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No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 240857 bytes, checksum: 3f9c86d66de4b1f6bcf6c09ccae2d966 (MD5) Previous issue date: 2008-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to difficulties in the performance of the phenotypic selection for the resistance to the soybean cyst nematode (NCS), the need to implant the marker-assisted selection to this pathogen, and the little knowledge about the genetic diversity of the resistant cultivars developed by the Brazilian breeding programs, the objectives of this work were (1) to use marker-assisted selection strategies to evaluate the efficiency of the selection of the QTL (Quantitative trait loci) near microsatellites of the linkage groups (GL) G and A2 in populations come from the crossing between isolines from the cultivars CD201 and Vmax and (2) to evaluate the genetic diversity in NCS resistant soybean cultivars developed by six Brazilian breeding programs and in sources of resistance to NCS, by means of QTL near microsatellites, which give resistance to the pathogen. As to the first objective, seven F5 populations were selected based on the microsatellite marker polymorphism of GL G and A2. These populations were phenotypically evaluated as to the resistance to the race 3 of the NCS (HG type 5.7). Families F6:7 of the populations selected by the GL A2 were susceptible and those selected by the GL G and A2 achieved four resistant families and four moderately resistant families, thus demonstrating that the QTL of greater effect of the GL A2 is not present in the source of resistance of the present study. The microsatellites of the GL G presented high selection efficiency and can be used with success in the assisted selection for the resistance to race 3 and in populations come from Vmax. As to the second objective, 36 genotypes were used, including Brazilian resistant cultivars and original genotypes (sources of resistance to NCS and the cultivar Lee, used as a standard of susceptibility). 24 QTLs near microsatellites were used of NCS resistance present in the linkage groups G, A2, D2, E, J and M. The genetic diversity of each microsatellite was evaluated by the polymorphism index content (PIC) and by the average dissimilarity of a genotype in relation to the other genotypes evaluated. Genotype grouping analyses were carried out by the Tocher method and graphic dispersion. A total of 77 alleles, with an average of 3.2 alleles per locus, was achieved for the 36 cultivars. The PIC varied from 0.11 to 0.71, with an average of 0.36. A greater number of alleles were found in the original sources, in comparison to the commercial varieties. The GL D2 was very important in the discrimination of genotypes which are resistant and moderately resistant to the race 14. The genetic basis as to the NCS resistance in the commercial variety developed by the Brazilian breeding programs is very narrow, and it is necessary to increase the diversity of the genes used, by introducing different accesses. / Diante da dificuldade na realização da seleção fenotípica para a resistência ao nematóide de cisto da soja (NCS), da necessidade da implantação da seleção assistida por marcadores a este patógeno e do pouco conhecimento da diversidade genética das cultivares resistentes desenvolvidas pelos programas de melhoramento do Brasil, este trabalho teve como objetivos: (1) utilizar estratégias de seleção assistida por marcadores para avaliar a eficiência de seleção de microssatélites próximos a QTLs (Quantitative trait loci) dos grupos de ligação (GL) G e A2 em populações originadas do cruzamento entre isolinhas derivadas das cultivares CD201 e Vmax; e (2) avaliar a diversidade genética entre cultivares de soja resistentes ao NCS desenvolvidas por seis programas de melhoramento do Brasil e entre fontes de resistência ao NCS, por meio de marcadores microssatélites próximos a QTLs que conferem resistência ao patógeno. Em relação ao primeiro objetivo, foram selecionadas sete populações F5 com base no polimorfismo de marcadores microssatélites dos GL G e A2, as quais foram avaliadas fenotipicamente quanto à resistência à raça 3 do NCS (HG tipo 5.7). Famílias F6:7 das populações selecionadas pelo GL A2 foram suscetíveis, e as selecionadas pelos GL G e A2 tiveram quatro famílias resistentes e quatro moderadamente resistentes, evidenciando que o QTL de efeito maior do GL A2 não está presente na fonte de resistência do presente estudo. Os microssatélites do GL G apresentaram alta eficiência de seleção e podem ser utilizados com sucesso na seleção assistida para a resistência à raça 3 e em populações derivadas de Vmax. Em relação ao segundo objetivo, foram utilizados 36 genótipos, incluindo cultivares resistentes do Brasil e genótipos originais (fontes de resistência ao NCS e a cultivar Lee, utilizada como padrão de suscetibilidade). Foram utilizados 24 microssatélites próximos aos QTLs de resistência ao NCS presentes nos grupos de ligação (GL) G, A2, D2, E, J e M. A diversidade genética de cada loco microssatélite foi avaliada pelo conteúdo da informação de polimorfismo (PIC) e pela dissimilaridade média de um genótipo em relação aos demais genótipos avaliados. Foram realizadas análises de agrupamento dos genótipos pelo método de Tocher e dispersão gráfica. Um total de 77 alelos, com uma média de 3,2 alelos por loco, foi obtido para as 36 cultivares. O PIC variou de 0,11 a 0,71, com uma média de 0,36. Entre as fontes originais encontrou-se um número de alelos maior que entre as variedades comerciais. O GL D2 foi muito importante na discriminação entre genótipos resistentes e moderadamente resistentes à raça 14. A base genética quanto à resistência ao NCS nas variedades comerciais desenvolvidas pelos programas de melhoramento no Brasil é muito estreita, sendo necessário aumentar a diversidade de genes utilizados, por meio da introdução de diferentes acessos.

