Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-21T18:02:51Z No. of bitstreams: 1 Silvan Gomes de Brito.pdf: 841884 bytes, checksum: 6b8e147dd9071bbb1076ca5bcf2a438e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T18:02:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvan Gomes de Brito.pdf: 841884 bytes, checksum: 6b8e147dd9071bbb1076ca5bcf2a438e (MD5) Previous issue date: 2012-07-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Genetic mapping based on the planning and establishment of the linear distance between marks associated with genes responsible for controlling qualitative and quantitative characteristics. The construction of genetic maps is considered the most impact applications of the technology of molecular markers in genetic analysis of species, potentially in plant breeding. A genetic map of linkage may be low, medium and high resolution in accordance with the greater or lesser number of genes or ordered markers. A factor of considerable importance to obtain consistent data that result in more accurate maps is the sample size or population, level of saturation in the linkage groups and marker type to be used. Thus, the aim of this work was to estimate the optimum size of population and saturation of the genomes were generated with saturation levels of 5, 10 and 20 cM, containing 210, 110, and marks 60, respectively, and F2 populations double-haploid populations. Each genome was composed of 10 linkage groups, with a size of 100 cM each. For each level of saturation of the genome populations were generated at 100, 200, 300, 500, 800 and 1000 individuals, with 100 replicates, each codominant and dominant markers used when the type F2 populations were dominant and only double-haploid populations. These populations were mapped using LODmín 3 and a maximum frequency of recombination of 30%. From the maps obtained were extracted information regarding the number of linkage groups and marks for group, size of linkage group, distance between adjacent marks, variance of the distances between adjacent marks, marks inversion obtained by Spearman correlation and degree of agreement of distances on maps with the original genome, obtained by the stress. Populations of the same size tend to produce maps with greater accuracy in higher levels of genome saturation. The optimum size of F2 populations for genetic mapping must be of at least 200 individuals when codominant markers are of type and 300 when the markers are the dominant type, regardless of the saturation level of the genome. While double-haploid populations in the optimal size was 200, 500 and 1000 individuals when the saturation levels of the genome were 5, 10 and 20 cM, respectively. / O mapeamento genético baseia-se no ordenamento linear e estabelecimento da distância entre marcas associadas a genes responsáveis pelo controle de características qualitativas e quantitativas. A construção de mapas genéticos é considerada uma das aplicações de maior impacto da tecnologia de marcadores moleculares na análise genética de espécies, e potencialmente, no melhoramento de plantas. Um mapa genético de ligação pode ter baixa, média e alta resolução, de acordo com menor ou maior número de genes ou marcadores ordenados. Um fator de fundamental importância para se obter dados consistentes que resultem em mapas mais acurados é o tamanho da amostra ou da população, o nível de saturação nos grupos de ligação e tipo de marcador a ser utilizado. Desse modo, objetivou-se com este trabalho estimar o tamanho ideal de população e saturação do genoma para a obtenção de mapas de ligação confiáveis por meio de simulação de dados em computador. Foram gerados três genomas com níveis de saturação de 5, 10 e 20 cM, contendo 210, 110 e 60 marcas, respectivamente, para populações F2 e populações duplo-haplóide. Cada genoma foi composto por 10 grupos de ligação, com um tamanho de 100 cM cada. Para cada nível de saturação do genoma foram geradas populações com 100, 200, 300, 500, 800 e 1000 indivíduos, com 100 repetições cada, sendo utilizado marcadores codominantes e dominantes quando as populações eram do tipo F2 e apenas dominante para populações duplo-haplóide. Estas populações foram mapeadas utilizando um LODmín de 3 e frequência máxima de recombinação de 30%. Dos mapas obtidos foram extraídas informações referentes ao número de grupos de ligação e de marcas por grupo, tamanho de grupo de ligação, distância entre marcas adjacentes, variância das distâncias entre marcas adjacentes, inversão de marcas obtida pela correlação de Spearman e grau de concordância das distâncias nos mapas com o genoma original obtida pelo estresse. Populações de mesmo tamanho tendem a produzir mapas com maior acurácia em níveis de saturação do genoma mais elevados. O tamanho ideal de populações F2 para mapeamento genético é de no mínimo 200 indivíduos quando os marcadores forem do tipo codominante e de 300 quando os marcadores forem do tipo dominante, independente do nível de saturação do genoma. Enquanto que em populações duplo-haplóide o tamanho ideal é de 200, 500 e 1000 indivíduos quando os níveis de saturação do genoma forem de 5, 10 e 20 cM, respectivamente.

