Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Objetivou-se com este trabalho modelar a absorção de nutrientes na mandioca submetida a doses de nitrogênio ao longo do ciclo produtivo. O delineamento experimental adotado foi em blocos casualizados em parcelas subdividas, com quatro repetições, nas parcelas compreenderam as doses de nitrogênio em cobertura (0, 30, 60, 150 e 330 kg ha-1) dividida em duas aplicações aos 30 e 60 dias após a emergência (DAE), e na subparcelas as épocas de avaliação (120, 150, 180, 210, 240, 270 e 300 DAE). O material vegetal coletado foi moído e posteriormente, submetidos à análise para obtenção da extração do teor de nutrientes nas folhas (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn e Zn). Nas épocas 120, 150, 180, 240 e 300 DAE foram avaliados os teores de clorofila a e b por meio do clorofilômetro SPAD-502, produtividade da parte aérea (kg ha-1), diâmetro do caule (cm), comprimento do lóbulo central (cm), comprimento do pecíolo (cm), largura da folha (cm) e produtividade de raízes em kg ha-1. As doses de N aplicadas em cobertura aumentam o teor foliar de N, P, K, Mg, Mn e Zn, altas doses diminuem os teores foliar de Ca e S. A aplicação de N reduz o teor Fe. Com o avanço da idade das plantas os teores foliares de N, K, Mg e Mn reduzem. A concentração de clorofila correlacionou-se positivamente com o teor de N nas folhas de mandioca e produtividade de raízes. O uso do medidor portátil de clorofila é uma ferramenta promissora para avaliar o estado nutricional de nitrogênio na mandioca. As doses de N e a idade da planta proporcionam aumento linear e positivo na produtividade da parte aérea, diâmetro do caule e produtividade de raízes. Na dose de maior produtividade de raízes tuberosas, aos oito meses de idade, a ordem de acúmulo dos nutrientes pela mandioca, cv. Aciolina é de: nitrogênio > cálcio > potássio > magnésio > fósforo > enxofre > manganês > ferro > zinco. / The objective of this study was modeling the absorption of nutrients in cassava submitted to different levels of nitrogen along the productive cycle. The experimental design was in blocks at random in scheme of split plots, with four replications, the parcels comprised levels of nitrogen (0, 30, 60, 150 e 330 kg ha-1) divided in two application at 30 and 60 days after emergence (DAE), and the subplots of the evaluation times (120, 150, 180, 210, 240, 270 and 300 DAE). The collected plant material was ground and later subjected to analysis to obtain the extraction of leaf nutrient content (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn and Zn). At 120, 150, 180, 240 and 300 DAE were assessed levels of chlorophyll a and b using the chlorophyll meter SPAD-502, aerial productivity (kg ha-1), stem diameter (cm), length of the central lobe (cm), petiole length (cm), leaf width (cm) and root yield in kg ha-1. The levels of N applied in coverage increased the foliar levels of N, P, K, Mg, Mn and Zn; high levels decreased the foliar levels of Ca and S. The application N reduces the Fe content. With the aging of plants foliar contents N, K, Mg and Mn reduced. The chlorophyll concentration was positively correlated with the N content in cassava leaves and productivity of roots. The use of portable chlorophyll meter is a promising tool to assess the nutritional status of nitrogen in cassava. The levels N and age of plant provide positive linear increase in productivity of shoot, stem diameter and productivity of the roots. In The highest level of productivity of tuberous roots, at eight months old, the accumulation order of the nutrients in cassava is of: nitrogen> calcium> potassium> magnesium> phosphorus> sulfur> manganese> iron> zinc.