Um componente considerado crítico para o manejo bem sucedido de populações silvestres é a manutenção da variação genética. No intuito de avaliar a magnitude e a distribuição da variabilidade genética existente em populações de Caiman latirostris, nove populações distribuídas ao longo do eixo latitudinal da distribuição da espécie no Brasil e uma população em cativeiro foram estudadas com auxílio de onze locos microssatélites. A diversidade gênica média (He=h) e a heterozigosidade média observada (Ho) apresentaram valores elevados, 0,628 e 0,567, respectivamente, denotando existência de elevada variabilidade genética para esta espécie nas regiões de estudo. A população paulista mesmo estando na zona intermediária de distribuição geográfica no Brasil não possui a maior variabilidade genética. O valor FST estimado foi 0,270 e o RST foi 0,342. Ambas as medidas de diferenciação entre as populações foram significativas (P<0,05). As altas estimativas de FST e RST sugerem a ausência ou fluxo gênico restrito entre essas populações, exceção feita entre as populações de Natal (RN) e João Pessoa (PB), onde não houve diferenciação significativa entre as populações, sugerindo assim que há fluxo gênico entre elas, fato confirmado pelo coeficiente de parentesco. Pôde-se concluir neste trabalho que a distância genética entre a população do litoral é afetada pela existência da Serra do Mar como barreira geográfica pelo fato desta população apresentar as maiores diferenciações genéticas e não se agrupar a nenhuma população pelo método de agrupamento UPGMA, mesmo estando próxima das populações paulista. A distância genética entre as populações parece não acompanhar a distância geográfica, em termos de gradiente latitudinal (r=0,206). Entretanto quando retiramos a população da Ilha do Cardoso esta correlação aumenta significativamente (r=0,540), indicando haver um certo padrão espacial da variabilidade genética entre as populações. O coeficiente médio de parentesco foi baixo entre e dentro das populações estudadas. Com estes resultados podemos começar a entender a dinâmica e estrutura social de populações de Caiman latirostris, e quanto mais se compreende sobre a biologia destes animais mais precisa serão decisões visando condições que permitam a existência continua da espécie. / A component considered critical for the managment well succeed of wild populations it is the maintenance of genetic variation. In the intention of evaluating the extend and the distribution of the existent genetic variability in populations of Caiman latirostris, nine populations distributed along the latitudinal axis of the distribution of the species in Brazil and a population in captivity they were studied with aid of eleven locos microsatellite. The genic mean diversity (He=h) and the observed mean heterozygosity (Ho) across all loci for all populations ranged from 0,628 and 0,567, respectively, denoting existence high genetic variability. The population from São Paulo being in the intermediate zone of geographical distribution in Brazil doesn't possess the largest genetic variability. The value dear FST was 0,270 and RST it was 0,342. Both differentiation measures among the populations were significant (P < 0,05). The higher estimates of FST and RST suggested a absence or low gene flow among those populations, exception done between the populations of Natal (RN) and João Pessoa (PB), where there was not significant differentiation among the populations, suggesting a gene flow pattern among them, fact confirmed by the related coefficient. It could be concluded in this work that the genetic distance among the population of the coast is affected by the existence of the Mountain of the Sea as geographical barrier for the fact of this population to present the largest genetic differentiations and not to group the any population for the grouping method UPGMA, same being close of the populations from São Paulo. The genetic distance among the populations seems not to accompany the geographical distance, in terms of latitudinal gradient (r=0,206). However when we removed the population of Cardoso's Island this correlation it increases significantly (r= 0,540), indicating there to be a certain space pattern of the genetic variability among the populations. The medium coefficient of related was low among and inside of the studied populations. With these results we can begin to understand the dynamics and it structures social of populations of Caiman latirostris.

