Thesis (Ph. D.)--University of Tennessee, Knoxville, 2010. / Title from title page screen (viewed on July 13, 2010). Thesis advisor: Robert N. Trigiano. Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (PhD (Genetics))—University of Stellenbosch, 2007. / Association analysis was used to improve the efficiency of breeding sugarcane varieties for the negatively correlated traits of resistance to sugarcane smut and the eldana stalk borer. 275 RFLP and 1056 AFLP markers were scored across a population of 77 genotypes representing the genetic variation present within the SASRI breeding programme. Genetic diversity analysis did not detect significant structure within the population. Regression analysis identified 64 markers significantly associated with smut rating and 115 markers associated with eldana rating at r2 > 6.25%. Individual markers with the largest effects explained 15.9% of the phenotypic variation in smut rating and 20.2% of the variation in eldana. Five markers were significantly associated with both smut and eldana. In each case the marker effect was negatively correlated between the two traits, suggesting that they are genetically as well as phenotypically negatively correlated.

Thesis (PhD (Genetics))--University of Stellenbosch, 2009. / ENGLISH ABSTRACT: South African abalone, Haliotis midae, has been the subject of major concern regarding its survival and conservation over the last decade or more. Being the only one of five endemic species with commercial value, there is considerable interest and urgency in genetic management and improvement of this species. Limited genetic information and the increasing conservation concern of this species are considered the key motivations for generating information on the micro- and macro-evolutionary processes of H. midae, the overall objective of this study. This study reported the first microsatellite and Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markers developed specifically for Haliotis midae. Both these marker types were applied to elucidate the degree of gene flow in nine natural abalone populations whilst testing for two contrasting hypotheses; panmixia versus restricted gene flow. Data was analysed using a series of methodological approaches ranging from traditional summary statistics to more advanced MCMC based Bayesian clustering methods with and without including spatial information. Using only microsatellite data, the historical demography of the species was also examined in terms of effective population size and population size fluctuations. Finally, the evolutionary positioning and origin of Haliotis midae with regards to other Haliotis species was investigated based on mitochondrial and nuclear sequence data. Both microsatellite and SNP data gave evidence for subtle differentiation between West and East coast populations that correlates with a hydrogeographic barrier in the vicinity of Cape Agulhas. Population substructure was supported by AMOVA, FCA and Bayesian clustering analysis. Clustering utilizing spatial information further indicated clinal variation on both sides of the proposed barrier with a region in the middle coinciding with a secondary contact zone, indicating possible historical isolation during glacial periods. Overall, the similar degree of substructure observed with both microsatellites and SNPs supported the existence of contemporary and/or historical factors with genome-wide effect on gene flow. The population expansion measured with the microsatellites was inconsistent with the known recent decline but taking the species’ life cycle and large effective population size into account, a shrinkage in population size will probably only be apparent in a few generations time. On a macro-evolutionary scale, this study presents the first classification of South African abalone as a monophyletic group within the Haliotidae family. The topology based on the combined mitochondrial and nuclear dataset is highly suggestive of a relatively recent radiation of the SA species from the Indo-Pacific basin. The study concludes by describing the most likely factors that could have affected overall population structure and makes suggestions on how the given genetic information should be incorporated into strategies aimed towards the effective management and conservation of Haliotis midae. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die Suid-Afrikaanse perlemoen, Haliotis midae, is oor die laaste dekade of meer die onderwerp van groot bekommernis betreffende die spesie se oorlewing en bewaring. Aangesien dit die enigste van vyf endemiese SA spesies is met kommersiёle waarde, is daar besonderse belang en erns in die genetiese beheer en verbetering van die spesie. Beperkte genetiese inligting en ‘n toenemende behoefte om die spesie te bewaar is die hoof motivering agter die generering van informasie rakende mikro- en makro-evolusionêre prosesse in Haliotis midae en is die oorhoofse doel van hierdie studie. Hierdie studie beskryf die eerste mikrosatelliete en enkel basispaar polimorfismes wat ontwikkel is spesifiek vir Haliotis midae. Beide tipe merkers is aangewend om die mate van gene vloei in nege wilde perlemoen populasies te ondersoek terwyl twee hipoteses ondersoek is; panmiksie versus beperkte gene vloei. Data is geanaliseer deur gebruik te maak van ‘n reeks metodieke benaderings wat wissel van tradisionele opsommings statistieke tot meer gevorderde MCMC gebasseerde groeperings metodes met of sonder die gebruik van geografiese data. Mikrosatelliet data is ook aangewend om die historiese demografie van die spesie te bepaal in terme van effektiewe populasie grootte asook veranderinge in populasie groottes. Laastens is die evolusionêre posisionering en oorsprong van Haliotis midae teenoor ander Haliotis spesies ondersoek deur gebruik te maak van mitokondriale en nukleêre DNA volgorde data. Beide mikrosatelliet en enkel basispaar polimorfisme data lewer bewys van ‘n subtiele genetiese verskil tussen wes en ooskus populasies wat verband hou met ‘n hidrografiese skeiding in die omgewing van Kaap Agulhas. Populasie struktuur is ondersteun deur die analise van molekulêre variansie (AMOVA), faktoriale komponente analise asook Bayesiese groeperings analise. Groeperings analise wat geografiese informasie insluit dui klinale genetiese variasie aan beide kante van die skeiding aan met ‘n area in die middel wat ooreenstem met ‘n sekondêre kontak gebied. In totaal, ondersteun die soortgelyke mate van struktuur verkry met beide die mikrosatelliete en enkel basispaar polimorfismes die bestaan van hedendaagse en/of historiese faktore met genoom wye invloed op gene vloei. Die toename in populasie grootte vasgestel deur die mikrosatelliet data stem nie ooreen met die onlangse afname waargeneem in die spesie nie, maar met inagneming van Haliotis midae se lewenssiklus en groot effektiewe populasie grootte, sal die afname in populasie grootte moontlik eers oor ‘n paar generasies na vore kom. Op ‘n makro-evolusionêre skaal lewer hierdie studie die eerste klassifikasie van Suid-Afrikaanse perlemoen as ‘n monofiletiese groep binne die Haliotidae familie. Die topologie gebaseer op ‘n gesamentlike mitkondriale en nukleêre datastel is hoogs aanduidend van ‘n relatiewe onlangse verspreiding van die Suid-Afrikaanse spesies uit die Stille-Indiese Oseaan. Die studie sluit af deur die mees algemene faktore te bespreek wat populasie struktuur kon beïnvloed het en maak voorstelle op watter wyse hierdie genetiese inligting aangewend kan word vir die effekiewe beheer en bewaring van Haliotis midae.

Orientador: Mario Luiz Teixeira De Moraes Moraes / Coorientador: Ana Veruska Cruz da Silva / Banca: Alexandre Magno Sebbenn / Banca: Celso Luis Marino / Banca: Bruno Cesar Rossini / Banca: Evandro Vagner Tambarussi / Resumo: Estudos sobre ecologia e genética de populações são fundamentais para entender os efeitos da fragmentação sobre espécies florestais. Um estudo baseado em genética quantitativa e marcadores microssatélites foi realizado para investigar a diversidade genética, estrutura genética espacial, sistema de reprodução e a dispersão de pólen em uma população natural e em um teste de progênies de Genipa americana L. para fins de conservação e melhoramento genético. As coletas foram realizadas em duas populações: a primeira localizada no nordeste do Brasil, em uma área de transição entre a Mata Atlântica e a Caatinga (POP-SE) e a segunda no sudeste, em um Banco Ativo de Germoplasma estabelecido em área de transição entre a Mata Atlântica representada pela Florestal Estacional Semidecidual e o Cerrado (POP-SP). Foram coletados tecidos foliares de 30 árvores matrizes e 20 plantas/progênie em cada uma das populações. As análises do sistema de reprodução foram realizadas com base no modelo misto de reprodução e modelo de cruzamentos correlacionados. Como esperado em espécies dióicas, todas as progênies foram originadas de cruzamento (tm = 1). A taxa de cruzamento entre parentes (tm - ts) e a correlação de paternidade (rp) foram variáveis entre famílias (tm - ts= 0,03-0,19; rp= 0,04-0,40). O índice de fixação (F) foi significativamente menor