câmara de crescimento. Entre os estudos conduzidos citam-se: efeito de formulações de meios de cultura na arquitetura radical; caracterização morfo-fisiológica dos mutantes; transferência de plantas entre meios de cultura com contrastes de P e nitrogênio (N); respostas as interações nutricionais P x Fe e P x N. A maioria das avaliações centraram-se no desenvolvimento do sistema radical, porém em alguns estudos, analisou-se a expressão de genes de resposta à limitação por P. A presença de ácidos nucléicos no meio de cultura reduz o desenvolvimento radical dos três mutantes, sobretudo em p9. A ausência de Fe no meio permite resgate do fenótipo radical de COL em p9, enquanto a supressão de N possibilita resgate do fenótipo em p23 e p37, independente da condição de P. A inibição radical em arabidopsis causada pelo Fe é agravada sob deficiência de P. Parte do fenótipo radical dos mutantes pode ser causada por defeitos na síntese e/ou sinalização de auxinas ou citocininas. As mutações de p9 e p23 foram localizadas no braço superior do cromossomo 1, próximas ao marcador F23M19 onde se obteve as menores taxas de recombinação (0,0% - p9Ler e 7,8% - p23Ler). / Phosphorus (P) is one of the main limiting nutrients to plant production. In arabidopsis, P deficiency reduces the primary root length and increases the number and the density of lateral roots. Isolation and characterization of mutants have contributed to better understanding the function of several genes involved in overcoming P starvation. This study has had as objective figure out morpho-physiological response of the p9, p23 and p37 Arabidopsis thaliana mutants in different P supply conditions, as well as evaluates and identify nutritional interactions between P and other nutrients. This work was developed in a collaborative work with the University of California at Davis, Davis - California, U.S.A. All studies were carried out in growth chamber. Among the conducted studies there are: effect of media on the root arquitecture; morphological and physiological characterization of the mutants; studies with plant transference from media with different P and nitrogen (N) levels and check for nutritional interactions between P x Fe and P x N. Most of the evaluations were focused on root development. However, in some studies we also analyzed the expression of genes related to P limitation. The presence of nucleic acids in the growth media reduces root development of the three mutants, particularly in p9. The absence of Fe in the media rescues the COL root phenotype in p9, while N suppression rescues that phenotype in p23 and p37, regardless of the P condition. The root inhibition in arabidopsis caused by Fe is stronger under P deficiency. Part of the mutant root phenotype might be caused by defects in the synthesis and/or signaling of auxins or cytokinins. The p9 and p23 mutations were mapped to the upper arm of chromosome 1, next to marker F23M19 for which the lowest recombination ratios were obtained (0.0% - p9Ler and 7.8% - p23Ler).

Até o momento nenhuma espécie daninha de importância agrícola tinha sido sequenciada no Brasil, dessa forma o arroz vermelho oferece uma oportunidade ímpar para isso, podendo levar a um melhor entendimento do seu genoma e facilitar o desenvolvimento de estratégias mais eficientes de controle destas plantas em condições de campo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi sequenciar o genoma de dois genótipos de arroz vermelho coletados no estado do Rio Grande do Sul, e que possuem degrane elevado (AV60) intermediário (AV53), bem como realizar uma análise estrutural dos genes relacionados a este caráter. Vários programas montadores foram comparados e o Abbys foi o que gerou o maior número de scaffolds, totalizado um tamanho de genoma de 391,7 e 390,2 megabases, respectivamente para os genótipos AV53 e AV60, o que representa cerca de 90% do genoma referência do arroz. A cobertura do sequenciamento foi de 36.6 X e 32.1 X respectivamente para os mesmos genótipos. A análise estrutural de seis principais genes relacionados ao degrane relevou que a composição gênica é similar entre os genótipos analisados, corroborando com resultados de estudos anteriores. Um grande número de variantes genômicos foi descoberto (SNPs e INDELs). O alinhamento dos genótipos com o genoma de referênciaOryza sativa ssp. indica revelou relativamente menor número de variantes, com frequência de um SNP a cada 264 pb. Por outro lado, o alinhamento contra o genoma referência de Oryza sativa ssp. japonica gerou uma frequência média de 1 SNP a cada 154pb, sendo que a mesma tendência foi observada para os INDELs. A menor frequência de SNPs e INDELs no primeiro alinhamento sugere maior similaridade entre as espécies alinhadas, indicando que o arroz vermelho do sul do Brasil é provavelmente originário da espécieOryza sativa spp indica. / So far no weed species of agricultural importance had been sequenced in Brazil, thus weedy red rice provided a unique opportunity for it, leading to a better understanding of genomic and facilitating the development of more effective strategies to control these plants under field conditions. The objective of this study was sequencing the genome of two weedy red rice genotypes found in the Rio Grande do Sul state, which present high (AV60) and intermediate (AV53) degree of shattering,and perform a structural analysis of the genes related to this trait. Several genome assemblers programs were compared, and Abbys was the one that generated the highest number of scaffolds, totalizing a genome size of 391.7 and 390.2 Mb, respectively for AV53 and AV60 genotypes, which represent about 90% of the rice reference genome. The sequencing coverage was 32.1 and 36.6X respectively for the same genotypes. The structural analysis of 6 key genes related to seed shattering revealed that its genetic composition is similar among the genotypes analyzed, confirming results from previous studies. A large number of genomic variants (SNPs and INDELs) were discovered. The alignment of AV53, and AV60 with the Oryza sativa ssp. indica reference genome showed relatively lower number of variants, with a frequency of 1 SNP every 220 bp, whereas the alignment with the Oryza sativa spp. japonica yielded an average frequency of 1 SNP every 154pb; the same trend was observed for INDELS. The lower frequency of SNPs and INDELS in the first alignment suggests greater similarity between the aligned species, indicating that the origin of weedy red rice in southern Brazil is most likely from the Oryza sativa spp indica.