O objetivo do mapeamento de QTL (Quantitative Trait Loci ) e identificar sua posição no genoma, isto e, identificar em qual cromossomo esta e qual sua localização nesse cromossomo, bem como estimar seus efeitos genéticos. Uma vez que as localizações dos QTL não são conhecidas a priori, marcadores são usados frequentemente para auxiliar no seu mapeamento. Alguns marcadores podem estar altamente ligados a um ou mais QTL e, dessa forma eles podem mostrar uma alta associação com a característica fenotípica. O efeito genético do QTL e os valores fenotípicos de uma característica quantitativa são normalmente descritos por um modelo linear. Uma vez que as localizações dos QTL não são conhecidas a priori, marcadores são utilizados para representá-los. Em geral, e utilizado um numero grande de marcadores. Esses marcadores são utilizados no modelo linear para proceder ao processo de associação; dessa forma o modelo especificado contem um numero elevado de parâmetros a serem estimados. No entanto, e esperado que muitos destes parâmetros sejam não significativos, necessitando de um tratamento especial. Na estimação bayesiana esse problema e tratado por meio da estrutura de distribuições a priori utilizada. Um parâmetro que e esperado assumir o valor zero (não significativo) e naturalmente especificado por meio de uma distribuição que coloque um peso maior no zero, encolhimento bayesiano. Neste trabalho e proposta a utilização de dois modelos que utilizam distribuições a priori de encolhimento. Um dos modelos esta relacionado com o uso da distribuição a priori Laplace (Lasso bayesiano) e o outro com a Horseshoe (Estimador Horseshoe). Para avaliar o desempenho dos modelos na determinação da associação entre marcadores e QTL, realizou-se um estudo de simulação. Foi analisada a associação entre marcadores e QTL utilizando três características fenotípicas: produção de grãos, altura da espiga e altura da planta. Comparou-se os resultados obtidos neste trabalho com analises feitas na literatura na detecção dos marcadores associados a essas características. A implementação computacional dos algoritmos foi feita utilizando a linguagem C e executada no pacote estatístico R. O programa implementado na linguagem C e apresentado e disponibilizado. Devido a interação entre as linguagens de programação C e R, foi possível executar o programa no ambiente R. / The objective of the mapping of quantitative trait loci (QTL) is to identify its position in the genome, ie, identify which chromosome is and what is its location in the chromosome, as well as to estimate their genetic eects. Since the location of QTL are not known a priori, markers are often used to assist in it mapping. Some markers may be closely linked to one or more QTL, and thus they may show a strong association with the phenotypic trait. The genetic eect of QTL and the phenotypic values of a quantitative trait are usually described by a linear model. Since the QTL locations are not known a priori, markers are used to represent them. Generally is used a large number of markers. These markers are used in the linear model to make the process of association and thus the model specied contains a large number of parameters to be estimated. However, it is expected that many of these parameters are not signicant, requiring a special treatment. In Bayesian estimation this problem is treated through structure priori distribution used. A parameter that is expected to assume the value zero (not signicant) is naturally specied by means of a distribution that put more weight at zero, bayesian shrinkage. This paper proposes the use of two models using priori distributions to shrinkage. One of the models is related to the use of priori distribution Laplace (bayesian Lasso) and the other with Horseshoe (Horseshoe Estimator). To evaluate the performance of the models to determine the association between markers and QTL, we performed a simulation study. We analyzed the association between markers and QTL using three phenotypic traits: grain yield, ear height and plant height. We compared the results obtained in this study with analyzes in the literature on the detection of markers associated with these characteristics. The computational implementation of the algorithms was done using the C language and executed the statistical package R. The program is implemented in C languages presented and made available. Due to the interaction between the programming languages C and R, it was possible execute the program in the environment R.

A couve-flor está entre as folhosas mais produzidas na região do Cinturão Verde de São Paulo. A planta apresenta alto valor nutricional para os consumidores e relevante importância econômica e social para os agricultores. Em campos comerciais, têm sido observadas plantas exibindo sintomas de enfezamento e deformação da inflorescência, além da necrose dos vasos condutores. A doença foi denominada de enfezamento e a sua incidência e severidade têm se tornado mais intensas nos últimos anos, afetando a produção e levando ao abandono do cultivo. O quadro sintomatológico levantou a suspeita de que a doença pudesse estar sendo causada por fitoplasmas. Desta forma, este trabalho teve como objetivos detectar e identificar os fitoplasmas associados às plantas doentes de couve-flor, demonstrar a sua patogenicidade, buscar