O trigo é um alimento básico da humanidade cuja demanda cresce proporcionalmente ao aumento populacional. Existe carência de pesquisas sobre o efeito da nutrição da planta doadora na resposta androgenética. Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência de cinco concentrações de nitrogênio e de boro (25%, 50%, 100%, 150% e 200%) a partir da solução de Sarruge modificada, no cultivo de plantas de trigo doadoras de anteras visando à obtenção de estruturas embriogênicas androgenéticas. Para tanto, foram avaliados os componentes do rendimento (número de colmos, diâmetro e comprimento do colmo principal; comprimento, largura e área da folha bandeira; teor de clorofila da folha bandeira, distância entre a folha bandeira e o último nó e comprimento da espiga); o acúmulo de graus dias e duração do ciclo da semeadura até a coleta das espigas para a cultura de anteras; a formação de estruturas embriogênicas androgenéticas e o desenvolvimento dos micrósporos (tétrade, mononucleado central, mononucleado periférico, binucleado e pólen P). Constatou-se que as concentrações de nitrogênio afetaram significativamente os componentes do rendimento, a formação de estruturas embriogênicas androgenéticas e o desenvolvimento dos micrósporos. A duração do ciclo das plantas cultivadas na concentração de 25% de nitrogênio foi menor que nas demais doses, apresentando diferença de até 3,3 dias quando comparada às plantas submetidas a doses mais elevadas. Houve aumento linear na produção de estruturas embriogênicas androgenéticas em função das doses crescentes de nitrogênio utilizadas no cultivo das plantas doadoras das anteras. As doses de nitrogênio interferiram também no estádio de desenvolvimento dos micrósporos, para todas as variáveis estudadas. Essa influência no desenvolvimento dos micrósporos foi efetiva enquanto a folha bandeira menos um encontrava-se no primeiro terço de deslocamento em relação à distância total entre a folha bandeira e o último nó do colmo. As concentrações de boro utilizadas nas soluções de cultivo das plantas de trigo doadoras de anteras não influenciaram nos componentes do rendimento, na formação de estruturas embriogênicas, na duração do ciclo da planta e na maioria das variáveis estudadas com relação ao desenvolvimento dos micrósporos. O desenvolvimento dos micrósporos na espiga seguiu o padrão normal descrito para a espécie, independentemente dos nutrientes estudados. Concluiuse que as concentrações de nitrogênio influenciaram positivamente nos componentes do rendimento (exceto no comprimento da espiga), na formação de estruturas embriogênicas e na distância entre a folha bandeira e o último nó do colmo (marcador morfológico da coleta das espigas para cultura de anteras), enquanto que as concentrações de boro utilizadas no cultivo das plantas doadoras de anteras não apresentaram esse efeito. / Wheat is the staple food of humanity whose demand grows in proportion to the population growth. There is lack of research about the effect of the nutrition of the donor plant in the androgenetic response. This work aim for evaluate the influence of five concentrations of nitrogen and boron (25%, 50%, 100%, 150% and 200%) from the solution of Sarruge modified, in the cultivation of wheat plants donors of anthers aiming the obtainment of androgenetics embryogenic structures. Both for, were evaluated the yield components (number stalks, diameter and length of the main stem; length, width and area of flag leaf; chlorophyll content of flag leaf, distance between flag leaf and the last node and ear length); the accumulation of degree-days and cycle duration of sowing until collection of ears to the anther´s culture; the formation of androgenetics embryogenic structures and the development of microporous (determination of the number of cells in stages: tetrad, central mononucleate, peripheral mononucleate and binucleated and occurrence of pollen P). It was found that the concentrations of nitrogen significantly affected the yield components, the formation of androgenetics embryogenic structures and the development of microspores. The duration of the cycle of the cultivated plants in the concentration of 25% of nitrogen was lower than in other doses, presenting difference of up to 3.3 days when compared to plants subjected to higher doses. There was a linear increase in the production of androgenetics embryogenic structures in function of increasing doses of nitrogen used in cultivation of donor plants of the anthers. The doses of nitrogen interfered also at the stage of development of microspores, for all variables studied. This influence on the development of microspores was effective while the flag leaf less one was in the first third of displacement in relation to the total distance between the flag leaf and the last node of the culm. The concentrations of boron used in solutions of cultivation of wheat donors plants of anthers did not affect the income components, in the formation of embryogenic structures, on the duration of the cycle of the plant and in the majority of the variables studied in relation to the development of the microspores. The development of microspores in spike followed the normal pattern described for the species, regardless of the nutrients studied. It was concluded that the concentrations of nitrogen positively influenced in yield components (except the length of the ear), the formation of embryogenic structures on and the distance between the flag leaf and the last node of the culm (morphological marker of collection of ears to anther culture), while the concentrations of boron used for the cultivation of plants donated anthers did not have this effect.

