O presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar a variabilidade genética existente em um grupo de genótipos de arroz irrigado do banco de germoplasma disponível no programa de melhoramento do Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA) e como objetivos específicos identificar marcadores morfológicos que separem os dois grupos de arroz índica e japônica, avaliar a amplitude da base genética desse germoplasma e comparar o padrão de agrupamento obtido pelos marcadores morfológicos e moleculares.

O conhecimento do germoplasma disponível permite ao melhorista de fumo planejar estrategicamente o uso de genitores visando à ampliação da variância genética nas populações segregantes. Apesar de acreditar-se que a base genética do fumo é estreita, nenhum estudo foi feito com os genótipos utilizados pelos programas de melhoramento de fumo no Sul do Brasil. Os objetivos deste trabalho foram investigar a base genética e caracterizar genótipos de fumo utilizados em programas de melhoramento no Sul do Brasil através de caracteres fenotípicos e marcadores moleculares, comparando diferentes métodos quanto à capacidade de distinção de genótipos individuais. Trinta e dois genótipos de fumo foram avaliados para 32 características fenotípicas, 271 marcadores RAPD, 86 microssatélites e 484 marcadores AFLP. Características fenotípicas e marcadores moleculares RAPD e AFLP foram eficientes para distinguir os genótipos estudados, permitindo evidenciar moderada similaridade e estreita base genética. Apesar disso, foi encontrada variabilidade para as características fenotípicas de maior importância econômica em fumo, sendo possível caracterizar individualmente os 32 genótipos através de 23 das 32 características fenotípicas avaliadas. Os genótipos K-326 LF e BY-64 divergiram dos demais e se destacaram para características de importância econômica, como rendimento, índice qualitativo de folhas, teor de nicotina e percentual de talo, sendo de grande potencial como genitores em cruzamentos elite. Foram identificados marcadores RAPD e AFLP específicos, capazes de distinguir, individualmente, os genótipos estudados. Os resultados deste estudo permitem concluir que os diferentes métodos utilizados se complementam na distinguibilidade dos genótipos e devem ser utilizados conjuntamente para o desenvolvimento de germoplasma e linhagens superiores de fumo.

Ctenomys flamarioni, comumente chamado tuco-tuco-das-dunas, é um roedor subterrâneo que habita a primeira linha de dunas costeiras do Estado do Rio Grande do Sul. Devido à pouca informação sobre este roedor e ao fato de ser uma espécie endêmica e ameaçada de extinção (principalmente pela redução e modificações antrópicas a que é submetido o ecossistema costeiro) o principal esforço desta tese foi centralizado na caracterização genética da variabilidade (e em como esta se encontra distribuída) em populações ao longo de toda a área de distribuição da espécie. Para isto foram utilizados dois tipos de marcadores moleculares, loci nucleares (nove loci de microssatélites) e seqüências de DNA mitocondrial (389 pares de bases da região controladora e 665 pares de bases do citocromo-b).Para três das dez populações amostradas foram incorporadas análises demográficas tanto a partir de dados de campo quanto a partir de dados genéticos através da utilização de loci de microssatélites. Para estas populações foram observadas diferenças significativas na proporção de machos e fêmeas (1:2, para os indivíduos adultos) e nas medidas utilizadas como estimativa de dimorfismo sexual (machos com maior peso e comprimento do corpo). Estas evidências sugerem um padrão de poliginia para C. flamarioni. As análises de estrutura genética indicaram forte diferenciação entre as populações, mas não a nível intrapopulacional. As estimativas de dispersão a partir dos dados genéticos utilizando índices de assignement (FST, FIS, mAIc, vAIc) e teste de AMOVA, mostraram diferenças não significativas entre machos e fêmeas, sugerindo dispersão de ambos os sexos. Todavia, a partir de estimativas de FST entre as populações mais próximas, foi inferida uma maior mobilidade dos machos. Quando a dispersão foi comparada entre aspopulações, esta foi significativamente maior para fêmeas, na população que habita a área mais preservada, e com menor densidade de indivíduos, em relação às outras duas. Para o total de populações, ambos os marcadores mostraram baixa variabilidade genética intrapopulacional, embora esta fosse mais crítica para o mtDNA. Para o conjunto de seqüências da região controladora mitocondrial (n = 89) analisadas foram obtidos sete haplótipos, enquanto que para as do citocromo-b (n = 45), cinco. Para os loci de microssatélites foi observado um número baixo de alelos por loci (entre três e oito). A variabilidade genética obtida foi divergente entre as nove populações estudadas, com valores de diversidade alélica que variaram de 1,1 a 3,6 e valores de heterozigosidade média de 0,21 a 0,70.As populações do sul da distribuição apresentaram os menores valores de variabilidade: a maioria dos loci nucleares em estado monomórfico e baixo número de haplotipos para os loci mitocondriais. O baixo polimorfismo obtido para os microssatélites não tem permitido o uso de testes estatísticos para detectar gargalos de garrafa. Todavia, para três das seis populações analisadas foi verificada a existência de reduções recentes do tamanho populacional. Os níveis de diferenciação genética entre populações foram maiores para os loci de microssatélites que para os de mtDNA, sugerindo assim baixo fluxo gênico atual e maior conectividade histórica entre as populações. Através dos testes de AMOVA, para os dois tipos de marcadores genéticos utilizados, foi observada correlação positiva entre a estruturação da variabilidade e a presença de duas das três possíveis barreiras geográficas ao fluxo gênico testadas. Os testes de Mantel evidenciaram um padrão de isolamento pela distância quando todas as populações foram consideradas na análise, mas não a nível regional.As árvores filogenéticas obtidas a partir dos diferentes métodos empregados evidenciaram relações pouco profundas entre os haplótipos, também sugeridas através das análises de Network. Estas