possíveis insetos vetores do agente patogênico e analisar a distribuição espacial da doença no campo. Amostras de plantas coletadas na região do Cinturão Verde ou enviadas de outras localidades tiveram o DNA total extraído e submetido a reações de PCR. A amplificação de fragmentos genômicos de 1,2 kb evidenciaram a presença de fitoplasmas nos tecidos de 66% das plantas sintomáticas. A detecção de fitoplasmas em plantas assintomáticas revelou a ocorrência de infecção latente e que plantas sem sintomas aparentes podem ser portadoras do patógeno. O emprego de PCR com primers específicos, análises convencionais e virtuais de RFLP e análise filogenética permitiram a identificação de fitoplasmas afiliados aos grupos 16SrIII-J, 16SrXIII e 16SrXV-A, com predominância para a ocorrência do grupo 16SrIII. Secções histológicas feitas à mão da região vascular de plantas de couve-flor doentes observadas em microscópio de luz revelaram que a região do floema apresentava-se escurecido e com início de degeneração celular. Fitoplasmas do grupo 16SrXIII foram encontrados em cigarrinhas da espécie Balclutha hebe coletadas em campo cultivado com couve-flor. Estes insetos foram utilizados em experimentos de transmissão e foram capazes de inocular fitoplasmas em plantas sadias de couve-flor e vinca. A transmissão também ocorreu a partir de plantas doentes de couve-flor para plantas sadias de vinca, através do emprego da planta parasita cuscuta. Análise epidemiológica da doença foi feita em dez campos de cultivo de couve-flor, localizados no município de Sorocaba-SP. Análises do índice de dispersão, lei de Taylor modificada e áreas isopatas evidenciaram que plantas de couveflor com sintomas de enfezamento encontraram-se agregadas no campo, e que os focos da doença tinham início nos bordos da cultura. O presente trabalho demonstrou que o enfezamento da couve-flor está associado aos fitoplasmas, os quais podem estar sendo transmitidos por cigarrinhas, sendo que, em termos epidemiológicos, a doença tem padrão agregado de distribuição no campo. / Cauliflower is among the most produced vegetable in the region of the Green Belt of Sao Paulo State. It has high nutritional value and relevant social and economic importance for farmers. In commercial fields, it has been observed plants exhibiting symptoms of stunting, deformation of the inflorescence and conductive vessel necrosis. The disease was named cauliflower stunt and its incidence and severity have become more intense in the past years, the production is being affected and the field is abandoned by the growers. The symptomatology raised the suspect that the disease could be caused by phytoplasmas. Thus, this study aimed to detect and identify phytoplasmas associated to diseased cauliflowers, demonstrate its pathogenicity, look for possible insect vectors of the pathogen and analyse the spatial distributions of disease in the field. Plant samples collected in the region of the green belt or sent from other locations had the total DNA extracted and subjected to PCR reactions. Amplification of genomic fragments of 1.2 kb revealed the presence of phytoplasmas in 66% of the symptomatic plants. The detection of phytoplasmas in asymptomatic plants revealed the occurrence of latent infection and that plants without visible symptoms may be infected. The use of specific primers, conventional and virtual RFLP analysis and phylogenetic analysis allowed the identification of phytoplasmas affiliated to 16SrIII-J, 16SrXIII and 16SrXV-A groups, and predominantly the occurrence of 16SrIII group. Histological sections made by hand of the vascular region of symptomatic cauliflower were observed under light microscope and revealed that the phloem was darkened and with beginning of cellular degeneration. The 16SrXIII phytoplasma was found in Balclutha hebe from cauliflower field. These insects were used in experiments and were able to transmit phytoplasmas to healthy cauliflower and periwinkle. The transmission also occurred from diseased cauliflower to healthy periwinkle through the parasitic plant dodder. Epidemiological analysis of the disease was made in ten plots of cauliflower, located in Sorocaba, SP. Dispersion index, modified Taylors law and isopath areas analysis showed that cauliflower plants with symptoms of stunting were aggregated in field and initial foci were at the edge of the plot. This study demonstrated that cauliflower stunt is associated with phytoplasmas, that may be being transmitted by insects (Homoptera) and, in epidemiological terms, the diseased plants show aggregated pattern of distribution in the field.