em adultos que em progênies, indicando seleção contra indivíduos endogâmicos. A correlação de paternidade dentro de frutos (0,40) foi maior que entre ... / Abstract: Studies about ecology and population genetics are essential to understand the effects of fragmentation on forest species. A study based on quantitative genetics and microsatellite markers was conducted to investigate the genetic diversity, spatial genetic structure, mating system and pollen dispersal in a natural population and onan progenies test of Genipa americana L. aiming conservation and breeding. Samples were collected in two populations: the first located in the northeast of Brazil, in a transition area between the Atlantic Forest and Caatinga (POP-SE) and the second in the southeast, in an Active Germplasm Bank established in area transition between the Atlantic represented by Forest Semideciduous and the Cerrado (POPSP). Leaf tissues were collected from 30 seed-trees and 20 plants/progeny in each of the populations. The analysis of the mating system were performed based on the mixed mating model and correlated crosses model. As expected in dioecious species, all offspring were originated from outcrossing ( m t = 1). The mating among relatives rate ( m s t t ) and paternity correlation ( p r ) were variable among families ( m s t t = 0.03-0.19; p r = 0.04-0.40), especially in NP. Fixation index ( F ) was generally significant lower in the adults than offspring, indicating selection against inbreed individuals. The paternity correlation within fruits (0.40) was higher than among fruits (0.26), indicating that lower effective number of pollen donors ( ep N ) within fruit (2.5) than among fruits (3.8). Due to the highest p r in NP, the effective size within families ( e N ) was lower in NP (2.69) than PT (3.27). The Spearman ranking correlation showed that the increase in ep N increase the genetic diversity and e N within families. The pollen dispersal pattern was strongly leptokurtic, suggesting long pollen dispersal distance (mean= 179 m). ... / Doutor

Orientador: Henrique Nunes de Oliveira / Banca: Maria Eugênia Zerlotti Mercadante / Banca: Ricardo Vieira Ventura / Banca: Fernando Sebastian Baldi Rey / Banca: Nedenia Bonvino Stafuzza / Resumo: O mercado consumidor tem sido cada vez mais exigente quanto à qualidade da carne e, portanto, a pecuária precisa melhorar sua eficiência e fornecer produtos diferenciados, padronizados e com qualidade. Entre as características de qualidade de carne, a maciez é a que mais influencia na satisfação dos consumidores. Considerando a importância dada à maciez da carne, pesquisas têm sido desenvolvidas para melhor compreender os mecanismos relacionados à expressão fenotípica desta característica. Os estudos de genes candidatos têm possibilitado a identificação de polimorfismos que modificam as estruturas das proteínas ou ainda, que estejam em desequilíbrio de ligação com alterações funcionais no DNA. Com a automatização dos polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) muitas regiões ao longo do genoma foram identificadas como responsáveis pela variação fenotípica da maciez da carne. No entanto, os marcadores SNPs podem ter baixa capacidade de identificar locos que atuam nas características quantitativas (QTL) por serem, na grande maioria, bi-alélicos e, mesmo que aconteçam mutações, as mudanças nas frequências alélicas dos SNPs podem permanecer quase inalteradas. Por outro lado, com a utilização de haplótipos, mutações tendem a causar mudanças nas frequências dos haplótipos, aumentando as chances de identificação dos QTL. Sendo assim, este estudo teve como objetivos detectar QTL e mutações causais em genes candidatos e identificar QTL por meio de uma análise de associação genômica ampl... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The consumer market has been increasingly demanding about the meat quality and therefore livestock needs to improve its efficiency and provide differentiated products, standardized and with quality. Considering the importance given to the meat tenderness, research has been undertaken to better understand the mechanisms related to the phenotypic expression of this trait. The candidate gene studies have allowed the identification of polymorphisms that change the structures of the proteins or that are in linkage disequilibrium with functional alterations in the DNA. With the advent of single nucleotide polymorphisms (SNPs) throughout many regions of the genome have been identified as responsible for phenotypic variation in meat tenderness. However, SNPs