últimas indicaram os haplótipos do norte da distribuição como os ancestrais, a partir dos quais teriam se originado os demais. A partir das diferentes abordagens utilizadas para testar a expansão demográfica (mismatch distribution, teste de Tajima, Fu, e modelo de crescimento exponencial), foi evidenciado sinal positivo, embora fraco, de expansão. O baixo poder dos testes empregados pode estar evidenciando, para a espécie, um padrão mais complexo de ocupação de sua atual área de distribuição, no qual flutuações do tamanho populacional, tanto históricas como contemporâneas, teriam um papel fundamental na redução da variabilidade genética. A partir de métodos semi e não-paramétricos foi estimado o tempo de divergência das principais linhagens filogenéticas de C. flamarioni (aproximadamente 90.000 anos) assim como uma taxa de mutação para o citocromo-b (μ = 0,019⁄ sítio ⁄ milhão de anos). Baseado nesta taxa de mutação, o tempo de ocorrência da principal expansão demográfica foi estimado em 60.000 anos. A partir dos resultados obtidos para os marcadores moleculares utilizados, e com o aporte de informação dos polimorfismos cariotípicos e protéicos reportados para a espécie, foi proposto: (1) duas Unidades Evolutivamente Significativas (ESUs) para C. flamarioni, a primeira formada pelas populações das regiões I, II e III, e a segunda incluindo as populações pertencentes à região IV; e (2) que cada uma das populações estudadas se constitua em uma unidade de manejo independente. / The tuco-tuco-das-dunas, Ctenomys flamarioni, is a subterranean rodent that inhabits the first line of the coastal dunes in State of Rio Grande do Sul. Due to the lack of information about this endemic rodent, and the threatened situation of the species (mainly as result of the anthropogenic changes over native coastal ecosystem), the effort of this thesis was focalized on the genetic variability characterization, and its distribution, over the total range of the species. With this aim two kinds of molecular markers were used: nine nuclear microsatellites loci and mitochondrial DNA sequences (389 base pairs of the control region and 665 base pairs of the cytochrome-b). In three of the ten populations sampled demographical analyses were done both from field and genetical data. For adult individuals significant differences were observed toward a female-biased sex-ratio (1 male:2 female) and sexual dimorphism (males heavier and larger than females). These evidences support a hypothesis of polygyny in C. flamarioni.Analysis of genetic structure revealed strong differentiation among populations, but no significant structure at the intrapopulation level. Non-significant values were obtained for the tested indexes, from assignment tests (FST, FIS, mAIc, vAIc) as well as from AMOVA, showing no evidence of sex-biased dispersal over populations. Nevertheless, for the nearest populations, non significant pairwise FST for males suggested a slightly male-biased dispersal pattern. In regard to inter-population differences, significant differences were clearer in the dispersal patterns among females with more dispersal for the population at the most preserved habitat than the two others. For all populations both microsatellites and mtDNA datasets showed low withinpopulation genetic variation but, it was more critical for mtDNA. For the mitochondrialcontrol-region set of sequences (n = 89) a total of seven haplotypes were obtained, and for the cytochrome-b dataset (n = 45) five haplotypes. The nine microsatellite loci surveyed were polymorphic with variable number of alleles by locus, ranging from three to seven. The same was observed with the genetic variability: the population mean diversity for varied between 1.1 to 3.6 alleles, and the mean observed heterozygosity across all loci ranged from 0.21 to 0.70. The three populations from the southern region of the range showed the lowest values of diversity: most of nuclear loci in monomorphic state and low number of haplotypes for the mtDNA datasets. The low number of polymorphic loci in these populations precluded the use of statistical test for bottleneck detection. However, for three of the six populations examined, a genetic signature of recent population size reduction was observed. Levels of genetic differentiation among populations were higher for microsatellites than mitochondrial loci, suggesting lower gene flow at the present than in the past. For both kinds of markers, the AMOVA analyses showed a substantial relationship between the genetic variation partitioning and two of the three hypothesized historical barriers to gene flow. Positive correlation between the genetic and geographic distances (isolation-by-distance pattern) was found when the total sampled range was considered but not at regional level. Phylogenetic tree analyses showed a shallow relationship between haplotypes, also suggested by the network approach. The northern haplotypes were suggested as the most ancient. Weak evidences of recent population expansion were obtained from the mismatch distribution, Tajima and Fu’s tests and using an exponential grow model. The lack ofpower of the applied tests may indicate by a complex pattern of the species occupation in its distribution range, in which historical and current reductions in population size possibly had a primary role in the reduction of genetic variability. Further analyses from nonparametric and semiparametric methods estimated a divergence time of haplotypic lineages of 90,000 years ago, in the Late Pleistocene, and a rate of cytochrome-b evolution μ = 1.9% per million years. Using this rate and assuming a stepwise scenario, the major increase in effective population size was estimated as occurring 60,000 years ago. Despite the lack of phylogeographic information to define Evolutionarily Significant Units (ESUs), based on the patterns of variation and divergence from the two kinds of markers and the previous allozyme and karyotype studies we propose, (1) two ESU,the first including north (I) and central (II and III) regions, and the second including all populations at the south of the distribution (IV); and (2) that each of the populations sampled should constitute an independent management unit.