A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma raiz originária e cultivada na América do Sul, com alta perecibilidade no período pós-colheita. Seus principais processos de deterioração envolvem reações enzimáticas, oxidativas e microbiológicas. Neste trabalho foram estudadas raízes de mandioca da variedade Zolhudinha catalogada pela EMBRAPA como IM-158, provenientes da região amazônica, que se destacam pela alta atividade amilolítica. Foram analisadas as condições físico-químicas junto com o isolamento e purificação da α-amilase da raiz e a possível participação desta enzima no processo deteriorativo pós-colheita. Por ser uma variedade de mandioca não comercial, o tempo de cocção foi em média de 4,30 h, teor de umidade em tomo de 64 % e porcentagem de amido de cerca de 30 %. A atividade amilásica decai em 1/3 de sua intensidade no quinto dia pós-colheita, em contraponto a formação de açúcares redutores, cuja concentração aumenta cinco vezes. A purificação foi obtida com duas etapas cromatográficas, com DEAE-celulose e Sephacryl S-200, revelando duas isoenzimas de α-amilase treze vezes mais purificadas, com recuperação protéica de 7,5 % e com pesos moleculares entre 14 e 19 kDa. / Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a root from a native plant, cultivated in South América, that is hightly perish on the post-harvest time. The mechanisms of the root deterioration are due to enzymatic and oxidative reactions as well as the microbiological attack. In this work were studied roots of Zolhudinha variety, EMBRAPA - IM 158, cultivated in Amazonian area, which distinguishes from others varieties by its higher amylase activity. Physicochemical properties were analyzed during the post-harvest time, the purification of α-amylase were performed to establish a possible involvement on the deteriorative process. As a non-commercial variety, the cooking time of the roots was 4.30 hours on average, with 64 % of water content and 30 % of starch. The amylase activity during the post-harvest decrease 1/3 from the original at the day 5, that matches with the reducing sugar in roots by increase of five times. The purification was achieved by two chromatography steps on DEAE-cellulose and Sephacryl S-200, providing two isozymes of α-amylase, thirteen times more purified with a recovery of 7.5 % of the protein fraction, the estimated molecular weights were between 14 and 19 kDa.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Crop models are tools that can help to assist in decision making on crops management and also in studies of the impact of future climate scenarios. The objectives of this thesis were (i) to develop a cassava simulation model that takes into account the effects of soil moisture and CO2 concentration on growth, development and tuber yield, and (ii) to simulate cassava yield in future climate scenarios for the Rio grande do Sul State. Model calibration was performed with data collected from experiments conducted in Santa Maria in crop year 2010-2011 and 2013-2014. The evaluation of themodel was performed with independent data from experiments conducted in Santa Maria during the 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 and 2014-2015 gowing seasons and with data collected in a commercial farm in Vera-Cruz during the 2013-2014 and 2014-2015 growing seasons. The two soil water balance models used were Thornthwaite and Mather model and the Ritchie model. The response function to CO2 was calibrated from free air CO2 enrichment experiments. A graphical interface was written in Java, and the source code was written in FORTRAN. The climate change scenarios used in this study are the scenario SRES A1B (Cmip3) of the 4th IPCC report and the RCP4.5 (Cmip5) of the 5th IPCC report. This study allowed the calibration of different processes of growth and development for cultivars Fepagro - RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia with no limitation by water. It was possible to include two soil water balance sub-models, and a CO2 response function that was incorporated into the Simanihot model to be used in climate change scenarios for the Rio Grande do Sul. A cassava simulator called Simanihot with all these simulation options was developed and made available at the official web site of the simulator (www.ufsm.br/simanihot). From the simulations wit the two future climate scenarios, the results show an increasing trend of cassava productivity for the state of Rio Grande do Sul of up to 30 t ha-1, depending on the cultivar, scenario and planting date. Increase trends in yield were smaller for the Cmip5 compared to the Cmip3 for the cultivar Estrangeira and the opposite for the cultivar Fepagro - RS 13. In the three analyzed future periods (2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099), changes in yield were steadly, being the higherstin the last future period (2070-2099), and among the planting dates, always higher in dates of 01/09 and 01/10. The region of te Rio grande do Sul State with greater changes in tuber yield is the northeast reagion, where currently is the coldest region in the State. / Modelos de culturas agrícolas são ferramentas que auxilias na tomada de decisões referentes ao manejo da cultura e também no estudo dos impactos de cenários climáticos futuros. Os objetivos desta tese foram (i) desenvolver um modelo de simulação da cultura da mandioca que considere o efeito da umidade do solo e da concentração de CO2 sobre o crescimento, desenvolvimento e produtividade de raízes tuberosas e (ii) simular a produtividade de mandioca em cenários climáticos futuros para o Rio Grande do Sul. A calibração foi realizada com dados coletados a partir de experimentos conduzidos em Santa Maria no ano agrícola 2010-2011 e 2013-2014. A avaliação do modelo foi realizada com dados independentes de experimentos em Santa Maria nos anos agrícolas 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 e 2014-2015 e com dados coletados em lavoura comercial em Vera-Cruz no ano agrícola 2013-2014 e 2014-2015. Os dois modelos de balanço hídrico do solo utilizados foram de Thornthwaite e Mather e de Ritchie. A função de resposta à CO2 foi calibrada a partir de trabalhos realizados em experimentos à campo de enriquecimento de CO2. A interface gráfica do modelo foi realizada em Java, e o código do modelo Simanihot foi escrito em linguagem FORTRAN. Os cenários de mudança climática utilizados neste estudo são o cenário SRES A1B (Cmip3) do 4º relatório do IPCC e o RCP4.5 (Cmip5) do 5º relatório do IPCC. Esse trabalho permitiu a calibração dos diferentes processos de crescimento e desenvolvimento para as cultivares Fepagro RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia na condição sem limitação por água. A partir dos estudos e experimentos realizados foi possível incluir dois submodelos de balanço hídrico no solo no modelo Simanihot, e foi criada uma função de resposta a CO2 e incluida no modelo Simanihot para ser usado nos cenários de mudança climática para o Rio Grande do Sul. Um simulador da cultura da mandioca denominado Simanihot, calibrado para seis cultivares, com duas opções de modelo de balanço hídrico e sensível a mudanças na concentração de CO2 na atmosfera foi construído e disponibilizado no site oficial do simulador (www.ufsm.br/simanihot). A partir das simulações realizadas com dois cenários climáticos futuros distintos (Cmip3 e Cmip5), os resultados indicam uma perspectiva de aumento da produtividade de mandioca para o estado do Rio Grande do Sul, com incremento na produtividade de raízes tuberosas de mandioca de até 30 t ha-1, dependendo da cultivar, cenário e época de plantio. As mudanças nas produtividades no cenário Cmip5 foram menores quando comparadas com o cenário Cmip3 na cultivar Estrangeira e maiores na cultivar Fepagro RS 13. Nos três períodos futuros analisados (2010-2039, 2040-2069 e 2070-2099), de uma maneira geral, as mudanças na produtividade foram aumentando gradativamente, sendo maiores no último período futuro (2070-2099), e entre as datas de plantio, sempre maiores nas datas de 01/09 e 01/10. A região do Rio Grande do Sul com maiores mudanças na produtividade é a região nordeste, região que no clima atual é a mais fria do Estado.

Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a native plant of Brazil and the base of multiple products, iincluding ethanol. Rio Grande do Sul State is a minor producer of cassava in Brazil, especially in the Central Region of the State. The objective of Chapter I in this Dissertation was to determine the phyllochron, the final leaf number (FLN) on the main stem (MS) and on simpodial branches of a cassava variety in different planting dates ia subtropical climate. The objective of Chapter II in this Dissertation was to characterize some development and growth parameters, and yield components of stem and tuber roots of a cassava variety in several planting dates in the Central Region of Rio Grande do Sul State. A field experiment was conducted in Santa Maria, RS, Brazil, with cassava variety FEPAGRO RS 13, in a 16,000 plants ha-1 plant density. Treatments were four planting dates (26 Sep. 2006, 18 Oct. 2006, 08 Nov. 2006, and 28 Nov. 2006) in a completely randomized design, with sampling in the plots. Weekly measures of leaf number in six plants per plot were done for determining the phyllochron and the final leaf number on the MS, first order (RS1) and second order (RS2) branches. The phyllochron (oC day leaf-1) on the MS, RS1 and RS2, and the thermal time for developmental phases were estimated using a base temperature of 14oC. Leaf area was calculated from weekly measured of length the largest lobule of individual leaves and the leaf área index (LAI) was calculated by the sum of the area of individual leaves divided by the area o fone plant (0.64 m2). Other growth variables were measured during the winter when plants were not growing and right before harvesting. At harvesting, fresh and dry yield of stems and tuber rootswere measured in six plants per plot. The phyllochron and FLN varied with planting date, and are not different among stems in the same branching (RS1 and RS2). The phyllochron increased in the sequence MS<RS1<RS3 while the FLN had an inverse trend, i.e., MS>RS1>RS3. Early plantings hastened the onset of starch storage in the roots and date of RS1 appearance in this cassava variety. Maximum LAI was the greatest in the earliest planting date (LAI=7.7), decreased in the following planting dates, and increased again for the latest planting date (LAI=7.4). Growth of cassava variety FEPAGRO RS 13 decreased as planting date was delayed, and stems withing the same branching (RS1 and RS2) have different growth. There was interaction between planting dates and stems for the variables final stem length and final stem diameter. Among brances, final stem diameter was greater in the first planting date. Final plant heigth was greater in the two earliest planting dates. Stem yield was greater in the earliest planting date, while tuber roots yield was not different among planting dates. / A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma planta nativa do Brasil e base de múltiplos produtos, incluindo o álcool. O Rio Grande do Sul detém uma pequena participação nacional na produção de mandioca, concentrada principalmente na região da Depressão Central. O objetivo do capítulo I dessa dissertação foi determinar o filocrono, o número final de folhas (NFF) na haste principal (HP) e nas ramificações simpodiais de uma variedade de mandioca em diferentes datas de plantio em condições de clima subtropical. O objetivo do capítulo II foi caracterizar alguns parâmetros de desenvolvimento, de crescimento e os componentes da produtividade de ramas e de raízes tuberosas de uma variedade de mandioca em várias datas de plantio na região da Depressão Central do Estado do Rio Grande do Sul. Um experimento de campo foi conduzido em Santa Maria, RS, com a variedade FEPAGRO RS 13, na densidade de 16.000 plantas ha-1. Os tratamentos foram quatro datas de plantio (26/09/2006, 18/10/2006, 08/11/2006 e 28/11/2006) no delineamento experimental inteiramente casualizado com amostragem na parcela. Para a determinação do filocrono e número final de folhas da HP, ramificações de primeira (RS1) e segunda (RS2) ordem, foram realizadas contagens semanais em seis plantas por parcelão. Foi estimado o filocrono (ºC dia folha-1) para HP, RS1 e RS2 e a soma térmica para as fases de desenvolvimento, considerando a temperatura base para esta variedade de mandioca de 14ºC. A área foliar foi calculada apartir de medidas quinzenais do comprimento do maior lóbulo das folhas de uma planta em cada parcelão e o índice de área foliar (IAF) verde foi calculado somando-se as áreas individuais das folhas e dividindo-se pela área de solo ocupada por uma planta (0,64 m2). As outras variáveis de crescimento foram medidas durante o repouso invernal antes da colheita. No momento da colheita foram coletadas as variáveis de produtividade da parte aérea (ramas) e das raízes tuberosas nas seis plantas marcadas de cada parcelão e após determinadas a matéria fresca e seca dessas variáveis. O filocrono e NFF variaram com as datas de plantio. Dentro das ramificações simpodiais RS1, RS2, o filocrono e o NFF não são diferentes entre as hastes. O filocrono aumentou na seqüência HP<RS1<RS2 e o NFF teve variação inversa HP>RS1>RS2. Plantios mais cedo aceleram o desenvolvimento até o início