markers may have low ability to identify mutations, because SNPs are commonly bi-allelic and even when mutations have occurred, allelic frequencies can remain unaltered. On the other hand, using haplotype, mutations tend to cause major changes in haplotype frequencies, increasing the chances of identification of QTL. Thus, this study aimed to detect QTL and causal mutations by the approach of candidate genes and identify possible QTL through a genome-wide association analysis, for the trait meat tenderness in Nelore cattle using haplotypes as fundamental units of association tests. Information of the phenotypic, genotypic and pedigree were used from farms that belong to the breeding programs DeltaGen and PAINT. Fifty-two candidat... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Humberto Tonhati / Coorientador: Gregório Miguel Ferreira de Camargo / Coorientador: Naudin Alejandro Hurtado Lugo / Banca: Lenira El Faro Zadra / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Resumo: Considerando a importância das doenças que afetam o desempenho produtivo dos animais na indústria leiteira em todo o mundo é necessário implementar ferramentas moleculares que auxiliem na identificação e controle destas doenças. Quando ocorre alguma infecção em um organismo superior, existe aumento do número de células de defesa e o sistema imune inato proporciona uma linha de defesa contra os patógenos. Os "Toll Like Receptors" (TLR) são proteínas da membrana que desempenham um papel chave na imunidade, reconhecendo patógenos e, posteriormente, ativando as respostas. O presente estudo foi realizado para identificar SNPs no gene TLR4 bubalino e analisar suas associações com características de importância produtiva, incluindo a contagem de células somáticas (CCS). Foram utilizadas amostras de DNA de 130 búfalas da raça Murrah. A região codificante do gene TLR4 foi amplificada através de reações de PCR e posteriormente sequenciada. Os polimorfismos encontrados tiveram suas frequências alélicas e genotípicas calculadas e verificadas quanto ao equilíbrio de Hardy-Weinberg, além de serem utilizados para os estudos de associação. Foram identificados 13 polimorfismos do tipo SNP para as regiões sequenciadas do gene TLR4, sendo que a maioria encontra-se em região codificante. Encontrou-se associação significativa, com porcentagem de gordura dos Snps g514>C/T (P=0,0040) e g536>A/T (P=0,0035). As associações para CCS demostrou-se altamente significantes (p=<0,001) para todos os Snps (g... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Molecular markers might be developed to investigate genetic variants associated to the disease and assist selection process in order to identify resistant animals. When the mammary gland is infected, there is an increase in the defense cells, also called somatic cells. It is a defense line of the immune system against pathogens. The "tool like receptors" TLR are membrane proteins that have an important role in the immunity, recognizing pathogens and activating adequate responses. The present study aimed to investigate the association of TLR4 gene SNPs with productive characteristics and SCC in buffaloes. The DNA was extracted from hair follicules of 130 Murrah buffaloes. The fragments were amplified by Polymerase Chain Reaction (PCR) and sequenced. Thirteen SNPs were found. Allelic and genotypic frequencies were calculated as well as the adhesion to Hardy-Weinberg equilibrium and the linkage disequilibrium (r2) and the association to the characteristic. For SCC was tested methodology linear generalized mixed model, assuming Poisson distribution. Bonferroni correction was applied for the number of SNPs. Thirteen SNP polymorphisms were identified in coding region of the TLR4 (g322>G/A, g514>C/T, g536>A/T, g8338>A/C, g8341>A/G, g8342>T/G, g8343>G/A, g8345>A/G, g8413>A/G, g8428>G/A, g8438>A/C, g8578>G/T, g8582>A/C). The SNPs g514>C/T and g536>A/T had significant association whit %G. All the SNPs were associated (p=0.001) whit the CCS. Other authors also reported the association of TRL4 SNPs to the trait. The results show that the SNPs of TLR4 gene can be used as molecular markers in buffaloes / Mestre