Os amarelos estão associados a fitoplasmas, procariotos pertencentes à classe Mollicutes que não possuem parede celular e habitam o floema de plantas. Os danos causados pelas doenças de etiologia fitoplasmática são relevantes e podem ocorrer em diversas espécies economicamente importantes. Em videira, pesquisas realizadas em várias partes do mundo têm relatado a presença das doenças do tipo “amarelo”, porém, no Brasil, estas doenças ainda não foram relatadas para esta cultura. Em vinhedos comerciais localizados nos Estados de São Paulo e Paraná têm sido observadas plantas com sintomas semelhantes àqueles provocados por fitoplasmas em outros países. Estes sintomas têm sido caracterizados por amarelecimento e ou avermelhamento foliar, necrose do limbo e rachaduras nas nervuras principais. Com o objetivo de detectar e identificar molecularmente fitoplasmas associados a estes tipos de sintomas, folhas e ramos foram amostrados a partir de plantas sintomática e assintomáticas. A detecção foi conduzida com PCR duplo usando-se os iniciadores R16 mF1/mR2 ou P1/P7 na primeira reação e R16 F2n/R2 na segunda reação. A identificação foi realizada através de PCR duplo com iniciadores específicos e análises de RFLP com as enzimas de restrição AluI, RsaI, KpnI, MseI, HhaI, HpaII, HinfI e MboI. Em 23 plantas amostradas, fitoplasmas foram detectados em 10 delas, através da amplificação do 16S rDNA, visualizado em gel de agarose na forma de bandas de 1,2Kb. A identificação por PCR demonstrou que os fitoplasmas associados ao amarelo da videira pertenciam aos grupos 16SrI e 16SrIII. As análises dos perfis eletroforéticos obtidos com o uso da técnica de RFLP revelaram a presença de fitoplasmas afiliados ao subgrupo 16SrI-B. A constatação de fitoplasmas pertencentes a estes dois grupos nas plantas amostradas demonstraram a ocorrência da doença conhecida como amarelo da videira nos Estados de São Paulo e Paraná. As pesquisas desenvolvidas neste trabalho vêm contribuir para aumentar os conhecimentos sobre o papel e a diversidade dos fitoplasmas no agroecossistema brasileiro. / Yellows diseases are associated with phytoplasmas, wall-less prokaryotes, inhabitant of phloem vessels. Damage caused by these diseases are relevant for some important cultivated botanical species. Grapevine yellows diseases have been observed in several areas of the world, but in Brazil the presence of these diseases had not been reported yet. In vineyards located in São Paulo and Paraná States, plants exhibiting symptoms similar those observed in grapevines from other countries have been observed. The symptoms were characterized by yellowing or redding of leaf blade and ribs, leaf blade necrosis and main ribs fissures. In order to detect and identify phytoplasmas associated with those kind of symptoms, leaves and stems were sampled from symptomatic and asymptomatic plants. The phytoplasma detection was conducted with nested PCR using the primer pairs R16mF1/mR2 or P1/P7 for first reaction and 16 F2n/R2 for second reaction. The identification was carried out by nested PCR with group-specifc primer pairs and RFLP analyses with enzymes AluI, RsaI, KpnI, MseI, HhaI, HpaII, HinfI and MboI. From a total of 23 samples analysed, phytoplasmas were detected in 10 of them, through amplification of the 16S rDNA, visualized through a 1.2Kb band in agarose gel. The identification by PCR demonstrated that phytoplasmas associated with grapevine yellow belong to 16SrI and 16SrIII groups. Analyses of electrophoretic profiles revealed the presence of phytoplasmas affiliated to 16SrI-B subgroup. The presence of phytoplasmas belonging to these two groups in the sampled plants demonstrated the occurrence of yellow disease in grapevine in São Paulo and Paraná States. The investigation conducted in the present work contributed to the knowledgement of the role and the diversity of phytoplasmas in Brasilian ecosystem.

Reprodutibilidade, sensibilidade e controle de qualidade são essenciais em identificação humana pelos ácidos nucléicos exigindo uma referência que seja estável a temperatura ambiente e que monitore todo procedimento de manipulação da amostra. O estudo se propõe a construção de referências alélicas com plasmídeos recombinantes de 13 loci de STRs recomendados pelo CODIS-CSF1PO, FGA, TH01, TPOX, vWA, D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179, D13S317, D16S539, D18S51 e D21S11. Os ácidos nucléicos foram extraídos de amostras de sangue ou saliva, com caracterização das STRs pela PCR e análise de fragmento. Os fragmentos dos diferentes alelos foram clonados em plasmídeos pGEM-T. Estes clones foram avaliados, utilizando-se dois sistemas comerciais. Obteve-se amplificações dos alelos das STRs D3S1358, TH01, D21S11, D5S818, D13S317 e VWA pelo PowerPlex&#174;16 e D18S51, D21S11, D3S1358, D5S8181, D8S1179, TH01 e TPOX pelo AmpFLSTR&#174;IdentifilerTM. A referência alélica com plasmídeos recombinantes foi construída e devidamente caracterizada demonstrando o seu potencial de aplicação como controle positivo. / Reproducibility, sensibility and quality control are essentials in DNA human identification, requiring a stabile ambient temperature reference that monitors all procedures of samples manipulation. This study propose allelic reference construction, that will be useful as externai positive control for 13 CODIS STRs - CSF1PO, FGA, TH01, TPOX, vWA, D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179, D13S317, D16S539, D18S51, e D21S11. The nucleic acid was extracted from saliva or blood samples and enabling PCR-based typing and fragment analysis. Differents alleles founded were cloned into pGEM-T easy vector plasmids. The clones were analyzed using two commercial systems. The STRs D3S1358, TH01, D21S11, D5S818, D13S317 and VWA were amplified by PowerPlex&#174;16, and D18S51, D21S11, D3S1358, D5S8181, D8S1179, TH01 and TPOX by AmpFLSTR&#174;IdentifilerTM. The allelic reference with recombinants plasmids was constructed and. duly characterized, and the positive control potential application was demonstrated.