da acumulação de amido (IAA) e até a ramificação simpodial de primeira ordem (RS1) dessa variedade de mandioca. O IAF máximo foi maior para o plantio em 26/09/2006 (IAF=7,7) e decresceu nas duas próximas datas, sendo elevado para a última data de plantio 28/11/2006 (IAF= 7,4). O crescimento da mandioca variedade FEPAGRO RS 13 decresceu com o atraso na data de plantio, e dentro de cada ramificação RS1 e RS2 as hastes têm crescimento diferentes. Houve interação entre datas de plantio e hastes para a variável comprimento e não para a variável diâmetro final das hastes. Entre as ramificações, o diâmetro final dos ramos foi maior para a primeira data de plantio. A altura final de plantas foi maior para as duas primeiras datas de plantio. A produtividade de ramas foi maior na primeira data de plantio enquanto a produtividade de raízes tuberosas não diferiu entre as datas de plantio.

Bactérias endofíticas provavelmente desenvolveram uma relação com planta hospedeira através de processos coevolucionários, podendo influenciar de alguma forma na fisiologia da planta. Na literatura, há muitos relatos sobre espécies de Bacillus endofíticos, no entanto, poucos se referem a espécie B. thuringiensis (Bt). Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi isolar, identificar e caracterizar Bt de mandioca. Todos os isolados identificados como Bt produziram cristais pontuais e apenas um isolado, IIRAC22, produziu cristais amorfos maiores. Esse isolado apresentou genes cry4A, cry4B e cry10 e toxicidade a larvas de Aedes aegypti e Culex quinquefasciatus, evidenciando ser Bt var. israelensis. Todos os isolados produziram quitinase, sugerindo que elas podem ter ação controladora sobre fungos fitopatogênicos e insetos. Houve também produção de pectinase, enzimas envolvidas na penetração de planta hospedeira e estabelecimento como endófito. Esses Bt endofíticos podem levar ao desenvolvimento de produtos biotecnológicos para controle de insetos. / Endophytic bacteria probably developed a relationship with their plant host through coevoltionary processes what could influence in the physiology of the plant. In the literature, there are many reports about endophytic Bacillus species, however, few reports cite endophytic B. thuringiensis (Bt). Thus, the aim of the present work was to isolate, identify and characterize Bt from cassava. All the isolates identified as Bt were able to produce punctual crystals, but only one isolate, IIRAC22, produced large amorphous crystals. This isolate presented cry4A, cry4B and cry10 genes and toxicity against larvae of Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus, evidencing to be Bt var. israelensis. All the isolates produced quitinase, suggesting that they can control phytopathogeni fungi and insects. There was also pectinase production, enzyme involved in the penetration of plant hosts and establishment as endophytes. These endophytic Bt can take to the development of biotechnological products for the control of insect.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_Diss_Jonas_Francisco_Egewarth.pdf: 723125 bytes, checksum: 682d564ae8329cf87ce6675a399a243d (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study was conducted to evaluate the genetic diversity through quantitative and qualitative morphological characteristics in cassava cultivars used by farmers in western region of Paraná State. For both 24 cassava genotypes were collected, and they are subjected to experimental testing conducted in the municipality of Marechal Candido Rondon in the agricultural year 2012/2013. The field trial was implemented following the randomized complete block design with three replications in area situated 24 33 ' south latitude and 54 31' west longitude, and altitude of 420 m. The genetic diversity was performed with the qualitative characters (21 descriptors) and then quantitative (9 descriptors). After tabulating the data was performed obtaining the Euclidean distance matrix for the qualitative and quantitative characteristics for the Mahalanobis and then made up the clustering structure by Tocher methods, UPGMA and nearest neighbor for each array away, with the data quality characteristics also employed the method of Tocher optimization. For qualitative characteristics was found that genotypes Fécula Branca, Cascuda 6, Baianinha 2 and 3 were different from other genotypes of their varieties, existing variability among these varieties or specimens, these examples do not correspond to their respective manifolds. Genotypes Vermelha Uma Rama 1 and 2 were split in all methods, demonstrating that they have inter-variability, evaluated for quality characteristics, not being from the same genetic material. With the data of quantitative traits was found that the genotype of Fécula Branca 3 was different from the other genotypes of the same nomenclature. The other genotypes fécula branca presented in the same group, along with the genotypes of husky. Genotypes Vermelha Uma Rama 1 and 2 were split in all methods, demonstrating that they possess variability among themselves, the set of traits. The Baianinha 1 genotype was different from Baianinha genotypes 2 and 3, showing the existence of variation between them for traits / O