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Bei der routinemäßigen Anwendung der Mikrosporenkultur zur Herstellung doppelt-haploider Linien kommt es bis heute zu Engpässen in der praktischen Rapszüchtung. Die Hauptprobleme stellen eine unzureichende Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate und eine niedrige direkte Regeneration von Pflanzen aus Mikrosporen-Embryonen dar. Ein hoher Prozentsatz an Rapsembryonen aus Mikrosporenkultur durchläuft den Prozess der sekundären Embryogenese, der eine zeitintensive Subkultivierung erfordert. Hierbei werden die direkten Sprossansätze wiederholt von undifferenziertem Gewebe freigeschnitten bis eine Überführung in Erde und die letztendliche Regeneration zu doppelt-haploiden Pflanzen möglich ist. Die vorliegende Doktorarbeit besteht aus zwei Studien, die sich mit dem Thema: „Methodische Verbesserungen der Mikrosporenkultur in Brassica napus L.“ auseinandersetzen. Ziel der ersten Studie war die Erhöhung der Colchizin-induzierten Diploidisierungsrate von Mikrosporen ohne die Regeneration von Pflanzen aus den Mikrosporen-Embryonen zu verringern und damit die Entwicklung zu doppelt-haploiden Pflanzen zu verzögern. Aufgrund der hohen Toxizität von Colchizin wurden die weniger toxischen Mitosehemmstoffe Amiprophos-methyl (APM) und Pronamid, die eine höhere Affinität zu Pflanzentubulin als Colchizin besitzen, allein und in Kombination mit Colchizin untersucht. Eine Kombination dieser Mitosehemmstoffe führte zu keiner effizienten Diploidisierungsrate; demnach konnte ein synergistischer Effekt ausgeschlossen werden. Die acht untersuchten Winterrapsgenotypen erzielten eine Diploidisierungsrate von 40% bis 64%. Die Mitosehemmstoff-Behandlungen der isolierten Mikrosporen variierten hierbei zwischen 33% (3 µM APM, 72 Stunden) und 70% (25 µM Colchizin, 72 Stunden). Ein signifikanter Einfluss der Mitosehemmstoffe auf die Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen konnte nicht nachgewiesen werden. In Abhängigkeit der Genotypen konvertierten 14% bis 23% direkt. Unterschiedliche getestete Colchizinkonzentrationen (250, 150, 125, 25 µM) zeigten für 4 untersuchte Genotypen eine Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate von 58% bis 66%, wobei die Behandlung 250 µM Colchizin für 48h die höchste Rate aufwies. Ein signifikanter Einfluss von Dimethylsulfoxid (DMSO), das oftmals als Lösungsmittel der angewendeten Mitosehemmstoffe verwendet wird, konnte jedoch nicht in den untersuchten Konzentrationen (0,3% und 3%) in Kombination mit der Colchizin-Behandlung (250 µM, 72 Stunden) auf die Diploidisierungsrate und die direkte Konversionsrate nachgewiesen werden. Weiterhin wurden 17 Winterrapsgenotypen bezüglich ihrer spontanen und ihrer Colchizin-induzierten Diploidisierungsrate untersucht und deren Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen bestimmt. Die ausgewählten Genotypen enthielten sowohl Sorten als auch F1–Hybriden. Die spontan-induzierte Diploidisierungsrate zeigte eine große Variation von 15% bis 69%. Im Vergleich dazu erreichte die Colchizin-induzierte Diploidisierungsrate Werte von 40% bis 83%. Die Mikrosporen-Embryonen der getesteten Genotypen wiesen ebenfalls eine große Spannbreite bezüglich ihrer direkten Konversionsrate auf. Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Einfluss der Mitosehemmstoff-Behandlung auf den Regenerationserfolg der Mikrosporen-Embryonen zu Pflanzen. Sowohl die beobachtete spontane und die Mitosehemmstoff-induzierte Diploidisierung als auch die Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen waren stark Genotyp-abhängig. Ziel der zweiten Studie war die Erhöhung der direkten Regeneration der Mikrosporen-Embryonen zu Pflanzen trotz der starken Abhängigkeit der Genotypen. Zunächst wurde der Einfluss von zehn unterschiedlichen Sprossregenerationsmedien mit und ohne Phytohormone (Gibberellinsäure, 6-Benzylaminopurin, 3-Indolylbuttersäure) und eine 14-tägige Kältebehandlung bei 4 °C (Lichtthermostat) auf die direkte Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen von 5 Winterrapsgenotypen untersucht. Die 14-tägige Kältebehandlung erfolgte sowohl unter acht Stunden Licht als auch in Dunkelheit. Die Standardkultivierung der Mikrosporen-Embryonen erfolgte im Kulturraum bei 26 °C und 12 Stunden Licht. 13% bis 39% der Mikrosporen-Embryonen konvertierten direkt, wobei die höchste Rate von 43% nach Kultivierung der Embryonen auf Gamborg B5-Medium mit 0.1 mg/L Gibberellinsäure resultierte. Die Mittelwerte der Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen zu Regeneraten mit direkten Sprossansätzen aller untersuchten Genotypen und Kulturmedien wurden durch die 14-tägige Kältebehandlung (28%) gegenüber der Standardkultivierung (14%) signifikant erhöht. Nachfolgend wurde der Einfluss der vier effizientesten Sprossregenerationsmedien und eine 14-tägige Kältebehandlung bei 1.5 °C und bei 4 °C (Lichtthermostat) auf die Konversionsrate von Mikrosporen-Embryonen von 13 Winterrapsgenotypen untersucht. Die Kältebehandlung bei 1.5 °C erfolgte unter Lichtabwesenheit als auch unter acht Stunden Licht. Die Kältebehandlung bei 4 °C erfolgte dagegen in Dauerlicht und Dauerdunkel. Zwischen 29% und 76% der Mikrosporen-Embryonen konvertierten direkt. Im Vergleich zur Kultivierung unter Standardbedingungen konnte mit der Kältebehandlung eine signifikante Erhöhung erzielt werden (von 21% auf bis zu 71%). Nach vorheriger Kultivierung der Mikrosporen-Embryonen auf den unterschiedlichen Kulturmedien variierte die Konversionsrate zwischen 50% (MS) und 60% (B5 mit 0.1 mg/L Gibberellinsäure). Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass trotz einer vorherrschenden starken Abhängigkeit vom Genotyp, die direkte Konversionsrate der Mikrosporen-Embryonen mit Kältebehandlung (1.5 °C im Dauerdunkel) signifikant erhöht werden konnte. Fast alle Genotypen zeigten Konversionsraten der Mikrosporen-Embryonen von über 70%. Es ist demnach möglich die sekundäre Embryogenese und die damit verbundene zeitintensive in vitro-Subkultivierung erheblich zu reduzieren, und dadurch den Entwicklungsprozess von doppelt-haploiden Linien zur Verwendung in der praktischen Rapszüchtung zu beschleunigen.