Os programas de melhoramento da cana-de-açúcar demandam aproximadamente 12 anos para a obtenção de um novo cultivar. Assim, os marcadores moleculares podem ser usados como uma ferramenta valiosa, uma vez que possibilitamo estudo da arquitetura genética de caracteres quantitativos, ajudando a reduzir este tempo. Embora a cana-de-açúcar seja uma cultura perene, para a qual o desempenho genotípico é avaliado através de ensaios estabelecidos ao longo de diferentes locais e cortes, a maior parte dos estudos de mapeamento de QTLs ignora a existência de interação entre QTLs, corte e local (QTL × H × L). Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma estratégia que foi desenvolvida para a detecção de QTLs em cana-de-açúcar, com base em modelos mistos e mapeamento por intervalo, considerando diferentes estruturas de (co)variância que permitem supor heterogeneidade de variâncias genéticas e existência de correlações genéticas entre cortes e locais. A metodologia de modelos mistos foi aplicada aos dados de uma população segregante obtida a partir do cruzamento entre dois cultivares pré-comerciais de cana-de-açúcar, constituída por 100 indivíduos avaliados em dois locais (Piracicaba e Jaú, SP, Brasil) e em três cortes para produção (toneladas de cana por hectare, TCH), produção de açúcar (toneladas de Pol por hectare, TPH), porcentagem de fibra e Pol (teor de sacarose). A análise fenotípica resultou na seleção do modelo não-estruturado, que assume heterogeneidade de variâncias e existência de correlação genética específica para cada combinação de corte e local, para todos os caracteres avaliados. Na análise de mapeamento, foram detectados 50 QTLs, incluindo 14 QTLs para TCH, 15 para TSH, 10 para Pol e 11 para Fibra. Além disso, os resultados mostram que os efeitos das interações entre QTL e corte (QTL × H), QTL e local (QTL × L) e QTL, corte e local (QTL × H × L) foram importantes para todos os caracteres avaliados. Do total de QTLs identificados, 33 (66 %) apresentaram algum tipo de interação e apenas 17 (34 %) mostraram mesmo efeito entre as diferentes combinações de corte e local. Estes resultados fornecem informações importantes para o entendimento da base genética de caracteres quantitativos relacionados com produção e teor de sacarose em cana-de-açúcar. / Sugarcane breeding programs take at least twelve years to develop new commercial cultivars. Thus, molecular markers can be used as a valuable tool since they offer the possibility to study the genetic architecture of quantitative traits, helping to reduce this time. Although the performance of genotypes in sugarcane breeding programs has been evaluated across a range of locations and harvest years, since sugarcane is a perennial crop, many of the QTL detection methods ignore QTL by harvest by location interaction (QTL × H × L). In this work, a strategy for QTL detection in sugarcane was developed, based on mixed models and interval mapping, considering different (co)variance structures for the modeling of heterogeneous genetic variances and genetic correlations between harvests and locations. The mixed model approach was applied to a data set provided by a segregating population developed from a cross between two pre-commercial Brazilian cultivars, consisted of 100 individuals planted in two locations in 2003 (Piracicaba and Jaú, SP, Brazil) and evaluated in the first, second and third subsequent harvest years for cane yield (tonnes of cane per hectare, TCH), sugar yield (tonnes of sugar per hectare, TSH), fiber percent and Pol (sucrose content). Phenotypic analysis provided the selection of the unstructured model, which allows the assumption of heterogeneity of variance and presence of a specific genetic correlation for each combination of harvest and location. In the QTL mapping procedure, 50 QTLs were detected, including 14 QTLs for TCH, 15 for TSH, 10 for Pol and 11 for Fiber. In addition, the results show that QTL by harvest (QTL × H), QTL by location (QTL × L) and QTL by harvest by location (QTL × H × L) interaction effects were important for all evaluated traits. From the total of QTLs identified, 33 (66%) had some interaction and only 17 (34%) showed stable effects across the different combinations of harvest and location. These results can provide useful information to understand the genetic control of complex traits related with sugarcane production and sucrose content.

Dados coletados de experimentos de melhoramento geralmente contêm observações fenotípicas para vários caracteres avaliados em múltiplos ambientes. Especificamente para cana-de-açúcar, medidas repetidas são obtidas para cana-planta e uma ou mais socas. Tal cenário presta-se naturalmente ao uso de modelos mistos para modelagem de variâncias genéticas heterogêneas e correlações entre caracteres, locais e cortes. Essa abordagem também nos permite incluir informações de marcadores moleculares, auxiliando no entendimento da arquitetura genética dos caracteres quantitativos através do mapeamento de QTLs. Este trabalho teve como objetivo detectar QTLs e interação QTL por ambiente pelo método do Mapeamento de Múltiplos Intervalos, o qual também permite a inclusão de epistasia no processo de busca. Nossa população de mapeamento foi composta por 100 indivíduos oriundos de um cruzamento biparental entre os cultivares brasileiros pré-comerciais SP80-180 e SP80-4966, avaliados em duas localidades (Piracicaba e Jaú, SP, Brasil) e três anos (2004 a 2006) para percentual de fibra, conteúdo de sacarose (POL) e toneladas de cana por hectare (TCH). Um mapa genético com 96 grupos de ligação cobrindo 2468,14 cM já estava disponível para esse cruzamento. O modelo fenotípico selecionado conteve matrizes de covariância separadas para caracteres e ambientes, o que resultou em um modelo mais parcimonioso com bom ajuste aos dados. Foram detectados 13 QTLs com efeitos principais e 8 interações epistáticas, cada um deles exibindo interação QTL por local, QTL por corte ou a interação tripla. Assim, nenhum QTL apresentou efeitos estáveis ao longo de todas as combinações de ambientes. No