presente trabalho foi conduzido para avaliar a diversidade genética através de características morfológicas quantitativas e qualitativas em cultivares de mandioca utilizadas por agricultores da região Oeste do Estado do Paraná. Para tanto foram coletados 24 genótipos de mandioca, sendo os mesmos submetidos a um ensaio experimental conduzido no município de Marechal Cândido Rondon, no ano agrícola 2012/2013. O ensaio de campo foi implantado seguindo o delineamento de blocos ao acaso com três repetições em área situada a 24o 33 de latitude Sul e 54o 31 de longitude Oeste, tendo altitude média de 420 m. A avaliação da diversidade genética foi realizada com os caracteres qualitativos (21 descritores) e depois com os quantitativos (9 descritores). Após a tabulação dos dados realizou-se a obtenção da matriz de distância euclidiana para as características qualitativas e de Mahalanobis para os quantitativos e, em seguida, realizou-se o agrupamento dos genótipos pelos métodos de Tocher, UPGMA e Vizinho mais próximo para cada matriz de distância, com os dados das características qualitativas também empregou-se o método de Otimização de Tocher. Pelas características qualitativas se verificou que os genótipos de Fécula Branca 6, Cascuda 3 e Baianinha 2 foram diferentes dos demais genótipos de suas variedades, existindo variabilidade dentre os exemplares destas variedades ou ainda, estes não correspondem a exemplares de suas respectivas variedades. Os genótipos Vermelha Uma Rama 1 e 2 foram agrupados separadamente em todos os métodos, evidenciando que os mesmos possuem variabilidade entre si, para as características qualitativas avaliadas, não sendo pertencentes ao mesmo material genético. Com os dados das características quantitativas se verificou que o genótipo de Fécula Branca 3, foi diferente dos demais genótipos de mesma nomenclatura. Os demais genótipos de fécula branca se apresentaram no mesmo grupo, juntamente aos genótipos de cascuda. Os genótipos Vermelha Uma Rama 1 e 2 foram agrupados separadamente em todos os métodos, evidenciando que os mesmos possuem variabilidade entre si, para o conjunto de características avaliadas. O genótipo Baianinha 1 foi diferente dos genótipos Baianinha 2 e 3, evidenciando a existência de variação entre os mesmos para as características avaliadas

A mandioca foi domesticada no sudoeste da bacia amazônica, e presentemente é o cultivo alimentício amazônico mais importante no mundo. Após a domesticação inicial pressões seletivas divergentes deram origem aos grupos de variedades de mandiocas mansas e bravas. A distribuição atual destes grupos é um tanto diferente ao longo da Amazônia, o que pode ser reflexo de padrões de dispersão distintos de variedades mansas e bravas ao longo da história da domesticação do cultivo. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade e estrutura genética, genômica e a filogeografia de mandiocas cultivadas por agricultores tradicionais ao longo dos principais rios da bacia amazônica brasileira. Análises filogenéticas de linhagens matrilineares foi realizada com base no polimorfismo de quatro marcadores microssatélites cloroplastidiais (cpSSR). A diversidade e estrutura genética foram avaliadas com 14 marcadores microssatélites nucleares (ncSSR), enquanto que a abordagem genômica foi realizada com base em 5.871 polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs). Foi observada considerável diferenciação [FST = 0,78 (cpSSR), 0,28 (ncSSR), e 0,37 (SNPs)] entre as variedades cultivadas e Manihot esculenta ssp. flabellifolia, o parente silvestre da mandioca. Não foram detectadas associações de haplótipos cpSSR com os grupos de variedades mansas e bravas ou com os rios. Apesar da ausência de padrões filogeográficos, as análises de agrupamento e estrutura genética com base nos três tipos de marcadores avaliados sugeriram que as variedades mansas e bravas são igualmente relacionadas à população silvestre. O segundo padrão mais importante de estruturação genética foi observado entre variedades mansas e bravas [FST = 0,08 (ncSSR) e 0,10 (SNPs)], no entanto houve um considerável grau de mistura entre variedades de ambos os grupos. Estes resultados, juntamente com a elevada variação genética observada dentro de variedades mansas e bravas são resultantes do manejo realizado por agricultores tradicionais ao longo da região amazônica. A ausência de padrões filogeográficos entre rios e regiões foi observada também com marcadores ncSSR e SNPs. Entretanto, quando a estrutura genética e genômica foi avaliada dentro das variedades mansas e bravas, alguns padrões contarstantes e tendências de estruturação entre rios foram observados. A ausência de padrões claros de estrutura genética e genômica entre diferentes rios não permitiu inferências sobre prováveis rotas de dispersão do cultivo a partir do seu centro de origem no sudoeste da Amazônia. No entanto, os padrões contrastantes de diferenciação genética e genômica dentro de variedades mansas e bravas podem estar associados a histórias de dispersão distintas para estes grupos de variedades de mandioca. Entre os locos genômicos, 658 SNPs estão possivelmente sob seleção positiva quando se considera a divergência entre variedades de mandioca