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-07Bitstream added on 2014-06-13T20:03:33Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_mpm_dr_jabo.pdf: 358402 bytes, checksum: d85997fcfe0314483cdbbbf3d2c88ca2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estudos de associação baseados em desequilíbrio de ligação (DL) são importantes ferramentas para construção de mapas de ligação e utilização em programas de melhoramento assistidos por marcadores. Em geral, são utilizadas populações segregantes ou linhagens isogênicas para composição destes programas. Com o objetivo de comparar o desequilíbrio de ligação em linhagens duplo-haplóides (DH) e linhagens obtidas por meio de autofecundação, duzentas e quarenta e cinco linhagens – cento e setenta e cinco convencionais e setenta DHs – foram submetidas à análise de marcadores do tipo Single Nucleotide Polymorphism (SNP), utilizando-se mil duzentos e trinta e quatro marcadores distribuídos pelos dez cromossomos. O resultado da regressão entre as distâncias mostrou um R2 de 0,6546 para linhagens duplo-haplóides e uma equação de tendência logarítmica, sendo y= -0,024ln(x) + 0,159. Para as linhagens convencionais, o R2 foi de 0,5727, com a equação que explica a tendência, sendo y = -0,008ln(x) + 0,0659. Os dados de DL foram analisados individualmente, por cromossomo; e, assim como na análise conjunta, individualmente, todos os cromossomos tiveram o mesmo comportamento quando se comparam o DL de linhagens DH e os convencionais, sendo que os valores de DL nas linhagens DH foram em geral mais altos que nas convencionais. Os resultados indicam que, para a obtenção de linhagens DH, a recombinação ocorre em blocos maiores quando comparado com as linhagens convencionais. / Association studies based on linkage disequilibrium (LD) are important tools for linkage maps construction and to use in marker-assisted breeding programs. Typically, segregating populations or isogenic lines are used to compose them. With objective of compare the linkage disequilibrium on double haploid lines (DH) and lines obtained by self pollination (Conventional), two hundred and forty five inbred lines, where one hundred seventy five conventional and seventy DHs where submitted to the analysis of Single Nucleotide Polymorphism (SNP) molecular markers, using one thousand two hundred and thirty four markers random distributed over the ten chromosomes. The regression output among the distances showed R2 of 0.6546 for double haploids lines and one logarithmic trend equation, being y = -0.024ln(x) + 0.159 For conventional lines, R2 was 0.5727, with an equation that explains the trend, being y = -0.008ln(x) + 0.0659. LD data were analyzed by chromosomes individually and as such in the joint analysis, all individual chromosomes showed the same patternr when comparing the LD of DH lines versus conventional lines, being the LD of DH lines generally higher that the conventional lines. Results show that to obtain DH lines the recombination occurs in larger blocks when compared against the conventional lines.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Tatiane_Medeiros_Souza.pdf: 940252 bytes, checksum: 01f4b10ebe6ad084dbd24af81cf960ee (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / The anther culture of rice is a technique used to obtain haploid plants. This technique is useful in plant breeding because it enables breeders to obtain fully homozygous plants in one generation. Thus, important and recessive features are expressed without the need to conduct a population through several generations of selfing. Rice, cereal of great economic and social importance, when under flooding conditions may face iron toxicity. That can cause high losses in the rice crop productivity. Through crosses between genotypes with contrasting tolerance to iron and to obtain a double haploid population, it is possible to study the mechanisms involved in the toxicity of iron to rice plants. The objective of this work was to develop a double-haploid population of rice from the F1 and F2 generations from the cross between genotypes Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x Epagri 107. Three different culture media: N6 (2.4 D, Kinetin and Picloran), NL (2.4 D, Picloran and Kinetin) and NL (NAA and Kinetin) were tested. Three experiments were conducted. The first testing the three culture media in Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x EPAGRI 107. In the second, the response to anther culture with genotypes Nipponbare and BRS Atalanta on regeneration medium NL (NAA and Kinetin). The third experiment consisted of F1 of the cross Nipponbare x BRS Atalanta with the culture medium NL (NAA and Kinetin). The study focused on the influence of different sources and concentrations of iron in culture medium for in vitro cultivation of rice. The sources used were ferric EDTA and ferric sulphate in concentrations of 0.9 mM, 4.5 mM and 9.0 mM. The results obtained in double-haploid plants were more expressive in the first experiment with the 1 culture medium, where the regeneration of green plants had an efficiency rate of 0,11%. The callus induction and regeneration of green plants and albino was greater in the cross Nipponbare x BRS Atalanta. The sources and concentrations of iron tested cultivars Nipponbare and BRS Atalanta genotype showed significant differences in all variables, being the variable shoot length the one presenting the most significant differences. / A cultura de anteras de arroz é uma técnica utilizada para a obtenção de plantas haplóides. Esta técnica tem grande utilidade no melhoramento de plantas, pois possibilita a obtenção de plantas totalmente homozigotas em apenas uma geração. Desta forma, características importantes e de caráter recessivo são manifestadas sem a necessidade de conduzir uma população a várias gerações de autofecundação. O arroz, cereal de grande importância econômica e social, apresenta em condições de alagamento, toxidez ao ferro. Este estresse pode ocasionar elevadas perdas na produtividade de uma lavoura de arroz. Através de cruzamentos entre genótipos contrastantes a tolerância ao ferro e com a obtenção de uma população duplo-haplóide será possível estudar os mecanismos que envolvem a toxidez do ferro em plantas de arroz. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma população duplo-haplóides de arroz a partir da geração F1 e F2, obtida do cruzamento entre os genótipos Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x Epagri 107. Foram testados três meios de cultura: N6 (2,4 D, Picloran e Cinetina) NL (2,4 D, Picloran e Cinetina) e NL (ANA e Cinetina). Foram realizados três experimentos. O primeiro testando os três meios de cultura em Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x EPAGRI 107. No segundo, a resposta a cultura de anteras com os genótipos Nipponbare e BRS Atalanta no meio de regeneração NL (ANA e Cinetina). O terceiro experimento utilizou somente o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta com o meio de cultura NL (ANA e Cinetina). Foi realizado também o estudo sobre a influência de diferentes fontes e concentrações de ferro em meio de cultura in vitro para o cultivo do arroz. As fontes utilizadas foram EDTA férrico e sulfato férrico nas concentrações de 0,9 mM, 4,5 mM e 9,0 mM. Os resultados obtidos na obtenção de plantas duplo-haplóides foram mais expressivos no primeiro experimento com o meio de cultura 1, onde a regeneração de plantas verdes teve uma taxa de eficiência de 0,11%. A indução de calos e regeneração de plantas verdes e albinas foi maior entre o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta. As fontes e concentrações de ferro testadas nas cultivares Nipponbare e BRS Atalanta apresentaram diferenças significativas para genótipo em todas as variáveis analisadas, sendo a variável comprimento de parte aérea a que mais obteve diferenças significativas.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2016-09-27T14:35:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Francieli_Cima.pdf: 1564850 bytes, checksum: 1875a0cdb8f46c6a1880c860e06bdbe3 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-09-28T17:12:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Francieli_Cima.pdf: 1564850 bytes, checksum: 1875a0cdb8f46c6a1880c860e06bdbe3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T17:12:22Z (GMT). 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Assim, o objetivo deste trabalho foi otimizar um protocolo através da cultura in vitro de micrósporos isolados utilizando-se genótipo de trigo com alta produção de plantas albinas. Para este estudo, plantas F1 oriundas do cruzamento de trigo entre Toropi x BRS 194 foram usadas como doadoras de micrósporos. Foram realizados três experimentos. No primeiro experimento, anteras foram removidas das espiguetas e tratadas em três soluções de pré-tratamentos à 4°C: a) manitol (62 g L-1) + 15 µM de sulfato de cobre (CuSO4.5H20); b) manitol (62 g L-1) e c) 15 µM de sulfato de cobre. No segundo experimento, foram testadas as mesmas soluções de pré-tratamento do experimento anterior, com a diferença de que neste experimento, espiguetas inteiras foram usadas para o pré-tratamento. No terceiro experimento, somente o pré- tratamento a frio foi aplicado nas espigas e houve uma modificação no meio de indução, quando foram testados nove tratamentos: controle (meio de indução padrão); sulfato de cobre (2,0 µM); prolina (10 mM); glutationa (2,0 µM); cefotaxima (100 mg L-1); sulfato de cobre (4,0 µM); sulfato de cobre (2,0 µM) + prolina (10 mM); sulfato de cobre (2,0 µM) + glutationa (2,0 µM); sulfato de cobre (2,0 µM) + cefotaxima (100 mg L-1). Os resultados obtidos nos experimentos 1 e 2 mostrou que a solução de pré-tratamento contendo 15 µM de sulfato de cobre foi mais eficiente para desencadear a embriogênese dos micrósporos e regenerar plantas verdes em trigo. No terceiro experimento, o meio de indução suplementado com 100 mg L-1 de cefotaxima mostrou um aumento na formação de embriões e também na regeneração de plantas verdes. / In Brazil, the wheat crop occupies an outstanding place in the production systems of the Southern Region, representing a very important option as a winter cereal. Genetic improvement of self-fertilizing crops has relied on several methods to produce newer and superior cultivars with enhanced traits. A very successful example has been the use as double haploids as a method to accelerate the development of a new cultivar. In wheat, isolated microspore culture has been used to obtain doubled haploid plants. However, this technique has been characterized as highly genotype dependent and producing high rates of albino plants. Thus, the objective of this work was to optimize a protocol through the in vitro culture of isolated microspores utilizing a wheat genotype with high production of albino plants. For this study, F1 plants originated from the wheat cross between Toropi x BRS 194 were used as microspore donor plants. Three experiments were carried out. In the first experiment, anthers were treated in three pre-treatment solutions, at 4°C: a) mannitol (62 g L-1) + 15 µM copper sulphate (CuSO4.5H20); b) mannitol (62 g L-1) and c) 15 µM copper sulphate. In the second experiment, the same pre-treatment solutions of the previous experiment were tested, with the difference that in this experiment, whole spikelets were used for the pre-treatment. In the third experiment, only cold pre-treatment was applied to the spikes, and there was a modification in the induction medium, when nine treatments were tested: control (standard induction medium); copper sulphate (2,0 µM); proline (10 mM); glutathione (2,0 µM); cefotaxime (100 mg L-1); copper sulphate (4,0 µM); copper sulphate (2,0 µM) + proline (10 mM); copper sulphate (2,0 µM) + glutathione (2,0 µM); copper sulphate (2,0 µM) + cefotaxime (100 mg L-1). Results obtained in experiments 1 and 2 showed that the pre-treatment solution containing 15 µM of copper sulphate was more efficient to trigger the embryogenesis of microspores and regenerate green plants in wheat. In the third experiment, the induction medium, supplemented with 100 mg L-1 of cefotaxime showed an increase in the formation of embryos and also in the regeneration of green plants.