total, 13 dos 21 efeitos apresentaram algum grau de pleiotropia, afetando pelo menos dois dos três caracteres. Além disso, esses QTLs sempre afetaram os caracteres fibra e TCH na mesma direção, enquanto que POL foi afetado no sentido oposto. Não foi observada evidência em favor da hipótese de QTLs ligados em detrimento da hipótese de QTL pleiotrópico para qualquer das posições genômicas detectadas. Esses resultados fornecem valiosas informações sobre a base genética da variação quantitativa em cana-de-açúcar e sobre a relação genética entre caracteres. / Data collected from breeding trials usually comprise phenotypic observations for various traits evaluated at multiple test environments. Specifically for sugarcane, repeated measures are obtained for plant crop and one or more ratoons. Such scenario naturally lends itself to the use of mixed models for modeling heterogeneous genetic variances and correlations between traits, locations and harvests. This modeling approach also enables us to include molecular marker information, aiding in understanding the genetic architecture of quantitative traits through QTL mapping. Our work was aimed at detecting QTL and QTL by environment interaction by the Multiple Interval Mapping method, which also allows the inclusion of epistasis in the search process. Our mapping population was composed of 100 individuals derived from a biparental cross between the Brazilian pre-commercial cultivars SP80-180 and SP80-4966, evaluated at two locations (Piracicaba and Jaú, SP, Brazil) and three harvest years (2004 through 2006) for fiber content, sugar content (POL) and tonnes of cane per hectare (TCH). A genetic linkage map with 96 linkage groups covering 2468.14 cM was already available for this cross. The selected phenotypic model contained separate covariance matrices for traits and environments, which resulted in a more parsimonious model with good fit to the data. We detected 13 QTL with main effects and 8 epistatic interactions, each exhibiting QTL by location, QTL by harvest or the three-way interaction. Thus, no QTL displayed stable effects across all environment combinations. Overall, 13 of the 21 effects presented some degree of pleiotropy, affecting at least two of the three traits. Furthermore, these QTL always affected fiber and TCH in the same direction, while POL was affected in the opposite way. There was no evidence in favor of the linked QTL over the pleiotropic QTL hypothesis for any of the detected genome positions. These results give valuable insights about the genetic basis of quantitative variation in sugarcane and about the genetic relation between traits.

Há tempos os melhoristas tentam prever as performances de híbridos a partir de informações das suas linhagens parentais. A aplicação mais promissora dos marcadores moleculares no melhoramento de plantas é sua utilização na seleção. A produção de grãos é o caráter de maior interesse para os melhoristas e caracteriza-se por ser controlado por grande número de locos, sofrendo acentuado efeito ambiental. Ela é função direta dos seus componentes e, como esses caracteres são correlacionados com a produção, eles podem ser utilizados na seleção indireta para aumentar a produção. Os objetivos desse estudo foram: estimar coeficientes de correlação entre linhagens S1 de milho e seus testecrosses; mapear QTL e verificar a congruência destes nas linhagens e nos testecrosses; obter médias preditas das linhagens com base em informações de marcadores moleculares; e verificar a possibilidade de selecionar testecrosses com base nas médias preditas das linhagens, para diversos caracteres. Foram avaliadas 256 linhagens S1 e 512 testecrosses dessas linhagens com dois testadores, em experimentos em látices simples 16x16 em seis ambientes. Foram avaliados os caracteres produção de grãos, acamamento e quebramento, florescimento masculino e feminino, intervalo entre florescimentos, altura da planta e da espiga, posição relativa da espiga, e os componentes da produção nas linhagens. Para o mapeamento de QTL nas linhagens e nos testecrosses foi utilizado um mapa genético com 177 marcadores microssatélites e o modelo de mapeamento por intervalo composto expandido para múltiplos ambientes. Além das médias fenotípicas das duas gerações, foram obtidas médias preditas das linhagens com base nos efeitos dos QTL e também com base em todos os marcadores do genoma. Os coeficientes de correlação entre as médias fenotípicas das linhagens e dos testecrosses variaram de reduzidos para produção de grãos até moderados para os caracteres de ciclo e estatura. Considerando os componentes da produção das linhagens e a produção dos testecrosses, a maioria das correlações não foram significativas e, quando foram, as magnitudes destas foram baixas. A congruência de QTL detectados nas linhagens e nos testecrosses foi pequena para todos os caracteres considerados. As correlações entre as médias preditas das linhagens e as médias fenotípicas dos testecrosses apresentaram resultados semelhantes àqueles obtidos considerando as médias fenotípicas das linhagens. As maiores coincidências de linhagens S1 e testecrosses superiores selecionados foram observadas para os caracteres de ciclo e estatura e, as menores, ocorreram para produção de grãos e seus componentes. Portanto, mesmo utilizando-se informações de marcadores moleculares, só é possível prever a performance de testecrosses a partir de informações das linhagens para os caracteres menos complexos e com reduzido efeito de dominância, além de não ser possível praticar seleção indireta para a produção dos testecrosses baseada nos componentes das linhagens. Nestes casos, as informações dos marcadores devem ser obtidas diretamente nos testecrosses. Mesmo utilizando informações de marcadores, a seleção pode ser iniciada durante a obtenção das linhagens para alguns caracteres mas, para outros, a seleção deve ser realizada pela avaliação das linhagens em cruzamentos. / For a long time breeders have been trying to predict the performance of hybrids based on the performance from their parental