cultivada e o parente silvestre. Destes, 202 SNPs podem estar especificamente associados com a seleção divergente entre variedades mansas e bravas. Estes locos podem estar em genes importantes para a domesticação inicial e seleção para características importantes do cultivo, e podem ser o ponto de partida para o melhor entendimento das bases genômicas da domesticação e diversificação da mandioca. / Manioc, or cassava, was domesticated in southwestern Amazonia, and is currently the most important staple crop in the world that originated there. After its initial domestication divergent selective pressures gave rise to the groups of sweet and bitter varieties. The current distribution of these groups is somewhat different across Amazonia, which may be due to distinct dispersal patterns of sweet and bitter varieties during the crop\'s domestication history. The aim of the present study was to evaluate genetic diversity and structure, genomics, and phylogeography of manioc cultivated by traditional farmers along the major rivers of Brazilian Amazonia. Phylogenetic analyses among matrilineages were performed based on the polymorphism of four chloroplastidial microsatellite markers (cpSSR). The evaluation of genetic diversity and structure were performed with 14 nuclear microsatellite markers (ncSSR), and a genomics approach was performed based on 5,871 single nucleotide polymorphism markers (SNPs). Considerable differentiation [FST = 0.78 (cpSSR), 0.28 (ncSSR), and 0.37 (SNPs)] was observed between cultivated varieties and Manihot esculenta ssp. flabellifolia, manioc\'s wild relative. No associations of cpSSR haplotypes with the groups of sweet and bitter varieties, nor with rivers were detected. Despite the lack of phylogeographic patterns, the analyses of genetic structure and relationships suggested that sweet and bitter varieties are equally related to wild populations. The second most important pattern of genetic structuring was observed between sweet and bitter varieties [FST = 0.08 (ncSSR) and 0.10 (SNPs)], although there was considerable overlap between groups. These results, combined with the high levels of genetic variability observed within sweet and bitter varieties, are due to the traditional management practices of smallholder farmers across Amazonia. The lack of phylogeographical patterns among rivers and regions were also observed with ncSSR and SNP markers. However, when the genetic and genomic structures were separately evaluated within sweet and bitter varieties, some contrasting patterns and tendencies of genetic structuring among the rivers was observed. The absence of clear patterns of genetic and genomic structure among different rivers did not permit inferences on probable routes of dispersal of the crop from its center of origin in southwestern Amazonia. Nevertheless, the contrasting patterns of genetic and genomic differentiation within sweet and bitter varieties may be associated with distinct dispersal histories for these groups of manioc varieties. Among the genomic loci, 658 SNPs are possibly under positive selection when considering the divergence between cultivated varieties of manioc and the wild relative. Of these, 202 SNPs may be specifically associated with divergent selection between sweet and bitter varieties. These loci may be located in genes important for initial domestication and selection for important characteristics of the crop, and may be a starting point for better comprehension of the genomic bases of manioc domestication and diversification.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855821 bytes, checksum: 6d8bae8483cfede1d15c93462d63e0e1 (MD5) Previous issue date: 2013-11-18 / The genetic diversity and estimates of genetic and phenotypic parameters, such as genetic and phenotypic variances, heritability coefficients, genetic and phenotypic correlation coefficients, have great importance in breeding programs, as they allow making decisions related to the choice of the parents and the most appropriate method and the traits should be selected in initial and advanced stages of program and also the weight that should be assigned to each characteristics, separately or in combination. The objective of this work was to study the genetic diversity among cassava genotypes from Mozambique through multivariate techniques, and to estimate genetic and phenotypic parameters and genetic correlations for the traits evaluated in genotypes, thus aiming to generate knowledge that will give grants of choice strategies for genetic crop breeding. An experiment was carried out on the experimental field of IIAM in Mogincual district, in Mozambique, in the 2011/12 agricultural year. A randomized block design with twenty-one genotypes planted in three replications was adopted. The following traits were evaluated: plant height (ALTPL), height of the first branch (ALTPR); biomass weight (BIOPA), roots number per plant (NURPL), fresh root yield (RENRA); commercial root production (PRACO), harvest index (INDCO) and dry matter content (MATES). Statistical analyzes were performed using GENES software. The following genetic parameters were estimated: phenotypic (&#963; 2f), genotypic (&#963;2g) and environmental (&#963;2e) variances, heritability (h2), genetic coefficient variance variance/experimental (CVg), the coefficient ratio between variance the (CVg/CVe), genetic phenotypic coefficient (rf) and genotypic (rg) correlations and expected gains from selection. Genetic divergence was expressed through multivariate statistical consisting through Mahalanobis distance grouping the genotypes by Tocher and UPGMA methods. In additional the graphical method for canonical variables was used. After estimating the diversity concludes that there is divergence between the genotypes and some can be selected to participate in breeding programs such as MzMg10/096, MzMg10/630, MzMg10/240, MzMg10/314 and MzMg10/162. The ratio between the CVg/CVe presented estimates above 1 for the all traits, except for INDCO and MATES. These same traits exhibited high values for heritability. It was possible to identify strong genetic correlations between the following traits, BIOPA vs. RENRA (0,85) and NURPL vs. RENRA (0,94). There is a higher probability of gains for fresh root yield through indirect selection of BIOPA and NURPL traits. The genotypic correlations were higher than the phenotypic correlations in all cases, indicating that genetic factors contributed more than the environment for correlations. / O conhecimento da diversidade genética e a estimativa de parâmetros genéticos e fenotípicos, tais como variâncias genéticas e fenotípicas, coeficientes de herdabilidade, coeficientes de correlação genética e fenotípica, têm importância grande em programas de melhoramento genético, pois possibilitam a tomada de decisões relacionadas com a escolha dos genitores e do método mais apropriado, os caracteres que devem ser selecionados em etapas iniciais e avançados de um programa e também o peso que deve ser atribuído a cada caráter, separadamente ou em conjunto. Objetivou-se com este trabalho estudar a divergência genética entre genótipos de mandioca, oriundos de Moçambique, através de técnicas multivariadas, além de estimar parâmetros genéticos e fenotípicos e correlações genéticas para as características avaliadas nos genótipos, visando assim, gerar conhecimentos que irão dar subsídios de escolha de estratégias para o melhoramento genético da cultura. Conduziu-se o experimento no campo experimental do IIAM, no distrito de Mogincual, Moçambique no ano agrícola 2011/12. Adotou-se o delineamento de blocos casualizados, com os vinte e um genótipos plantados em três repetições. Foram avaliados os seguintes caracteres: altura da planta (ALTPL); altura da primeira ramificação (ALTPR); peso da biomassa da parte aérea (BIOPA); número médio de raízes por planta (NURPL); produtividade de raízes tuberosas (RENRA); produção de raízes comerciais (PRACO); índice de colheita (INDCO) e teor de matéria seca (MATES). As análises estatísticas foram realizadas com auxílio do programa computacional GENES. Foram estimados os parâmetros genéticos: variâncias fenotípica (&#963;2f), genotípica (&#963;2g) e ambiental (&#963;2e), herdabilidade (h2), coeficiente de variância genética (CVg), razão coeficiente de variação genético/coeficiente da variação experimental (CVg/CVe), correlações fenotípica (rf) e genotípica (rg) e ganhos esperados com seleção. A divergência genética foi expressa por meio da estatística multivariada consistindo por meio da distância generalizada de Mahalanobis, agrupar os genótipos pelos métodos de otimização de Tocher, UPGMA e dispersão gráfica por variáveis canônicas. Após a estimativa da diversidade conclui-se que há divergência genética entre os genótipos estudados, podendo-se selecionar alguns para participarem de fases seguintes de melhoramento, caso dos genótipos MzMg10/096, MzMg10/630, MzMg10/240, MzMg10/314 e MzMg10/162. A razão entre os coeficientes de variação genético e ambiental foi maior que a unidade para 6 das 8 características avaliadas. Essas mesmas características exibiram valores elevados para a herdabilidade. Foi possível identificar correlação genotípica alta entre os caracteres BIOPA vs. RENRA (0,85) e NURPL vs. RENRA (0,94). Existe maior probabilidade de ganhos para a produtividade de raízes tuberosas pela seleção indireta dos caracteres BIOPA e NURPL. As correlações genotípicas foram maiores do que as correlações fenotípicas em todos os casos, demonstrando que os fatores genéticos contribuíram mais do que os ambientais para as correlações.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cassava (Manihot esculenta Crantz) is an important crop in several regions of Brazil for having good agronomic performance in soils with low fertility and low water availability. Mathematical models adapted and tested in different environmental conditions are tools to describe the interactions between plant and environment. The objective of this study was to simulate the leaf number (LN) with two mathematical models, one that considers the linear effect and one that considers the nonlinear effect of air temperature on leaf appearance on the stems of cassava. Considering two versions in each model, one version uses the daily mean temperature (Tmean) and the other uses the daily minimum and maximum temperature (Tmm).The linear model is the model that uses the concept of phyllochron