O desenvolvimento embrionário é o resultado de uma sequência controlada de eventos modulados por sinais ambientais e mecanismos intracelulares. Em Hymenoptera, esse processo tem um caráter especial devido ao sistema de determinação do sexo (Haplodiploide). Neste sistema, os ovos fecundados se desenvolvem em fêmeas (diploides) e os ovos não fecundados em machos (haploides). Assim, eventos importantes, como a ativação do ovo e transição materno-zigótica, eventos iniciais da embriogênese, são elementos-chave para compreender o desenvolvimento de ambos os tipos de embriões. Ativação do ovo é um evento complexo acionado em resposta a estímulos externos, necessários para o início da embriogênese. Em abelhas a ativação ovo ocorre independentemente da fecundação e parece ser desencadeado durante a passagem pelo trato reprodutivo da mãe. Além disso, se o ovócito não for fecundado ele irá se desenvolver em um organismo haploide. No entanto, se o ovo recebe o espermatozóide até 30 minutos depois da ativação, o ovo se desenvolve em um organismo diploide. Em Drosophila, a ativação do ovo é também idependente da fecundação. O estímulo inicial que desencadeia o desenvolvimento é devido tensões mecânicas sofridas pelo ovócito durante a ovulação pela passagem através do trato reprodutivo. Neste modelo, o primeiro sinal de ativação inclui a ativação da via dependente de cálcio. Moléculas maternas que são incorporados no ovócito durante ovogênese, atuam durante a ativação do ovo, bem como no início da embriogênese. Os eventos iniciais da embriogênese também são caracterizados pela ausência de altos níveis de transcrição zigótica. As moléculas depositadas atuam na ativação do ovo, quebrando a dormência da divisão celular permitindo a ocorrência do início do desenvolvimento embrionário. Mas, o embrião em desenvolvimento gradualmente degrada e substitui essas moléculas herdadas da mãe, em um processo conhecido como transição materno-zigótica. Nosso principal objetivo foi o entendimento da comunicação entre as moléculas herdadas e as recém produzidas durante os primeiros passos do desenvolvimento de Apis mellifera. Para alcançar nosso objetivo, 16 bibliotecas de RNAseq (mRNA e miRNA) foram construídas utilizando amostras de RNA total de embriões diploides e haploides de diferentes idades e ovócitos maduros. A análise do transcriptoma mostrou que existem genes diferencialmente expressos entre os dois tipos de embriões já em 1 h de desenvolvimento. Além disso, nossa análise permitiu a identificação de mRNAs e miRNAs maternos e zigóticos, além de processos com que estas moléculas se relacionam. As análises mostraram também que um mesmo miRNA pode atingir diferentes mRNAs em cada tipo de embrião, na mesma fase de desenvolvimento. Além disso, um mesmo gene pode ser diferentemente regulado nos dois tipos de embriões. Por exemplo, broad/GB48272, que é classificado como materno em embriões dipoides é regulado por quatro miRNAs diferentes e em embriões haploides é classificado como zigótico, regulado por apenas um miRNA. Análise das bibliotecas de RNAseq e hibridação in situ mostrou o padrão de expressão de zelda em embriões jovens de abelhas. Zelda é um ativador chave do genoma zigótico em Drosophila e regula eventos importantes na embriogênese se ligando a um motivo conservado, TAGteam. Em A. mellifera, encontramos um motivo TAGteam putativo que tem sido relacionado à transcrição zigótica precoce. Além disso, a hibridização in situ e PCR mostraram três primiRNAs (ame-mir-375-3p, ame-mir-34-5p e ame-mir-263b-5p) que se expressam durante a clivagem. A presença de pri-miRNAs evidenciou a início da transcrição zigótica durante a clivagem. Em suma, podemos dizer que este é o primeiro trabalho em Apis mellifera a descrever os eventos de iniciais do desenvolvimento embrionário comparando embriões haploides e diploides usando os recentes protocolos de bioinformática e os avanços da biologia molecular. / Embryonic development is the result of a precisely controlled sequence of events modulated by environmental signals and intracellular mechanisms. In Hymenoptera, this process takes a special character due the sex-determination system (haplodiploidy). In this system, fertilized eggs develop in females (diploid) and unfertilized eggs in males (haploid). Thus, important events such as egg activation and maternal-zygotic transition, events of the early embryogenesis are key elements to understand the development of both types of embryos. Egg activation is a complex event triggered in response to external stimuli and necessary for the onset of embryogenesis. In honeybees egg activation occurs independently of fertilization and seems to be triggered during the passage through mother\'s reproductive tract. Furthermore, if the egg is not fertilized it will develop into haploid organism. However, if the egg receives the sperm up to 30min after activation, this egg develops into a diploid organism. In Drosophila, the egg activation is also fertilization independent. Initial stimulus that triggers the development is due mechanical stresses suffered by the egg during ovulation and passage through the reproductive tract. In this model, the first activation signal includes activation of calciumdependent pathway. Maternal molecules that are incorporated into the oocyte during ovogenesis, act during egg activation, as well as in early embryogenesis. Early embryogenesis events are also characterized by absence of high levels of zygotic transcription. The deposited molecules drive egg activation, breaking cell division dormancy permitting the beginning of embryonic development. But, the developing embryo gradually degrades and substitutes these mother-inherited molecules, in a process known as mother-to-zygote transition. Our main objective was the understanding of the deep crosstalk among the inherited molecules and the newly ones produced during the first steps of Apis mellifera embryogenesis. To achieve our objective 16 deep sequenced RNA (mRNA, miRNA) libraries were constructed using different age diploid and haploid embryos, and mature oocytes. Genome-wide transcriptome analysis was performed and interactive regulatory networks were constructed. Our analysis permitted the identification of maternal and zygotic mRNAs and miRNAs and related processes. Based on expression profiles of mRNAs and miRNAs in mature oocytes and haploid and diploid embryos of 2, 6 and 18-24 h of development, we constructed integrative regulatory networks (miRNA:mRNA) showing that the same miRNA could target different mRNAs in each type of embryo, in the same phase of development. As example we cite broad/GB48272, which is classified as maternal in diploid embryos and regulated by four different miRNAs. However, in haploid embryos it is zygotic and regulated by only one miRNA. Analysis of RNAseq and in situ hybridization showed the expression pattern of zelda in early honeybee embryos. Zelda is a key activator of Drosophila early zygotic genome and regulates important events in early embryogenesis binding to TAGteam motif. In A. mellifera, we found a putative TAGteam motif that has been implicated in early zygotic transcription. Moreover, in situ hybridization and PCR assay showed three pri-miRNAs (ame-mir-375-3p, ame-mir-34-5p and ame-mir-263b-5p) expressed during cleavage. The presence of pri-miRNAs is the first evidence of early zygotic transcription during cleavage. In short, we could say that this is the first work on Apis mellifera describing the early embryonic developmental events comparing haploid and diploid embryos using modern bioinformatics tools and advanced molecular analysis.

O trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante cultura no Brasil. Poucas cultivares são recomendadas para produção do tipo sequeiro no Bioma Cerrado onde a escassez de água limita o rendimento de grãos. Aqui reportamos uma análise de transcriptoma do MGS1 Aliança (cultivar de trigo adaptada ao Cerrado) sob estresse de seca. Um grupo de 4.422 transcritos diferencialmente expressos foi encontrado em raízes e folhas. O número de transcritos reprimidos em raiz (1.102) foi menor que os transcritos induzidos (1.706), enquanto o oposto ocorreu em folhas (1,017 induzidos e 647 reprimidos). O número de transcritos comuns entre ambos órgaõs foi 1.249, enquanto 2.124 foram específicos para raíz e 1.049 específicos para folhas. Análises de RT-qPCR de 35 transcritos selecionados ao acaso revelou uma correlação de 0,78 com os dados de transcriptoma. Os transcritos diferencialmente expressos foram distribuídos por todos os cromossomos e componentes do genoma. O número de transcritos no genoma B foi maior do que nos genomas A e D. Ainda, um grande número de transcritos relacionados à seca foi mapeado nos cromossomos 3B, 5B e 2B. Quando consideramos ambos órgãos, 116 diferentes rotas metabólicas foram alteradas. Uma rota em comum, entre as três mais alteradas em ambos órgãos, foi o metabolismo do amido e da sacarose. A comparação de transcritos derivados de raiz e de folha permite a identificação de transcritos importantes relacionados à respota ao estresse de seca em cada um destes órgãos. Os dados obtidos, também, abrem caminho para o desenvolvimento de futuros marcadores e seleção de genes candidatos ligados à característica. Estes resultados são úteis para o entendimento de rotas metabólicas envolvidas na tolerância à seca em trigo. A informação gerada será usada, a mais longo prazo, para propósitos de transgenia. Para isto, a metodologia de duplo-haploides é desejável e uma primeira investigação sobre a eficiência de protocolo se mostrou necessária. Micrósporos são células gaméticas com capacidade de dar origem a uma nova planta via embriogênese in vitro. Plantas duplo-haploides geradas pela cultura de micrósporos isolados são completamente homozigotas e representam uma importante ferramenta para estudos genéticos e melhoramento de plantas O processo androgenético é desencadeado por diferentes pré-tratamentos de estresse, os quais são empregados para mudar os micrósporos da rota gametofítica para a rota esporofítica. Embora a cultura de micrósporos isolados tenha inúmeras vantagens, importantes limitações tem impedido sua apliação em larga escala. Diferenças genotípicas na resposta androgenética e na formação de plantas albinas ainda constituem desafios. Embora o albinismo seja principalmente uma característica genética, pré-tratamentos e meios de cultura apropriados podem evitar este fenômeno até certo ponto. A resposta androgenética de cinco genótipos de trigo brasileiro foi avaliada no presente estudo. Dois pré-tratamentos foram testados: frio (4°C) e ácido 2-hidroxinicotinico (100 mg/L). O frio foi melhor que o pré-tratamento químico, produzindo mais plantas verdes em quatro de cinco genótipos. Somente dois genótipos brasileiros tratados com ácido 2-hidroxinicotinico produziram plantas, e um deles apenas uma única planta albina. Nossos reultados mostram, também, que o meio semilíquido (contendo 10% de Ficoll) promoveu uma maior resposta androgenética que o meio líquido, aumentando o número de embriões e plantas regeneradas. / Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop cultivated in Brazil. Few cultivars are recommended for rainfed production in the Cerrado Biome where water scarcity limits grain yield. Here we report a transcriptome analysis of MGS1 Aliança (a wheat cultivar adapted to the Cerrado) under drought stress. A set of 4,422 differentially expressed transcripts was found in roots and leaves. The number of down-regulated transcripts in roots (1,102) was lower than the up-regulated transcripts (1,706), while the opposite occurred in leaves (1,017 induced and 647 repressed). The number of common transcripts between the two tissues was 1,249, while 2,124 were specific to roots and 1,049 specific to leaves. Quantitative RT-PCR analysis of 35 randomly selected transcripts revealed a 0.78 correlation with the transcriptome data. The differentially expressed transcripts were distributed across all chromosomes and component genomes. The number of transcripts on the B genome was greater than on the A and D genomes. Additionally, a greater number of drought related transcripts was mapped on chromosomes 3B, 5B and 5D. When considering both tissues, 116 different metabolic pathways were changed. One common pathway, among the top three changed pathways in both tissues, was starch and sucrose metabolism. The comparison of root- and leaf-derived transcripts allows the identification of important transcripts related to water stress response in each of these tissues. It also paves the way for future marker development and selection of candidate genes linked to that trait. These results are useful for understanding the metabolic pathways involved in wheat drought response. The information generated will be used for transgenic wheat purposes. For this the doubled-haploid method is desirable and an investigation about the protocol eficiency is needed. Microspores are gametic cells with capacity to give rise to a new plant via in vitro embryogenesis. Doubled haploid plants generated by isolated microspore culture are completely homozygous and represent an important tool for plant genetics and breeding research. This process is triggered by different stress pretreatments, which are employed to switch microspores from gametophytic to a sporophytic pathway. Although isolated microspore culture has innumerous advantages, important limitations have prevented its application on a large scale. Genotypic differences in androgenic response and the formation of albino plants remain great challenges. Although albinism is a major genetic characteristic, appropriated pretreatments and culture medium can avoid this phenomenon to some extent. The androgenic response of five Brazilian wheat genotypes was evaluated in the present study. Two pretreatments were tested: cold (4°C) and 2-hydroxynicotinic acid (100 mg/L). Cold was better than chemical pretreatment, producing more green plants in four out of five genotypes. Only two Brazilian genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid produced plants, and one of them produced a single albino plant. Our results also show that semi-liquid medium (containing 10% Ficoll) promoted a higher androgenic response than did liquid medium, increasing the number of embryos and regenerated plants.