lines. The most promising application of molecular markers in plant breeding is their use in selection. Grain yield is the most important trait to breeders and it is controlled by a large number of loci undergoing accentuated environmental effect. It is a direct function of its components and as these traits are correlated with yield, they can be used for indirect selection to increase grain yield. The objectives of this research were to estimate correlations between S1 maize lines and their testcrosses; map QTL and verify its congruence in lines and testcrosses; predict means of the lines by using information from molecular markers; and verify the possibility to select testecrosses from the predict means of the lines for several traits. Two-hundred and fifty six S1 lines and five-hundred and twelve testcrosses of these lines with two testers were evaluated in simple lattice 16x16 design in six environments. The traits analyzed were grain yield, plant lodging, days to anthesis, days to silking, anthesis-silking interval, plant and ear height, ear placement, and the yield components in the lines. A genetic map with 177 microsatellite markers and the multiple-environmental composite interval mapping model were used to map QTL in the lines and in their testcrosses. In addition to the phenotypic means of the two generations, the predicted means of the lines based on QTL effects and based in all markers were obtained. The correlation coefficients between the phenotypic means of the lines and of the testcrosses ranged from low to grain yield to moderate for cycle and stature traits. Considering the grain yield components of the lines and yield of the testcrosses, most of the correlations were not significant and, when they were, their magnitudes were low. The congruence of QTL detected in the lines and testcrosses were small for all traits. The correlations between the predict means of the lines and the phenotypic means of the testcrosses showed similar results with those obtained by the lines phenotypic means. The highest coincidences of selected superior S1 lines and testcrosses were observed for cycle and stature traits and the lowest for grain yield and its components. Therefore, even by using molecular markers information, it is only possible to predict the testcrosses performance from the lines information to less complex traits and with small dominance effects, as well as not being possible to carry out indirect selection to testcrosses yield based on the components of the lines. For these cases, the markers information must be obtained directly from the testcrosses. Even by using markers information, selection may be initiated during lines development for some traits, but to others, the selection must be made by evaluation of the lines in crosses.

Dando continuidade aos trabalhos realizados no Departamento de Genética da ESALQ/USP, referentes aos estudos de mapeamento de genes de resistência à bacteriose em maracujá-amarelo, foram realizados dois novos experimentos de inoculação envolvendo uma população obtida a partir do cruzamento entre ‘IAPAR-06’ e ‘IAPAR- 123’, ambos acessos pertencentes ao Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR). Essa população F1, composta de 160 indivíduos, foi utilizada para a construção dos mapas de ligação com base em marcadores AFLP, utilizando tanto marcas com segregação 1:1 quanto marcas bi-parentais 3:1, as quais serviram de ponte para a integração dos mapas construídos para cada genitor. Para a avaliação fenotípica, 104 indivíduos, além dos genitores, foram inoculados por dois isolados de Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae, em dois experimentos distintos. Foi constatado que a resistência à bacteriose é poligênica e há, pelo menos, três locos quantitativos (QRL) envolvidos. Testes quanto à metodologia de mensuração das lesões foliares também foram realizados. Foi verificado que, independente da metodologia de avaliação fenotípica, os resultados foram equivalentes quanto ao mapeamento de QRL. De acordo com as diferentes datas de avaliação e/ou idades das folhas, QRL com diferentes efeitos foram detectados ou, até mesmo, QRL foram alocados em diferentes grupos de ligação. Os dados oriundos do presente estudo corroboram resultados obtidos em trabalho anterior envolvendo a mesma população de mapeamento. A utilização de um segundo isolado bacteriano possibilitou a detecção de um novo QRL. As limitações do uso de marcadores dominantes para fins de mapeamento de locos quantitativos são discutidas. / Continuing the studies carried out in the Genetics Department at ESALQ/USP concerning the mapping of resistance genes for the bacterial disease in yellow passion fruit, two new assays were conducted involving a population derived from a cross between ‘IAPAR-06’ and ‘IAPAR-123’, both accessions belonging to Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR). This F1 population, composed of 160 individuals, was used for constructing genetic maps based on AFLP markers, using both markers with segregation 1:1 and with biparental 3:1, which act as a bridge to integrate the maps constructed for each of the parents. For phenotypic evaluation, 104 individuals plus the parents were inoculated with two isolates of Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae in two different assays. It was seen that the resistance to bacterial disease is polygenic, and there are at least three quantitative loci (QRL) involved. Tests regarding methods for measuring leaf lesions were also carried out. It was seen that, irrespective of the methodology used for phenotypic evaluation, the results were identical for QRL mapping. Different evaluation times and/or leaf ages resulted in detection of QRL with different effects, and even QRL allocated on different linkage groups. Data derived from the present study corroborate results obtained previously involving the same mapping population. The use of a second bacterial isolate did allow a new QRL to be detected. The limitations of using of dominant markers for mapping quantitative loci are discussed.