and nonlinear model is the Wang; Engel (WE) model. Model coefficients were estimated from a data set of accumulated number leaves, on the main stem and on the sympodial first and second order branching (HP, RS1 and RS2) of the variety of cassava "Fepagro RS 13", collected in experiments conducted on the field area, Crop Science Department, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil, in the growing seasons 2005/2006 and 2007/2008.The evaluation of the models was performed with independent data collected in the same location in the growing seasons 2006/2007, 2008/2009, 2009/2010 and 2010/2011, with different rainfall availability. The WE model provided the best estimate of leaf number in cassava, with a root mean square error (RMSE) of 3.2 and 3.5 leaves, compared with the phyllochron model with 3.7 and 4.4 leaves for LN general utilizing temperature versions Tmean and Tmm, respectively. Among the versions of the models, for simplicity the versions that uses Tmean can be used, but in warmer regions the version that uses the daily minimum and maximum temperature (Tmm) is suggested. / A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma cultura importante em várias regiões do Brasil, por ter desempenho agronômico satisfatório em solos com baixa fertilidade e baixa disponibilidade hídrica. Modelos matemáticos adaptados e testados em diferentes condições ambientais são ferramentas que permitem descrever as interações entre a planta e o ambiente. Neste estudo objetivou-se simular a emissão do número de folhas (NF) com dois modelos matemáticos, um que considera o efeito linear e outro que considera o efeito não linear da temperatura do ar sobre o aparecimento de folhas nas hastes da mandioca, considerando duas versões de cada modelo, uma versão com a temperatura média diária do ar (Tmed) e outra com a temperatura mínima e máxima do ar (Tmm). O modelo linear é o modelo que utiliza o conceito do filocrono e o não-linear é o modelo de Wang; Engel (WE). Para estimar os coeficientes dos modelos foi usado um conjunto de dados de número de folhas acumuladas, na haste principal e na ramificação simpodial de primeira e segunda ordem (HP, RS1 e RS2) da variedade de mandioca FEPAGRO RS 13 , coletados em experimentos conduzidos na área experimental do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria, RS, nos anos agrícolas 2005/2006 e 2007/2008 (em duas datas de plantio). A avaliação dos modelos foi realizada com dados independentes coletados no mesmo local nos anos agrícolas de 2006/2007, 2008/2009, 2009/2010 e 2010/2011, os quais tiveram distintas disponibilidades de precipitação pluviométrica. O modelo de WE proporcionou melhor estimativa para o número de folhas em mandioca, com valor de raiz do quadrado médio do erro de 3,2 e 3,5 folhas, comparado com o modelo do filocrono com 3,7 e 4,4 folhas para NF geral usando as versões de temperatura Tmed e Tmm, respectivamente. Entre as versões dos dois modelos, por simplicidade pode-se usar a versão que usa a Tmed, mas em regiões mais quentes sugere-se usar a versão que usa a temperatura mínima e máxima diárias do ar (Tmm).

Bactérias endofíticas provavelmente desenvolveram uma relação com planta hospedeira através de processos coevolucionários, podendo influenciar de alguma forma na fisiologia da planta. Na literatura, há muitos relatos sobre espécies de Bacillus endofíticos, no entanto, poucos se referem a espécie B. thuringiensis (Bt). Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi isolar, identificar e caracterizar Bt de mandioca. Todos os isolados identificados como Bt produziram cristais pontuais e apenas um isolado, IIRAC22, produziu cristais amorfos maiores. Esse isolado apresentou genes cry4A, cry4B e cry10 e toxicidade a larvas de Aedes aegypti e Culex quinquefasciatus, evidenciando ser Bt var. israelensis. Todos os isolados produziram quitinase, sugerindo que elas podem ter ação controladora sobre fungos fitopatogênicos e insetos. Houve também produção de pectinase, enzimas envolvidas na penetração de planta hospedeira e estabelecimento como endófito. Esses Bt endofíticos podem levar ao desenvolvimento de produtos biotecnológicos para controle de insetos. / Endophytic bacteria probably developed a relationship with their plant host through coevoltionary processes what could influence in the physiology of the plant. In the literature, there are many reports about endophytic Bacillus species, however, few reports cite endophytic B. thuringiensis (Bt). Thus, the aim of the present work was to isolate, identify and characterize Bt from cassava. All the isolates identified as Bt were able to produce punctual crystals, but only one isolate, IIRAC22, produced large amorphous crystals. This isolate presented cry4A, cry4B and cry10 genes and toxicity against larvae of Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus, evidencing to be Bt var. israelensis. All the isolates produced quitinase, suggesting that they can control phytopathogeni fungi and insects. There was also pectinase production, enzyme involved in the penetration of plant hosts and establishment as endophytes. These endophytic Bt can take to the development of biotechnological products for the control of insect.