Doctor of Philosophy / Polyphenol oxidase (PPO) catalyses undesirable darkening in wheat products such as Asian noodles. Genetic variation for PPO activity is characterized in bread wheat. Australian wheat breeding programmes recognize that reduced PPO activity is an important quality target. Despite this interest from breeders, no varieties possessing extremely low and null PPO activity exist. The development of null PPO wheat varieties is dependant on an understanding of the genetic control of the null phenotype. Knowledge of these factors will accelerate efforts to develop them. The inheritance of PPO activity was investigated in two populations that were derived from hybrids between a null PPO genotype and Australian wheat varieties Lang and QAlBis. Observed genetic ratios were consistent with two and three gene control, respectively in these populations. QTL mapping was performed in the QALBis x VAW08-A17 population. The Diversity Array Technology (DArT) approach was employed to genotype the QALBis x VAW08-A17 population. Three highly significant QTLs that control PPO activity were identified on chromosomes 2AL, 2BS and 2DL. Close associations between PPO activity and DArT marker loci wPt-7024, wPt-0094 and wPt-2544 were observed, respectively. Collectively, these loci explained 74% of the observed variation in PPO activity across seasons. Significant QTLs on chromosomes 1B and 3B were also identified that together explained an additional 17% of variation in PPO activity. The relationship between PPO activity and yellow alkaline noodles (YAN) colour stability parameters was investigated in a DM5637*B8 x H45 doubled haploid population. PPO activity and changes in YAN brightness (ΔL* 0-24h) and yellowness (Δb* 0-24h) in both seasons were analysed. Quantitative trait analyses of PPO activity, flour yellowness (b*) and YAN colour stability was also conducted in this population. QTL mapping of variation in PPO activity in the DM5637*B8 x H45 DH population identified a highly significant QTL on chromosome 2AL, which explained 52% of the observed variation across seasons. Regression analysis identified that wPt-7024 was highly significantly associated with PPO activity in this population. A highly significant association between this marker and PPO was also identified in the QALBis x VAW08-A17 population. Collectively, the three identified QTLs (on chromosomes 2AL, 7A and 7B) explained 71% of variation in PPO activity across seasons. A highly significant (P<0.001) QTL on chromosome 2B along with significant (P<0.01) QTLs on the chromosomes 1A, 3B, 4B and 5B were found to control flour yellowness. The QTLs on 2B, 4B and 5B were detected in both seasons analysed and accounted for 90% of variation in flour b* across seasons. The study on YAN colour stability located two highly significant (P<0.001) QTLs and two significant (P<0.01) QTLs that controlled the change in brightness of yellow alkaline noodle. The 2A QTL accounted for 64% of observed variation across seasons. It was in the same location as the PPO QTL and shared a common closest marker wPt-7024. Only one significant QTL for YAN a* (0-24h) was identified. It accounted for 12% of variation across seasons and was only detected in one season. One highly significant (P<0.001) QTL and two significant (P<0.01) QTLs were identified that controlled the change in yellowness of yellow alkaline noodle. The 2A QTL accounted for 68% of observed variation across seasons. The location of this QTL corresponded with that of 2A QTLs for PPO activity and L* of YAN in this study. Furthermore, wPt-7024 was also identified as the marker with the most significant association with L*. The identification of a correlation between the characters and a common location of a highly significant QTL for each of these characters indicates that it is likely that PPO activity is directly responsible for a large proportion of the changes in brightness and yellowness of YAN. QTLs for L* and b* of YAN were detected in a common location on chromosome 1A. However, no corresponding QTL was identified that controls PPO activity, highlighting the complexity of the relationship between these traits. Resistance to three rust pathogens (Puccinia graminis, Puccinia striiformis, and Puccinia triticina) was also investigated in the DM5637*B8 x H45 DH population because they are major yield limiting diseases in wheat. Disease response data at the seedling stage were converted to genotypic scores for rust genes Sr24/Lr24, Sr36, Lr13 and Yr7 to construct a genetic linkage map. No recombination was observed between rust resistance genes Sr36, Lr13 and Yr7 in this DH population. Therefore, these genes mapped in the same position on chromosome 2B. The Lr24/Sr24 locus was incorporated into the chromosome 3D map. Interval mapping analysis identified QTLs on chromosomes 2B, 3B, 4B and 5B that control adult plant resistance (APR) to stripe rust. Two QTLs on chromosomes 2B and 3D were identified that controlled APR to leaf rust in this DH population.