Orientador:  Antonio de Goes / Banca: Alessandro de Mello Varani / Banca: Edson Luiz Furtado / Resumo: Phyllosticta corresponde a um importante gênero de fungos associados ao reino vegetal. Devido à importância econômica dos prejuízos ocasionados por algumas espécies de Phyllosticta e ao comportamento cosmopolita das espécies endofíticas, várias pesquisas têm sido realizadas no intuito de identificar e reclassificar as espécies desse gênero. Mediante a aplicação do sequenciamento de diferentes regiões gênicas, novas espécies de Phyllosticta foram relatadas recentemente, e concomitante aos novos relatos, surgiram dúvidas acerca da identificação das espécies já relatadas e comumente citadas na literatura. Neste contexto, estudos indicaram que mangueiras são hospedeiras de diferentes espécies endofíticas de Phyllosticta spp. e, que P. capitalensis pode ocasionar lesões em frutos de goiabeiras, cujos sintomas eram até então atribuídos à outra espécie do gênero. Assim, tendo em vista a reclassificação e identificação de novas espécies, fez-se necessário a realização de estudos do complexo de espécies de Phyllosticta ainda não conhecidas, dando continuidade aos trabalhos já realizados no Brasil em mangueiras e goiabeiras, culturas nas quais a identificação do fungo ainda não está bem esclarecida. Para tanto, este trabalho objetivou obter uma coleção atual de isolados de Phyllosticta de folhas assintomáticas de goiabeiras e de mangueiras, e de frutos sintomáticos de goiabeiras. Amostras de folhas de ambas as espécies de plantas foram coletadas em bancos de germoplasma e em áreas de produção comercial. Foram selecionados 102 isolados, segundo suas características fenotípicas em meio de cultura, para serem submetidos ao sequenciamento da região ITS1-5.8S-ITS2, e dos genes codificadores da actina (ACT) e do gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GPDH). Ainda, a fim de corroborar os resultados obtidos pelo sequenciamento e objetivando analisar o perfil genético dos indivíduos, foram ... / Abstract: Phyllosticta corresponds to an important genus of fungi associated with the plant kingdom. Due to the economic importance of damages caused by some species of Phyllosticta and the cosmopolitan behavior of endophytic species, several studies have been conducted in order to identify and reclassify species of this genus. Through the application of sequencing of different gene regions, new species of Phyllosticta were recently reported, and concomitant to the new reports, doubts were raised about the identification of previously reported and commonly cited species in literature. In this context, studies indicated that mango is hosted by different endophytic species of Phyllosticta spp. and that P. capitalensis can cause lesions on guava fruits, whose symptoms were previously attributed to other species of the genus. Thus, because of the reclassification and identification of new species, it was necessary to perform studies of the complex of Phyllosticta species not yet known, by continuing the work already carried out in Brazil with guava and mango crops in which the identification of the fungus is still unclear. Therefore, this study aimed to obtain a current collection of Phyllosticta isolates from asymptomatic leaves of guava and mango, and symptomatic fruits of guava. Leaves samples of both plant species were collected in germplasm banks and in areas of commercial production of the fruits. It were selected 102 isolates, according to their phenotypic characteristics in culture medium, to be submitted to the sequencing of ITS1-5.8S-ITS2, actin (ACT) and glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GPDH) genes. Also, in order to corroborate the results obtained by sequencing and aiming to analyze the genetic profile of the isolates, fAFLP markers (fluorescent Amplified Fragment Length Polymorphism) analysis were applied. Both techniques allowed the separation of isolates according to their species, which were identified as ... / Mestre

Orientador: Eduardo Sanches Stuchi / Coorientador: Helvécio Della Coletta Filho / Banca: Janete Apparecida Desidério / Banca: José Belasque Júnior / Resumo: Huanglongbing (HLB) doença dos citros emergiu como a principal ameaça à produção de citros no mundo, associado com a bactéria ("Candidatus Liberibacter asiaticus" - Las) limitada ao floema e ao vetor (Diaphorina citri). No Brasil, o HLB foi relatado pela primeira vez em 2004 e rapidamente se espalhou para todas as regiões geográficas do Estado de São Paulo (SPS), Paraná (PR) e Minas Gerais (MG). No entanto, informações sobre a diversidade genética desta bactéria são pouco conhecidas. Aqui nós testamos a hipótese H0: ambas as regiões geográficas diferentes e espécies de citros não moldam a diversidade genética de populações de Las do Brasil. Para comprovar a hipótese, DNA de 199 amostras de plantas cítricas com sintomas de HLB foram amplificados com 9 conjuntos de iniciadores microssatélites, sendo os iniciadores diretos marcados com corantes fluorescentes. Níveis moderadamente baixos de diversidade genética (HNei = 0,11 - 0,26) foram observados em todas as populações desta bactéria. Com uso da estatística F de Wright (FST), nenhuma diferença estatística foi observada entre populações de Las de todas as sete subdivisões das regiões geográficas do SPS e de MG (FST <0,095). Mas, valores significativos de diferenciação entre populações (FST = 0,118 - 0,191) foram obtidos para populações de Las do PR comparado com as do SPS e MG. Também, valores ainda mais altos e significativos (FST = 0,275 - 0,445) foram observados comparando populações de Las em laranjeiras doce do SPS, MG e PR com as populações de diferentes espécies de citros cultivados na região Sudeste do SPS. Por meio de métodos de agrupamento realizados por estatística Bayesiana e de coordenada principal pode-se agrupar todos os isolados estudados em três populações geneticamente distintas: 1. Um grupo contempla todas as estirpes das regiões do SPS mais MG, 2. Um segundo contendo somente as estirpes de Las do PR, 3. E... / Abstract: Citrus huanglongbing (HLB) disease emerged as a primary threat for citrus production worldwide, associated with the phloem and vectored (Diaphorina citri) limited - bacterium "Candidatus Liberibacter asiaticus" (Las). In Brazil, HLB was first reported in 2004 and quickly spread for all geographic regions of the States of Sao Paulo (SP), Parana (PR) and Minas Gerais (MG). However, information about genetic diversity of this bacterium is poorly known. Here we tested the hypothesis H0: different geographic regions and citrus species have no influence on genetic diversity of Las populations in Brazil. To test this hypothesis, total DNA from 199 samples from citrus plants with symptoms of HLB was amplified by 9 sets of forwardfluorescent microsatellites primers. Moderately low levels of genetic diversity (HNei = 0,11 to 0,26) were observed through all populations. By Wright's F-statistics (FST), no statistic difference was observed among Las populations from all the seven previously subdivided geographic regions of SP and MG (FST <0,095). But significant FST values (0,118 to 0,191) were obtained for Las population from PR compared to SP and MG. On the other hand, highest and significant values for FST index (0,275 to 0,445) were observed comparing Las populations from sweet orange trees from SP, MG, and PR and the populations from different citrus species grown at the Southeast region of SP. By Bayesian statistics and principal coordinate analysis all isolates studied were clustered in three genetically different populations: 1. a group that includes all strains from SP regions and MG, 2. A second composed only by Las strains from PR, and 3. a third where strains from different citrus species were grouped. In conclusion, after 10 years of the HLB first report in Brazil, that genetically homogeneous populations of Las infecting sweet orange are present at different geographic regions sampled, with the exception of the populations ... / Mestre

Orientador: Luciana Rossini Pinto / Coorientador: Mauro Alexandre Xavier / Banca: Antonio de Goes / Banca: Ivan Antonio dos Anjos / Resumo: É sabido que a utilização de marcadores moleculares em programas de melhoramento constitui uma ferramenta importante, pois permite identificar indivíduos superiores em fases juvenis, acelerando o processo de desenvolvimento de cultivares. A ferrugem marrom é uma doença causada pelo fungo Puccinia melancephala responsável por grandes prejuízos no setor canavieiro. Recentemente foram desenvolvidos marcadores moleculares, 9020-F4 e R12H16, os quais flanqueiam o maior gene de resistência à ferrugem marrom, conhecido como Bru1. O presente trabalho objetivou determinar a frequência do gene Bru1 em acessos exóticos de cana-de-açúcar, cultivares brasileiras e clones do Programa IAC bem como avaliar a sua eficiência na identificação de genótipos resistentes. Através da reação de PCR utilizando os marcadores, foi possível inferir a frequência do gene Bru1, e comparar esses resultados com a classificação fenotípica das cultivares brasileiras e clones IAC (IAC, CTC, SP e RB), quanto à suscetibilidade a doença. Além disso, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, utilizando acessos de Saccharum spontaneum, Saccharum sinense e Saccharum robustum, os quais foram inoculados artificialmente com o fungo Puccinia melanocephala e avaliados semanalmente visando determinar o grau de suscetibilidade à ferrugem marrom. Posteriormente, os resultados obtidos foram comparados com a presença ou ausência do gene Bru1. Nas cultivares brasileiras a frequência do gene Bru1 foi alta, 75,21%, porém nos acessos exóticos foi de apenas 18 %. Verificou-se que grande parte das cultivares que possuem o gene Bru1 é classificada como resistente. Nos acessos exóticos inoculados artificialmente, a correlação entre a presença dos marcadores indicativos do gene Bru1 com as notas de severidade foi baixa e não significativa, provavelmente devido à presença de outra fonte de resistência... / Abstract: It is known that the use of molecular markers is an important tool which allows the identification of superior individuals in juvenile stages speeding up the cultivar development process. Sugarcane brown rust caused by the fungus Puccinia melanocephala is among the most important sugarcane diseases. Recently, two diagnostic molecular markers (R12H16, 9O20-F4) flanking the Bru1 gene, which is pointed as the major gene conferring brown rust resistance reported for sugarcane today were publish in the literature. The present study aimed to determine the frequency of the Bru1 gene in sugarcane exotic accessions, Brazilian varieties and elite clones from IAC program as well as to evaluate the efficiency of these markers to identify resistant genotypes. By using the Bru1 markers, it was possible to infer the frequency of Bru1 gene, and compare the results with the phenotypic classification of sugarcane Brazilian varieties and IAC clones (IAC, CTC, SP and RB) for susceptibility to the disease. Moreover, S. spontaneum, S. sinense and S. robustum accessions were artificially inoculated with the fungus P. melanocephala and weekly evaluated in greenhouse conditions. The degree of brown rust susceptibility of the accessions was compared with the presence or absence of Bru1 gene markers. The frequency of the Bru1 gene in the Brazilian varieties was high (75.21%) while only 18% of the sugarcane exotic accessions showed the Bru1 gene. Most of the varieties that presented the gene were classified as resistant. Low marker-phenotypic correlation was observed for the artificially inoculated sugarcane exotic accessions, probably due to the presence of other sources of resistance or failure of the sequence complementarity of the primers in the genome of these accesses. Generally these markers proved to be efficient in the selection of genotypes resistant to brown-rust / Mestre

O estresse térmico causa prejuízos para a atividade leiteira. É possível selecionar animais para tolerância ao calor, uma vez que existe variação genética de características produtivas quando avaliadas em diferentes ambientes climáticos. Para uma correta avaliação genética em função de diferentes ambientes, a utilização de modelos que se ajustem aos dados é fundamental. Ao mesmo tempo, ferramentas genômicas podem auxiliar nos processos de avaliação e seleção genética para tolerância ao calor. Nesse contexto, foram desenvolvidos dois estudos. No primeiro, objetivou-se estudar as funções de variância de características de produção e qualidade do leite em relação a um índice de temperatura e umidade (THI), ajustadas por polinômios de Legendre de ordens dois a sete, avaliar qual função melhor se ajusta aos dados e compreender como os componentes de variância e os coeficientes de herdabilidade se comportam em função do THI. Para isso, foram utilizadas 74.470 informações de produção de leite (PROD, kg/dia), escore de células somáticas (ECS), porcentagens de gordura (GOR), proteína (PROT), lactose (LACT), caseína (CAS) e perfil de ácidos graxos (saturados - SAT; insaturados - INSAT; monoinsaturados - MONO; poli-insaturados - POLI; ácido palmítico - C16:0; ácido esteárico - C18:0; e ácido oléico - C18:1) de 5.224 vacas da raça Holandesa avaliadas por meio de modelos de regressão aleatória em 167 valores distintos do THI. À exceção de POLI, houve variação em todos os componentes de variância ao longo do THI para todas as características. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,07 a 0,43. Para PROD, GOR, LACT, ECS, SAT e C16:0, as estimativas de herdabilidade diminuíram com o aumento do THI e para CAS, MONO, INSAT e C18:1, aumentaram. Para PROT e C18:0 as estimativas de herdabilidade foram maiores em valores intermediários do THI e menores nos extremos. No segundo estudo, objetivou-se estimar o efeito de marcadores SNP (polimorfismos de nucleotídeo único) sobre as características PROD, CAS, ECS, SAT e INSAT e estimar o valor genético genômico (GEBV) considerando dois valores de THI, um representando o conforto térmico e outro o estresse térmico. Os valores genéticos dos animais para os dois ambientes foram usados como fenótipos nos estudos de associação genômica (GWAS). Foram utilizados genótipos de 1.157 vacas para 60.671 marcadores SNP. Para as análises genômicas, foram utilizadas somente vacas com fenótipo e genótipo. Foi utilizado o método GBLUP (melhor predição linear não-viesada genômica) sob abordagem bicaracterística para realizar o GWAS. Com objetivo de comparar os ambientes, foram considerados os 55 SNP de maior variância aditiva explicada para cada situação e 10% dos animais com maiores valores genéticos genômicos. Em geral, os SNP apresentaram poucas diferenças em suas variâncias aditivas explicadas quando comparados em ambiente de conforto e estresse térmico. Com relação aos valores genéticos genômicos, houve reclassificação dos animais para PROD (correlações 0,90 e 0,90), CAS (correlações 0,88 e 0,86), SAT (correlações 0,88 e 0,87) e INSAT (correlações 0,97 e 0,97). Para ECS, apenas um animal foi reclassificado entre os ambientes (correlações 1,00). O primeiro estudo permitiu avaliar os componentes de variância ao longo de todo o gradiente ambiental. Por sua vez, o segundo estudo permitiu avaliar a variância individual dos marcadores moleculares, complementando o estudo genético das características. Mesmo que pequenas, foi possível verificar diferenças genéticas entre os animais entre os ambientes considerados. / Heat stress causes damage to dairy farming activities. It is possible to select animals for heat tolerance, because there is genetic variation of productive traits when evaluated in different climatic environments. For a correct genetic evaluation according to different environments, the use of models that fit to the data is fundamental. At the same time, genomic tools can aid in the evaluation and genetic selection processes for heat tolerance. In this context, two studies were developed. In the first, the aim was to study the variance functions of milk production and quality traits in relation to a temperature and humidity index (THI), adjusted by Legendre polynomials of orders two to seven, to evaluate which function best fits the data and understand how the variance components and heritability coefficients behave as a function of THI. For this, records of milk yield (MY), somatic cell score (SCS), percentage of fat (FP), protein (PP), lactose (LP), casein (CP) and acid fatty acids (saturated - SAT, unsaturated - UNSAT, monounsaturated - MONO, polyunsaturated - POLY, palmitic acid - C16:0, stearic acid - C18:0; and oleic acid - C18:1) from 5,224 Holstein cows and evaluated using random regression models in 167 different levels of THI were used. With the exception of POLY, there was variation in all variance components along the THI for all traits. Estimates of heritability ranged from 0.07 to 0.43. For MY, FP, LP, SCS, SAT and C16:0, estimates of heritability decreased with increasing THI and for CP, MONO, UNSAT and C18:1 increased. For PP and C18:0, heritability estimates were higher in intermediate THI values and lower at the extremes. In the second study, the objective was to estimate the effect of SNP markers on traits MY, CP, SCS, SAT and UNSAT and to predict the genomic breeding values (GEBV) using these effects, considering two levels of THI: a thermal comfort and an heat stress. The breeding values of the animals for the two environments were used as phenotypes for the genomic wide association studies (GWAS). Genotypes of 1,157 cows to 60,671 SNP markers were used. The GBLUP method (genomic best linear unbiased prediction) was used under a bitrait approach to perform GWAS. With the aim of comparing the environments, the 55 SNP with the greater variance explained for each situation and the 10% animals with the greater GEBV were used. Differences were observed in the variance explained by SNP between the comfort and heat stress environment. There was a re-rankink of animals considering the GEBV for MY (correlations 0.90 and 0.90), CP (correlations 0.88 and 0.86), SAT (correlations 0.88 and 0.87) and UNSAT (correlations 0.97 and 0.97). For SCS, only one animal was reclassified between the environments (correlations 1.00). The first study allowed to evaluate the components of variance along the entire environmental gradient. In turn, the second study allowed to evaluate the individual variance of the molecular markers, complementing the genetic study of the traits. Although small, it was possible to verify genetic differences among the animals among the considered environments.