A ferrugem da folha é a doença que causa maiores prejuízos à triticultura. A resistência genética é comprovadamente o método mais eficiente e econômico de controle. Em trigo, a resistência à ferrugem da folha pode ser específica à raça e não específica à raça. Atualmente a melhor estratégia para manter uma proteção efetiva contra a ferrugem da folha consiste em empregar combinações de genes, independente do tipo de resistência que conferem. A piramidização de genes é facilitada com o uso de marcadores moleculares. Os mecanismos moleculares de resistência dos genes que conferem resistência específica à raça têm sido amplamente estudados, no entanto da resistência não específica à raça pouco se sabe. Assim, este projeto teve como objetivos: I) validar marcadores moleculares para seleção assistida para a resistência à ferrugem da folha em genótipos brasileiros de trigo; II) identificar marcadores moleculares potencialmente associados a genes de resistência não específica à raça à ferrugem da folha; III) identificar e caracterizar análogos a genes de resistência em trigo;IV) caracterizar mecanismos moleculares da resistência não específica à raça a ferrugem da folha em trigo. Para a validação foram avaliados cinco marcadores PCR-específcos associados aos genes Lr1, Lr9, Lr10 e Lr24. Os marcadores associados aos genes Lr9, Lr10 e Lr24 apresentaram potencial para uso na seleção assistida, pois foram específicos para plantas contendo estes genes. Para a identificação de RGAs foram utilizadas três combinações de primers degenerados. A maioria das seqüências apresentou os motivos comuns a genes de resistência. Uma seqüência apresentou alta homologia com genes de resistência previamente identificados. Os primers derivados das seqüências identificadas apresentaram alto polimorfismo, sendo que um destes mostrou-se associado ao gene Lr26 e a resistência de planta adulta à ferrugem da folha. A combinação da técnica de AFLP com linhagens diferenciais contrastantes para os genes Lr13 e Lr34 permitiu identificar duas seqüências potencialmente associadas ao gene Lr34. O uso da SSH permitiu identificar genes diferencialmente expressos na resistência não específica à raça à ferrugem da folha no cultivar Toropi. Dentre as seqüências identificadas estão genes codificadores de proteínas de membranas potencialmente associados à percepção do patógeno e genes com domínios característicos de sinalizadores secundários para a resistência como NPR1, Rar1, Sgt1 e calmodulina. Além destas, foram identificados também seqüências com homologia a genes codificadores de enzimas chaves no controle de rotas de síntese de substâncias relacionadas à defesa e envolvidas no metabolismo primário, principalmente produção de energia. Os marcadores e seqüências obtidas e mecanismos elucidados neste trabalho representam ferramentas valiosas para a obtenção de cultivares de trigo com resistência ampla e durável à ferrugem da folha. / Leaf rust is one of the most important wheat diseases worldwide. The genetic resistance is the most efficient and economical method to leaf rust control. Host resistance to leaf rust can either be race-specific or no race-specific. The best strategy to maintain an effective protection against leaf rust consists in resistance gene combinations, independent of the resistance type. Marker-assisted selection greatly facilitates gene pyramidization. The molecular mechanisms of race-specific resistance genes have been well studied, however there is little known about the no race-specific resistance gene mechanisms. The objectives of this project were: I) to validate molecular markers for marker-assisted selection to leaf rust resistance genes in Brazilian wheat cultivars; II) to isolate and characterize resistance gene analogues (RGAs) in wheat; III) to identify molecular markers potentially associated to leaf rust no race-specific resistance genes; IV) to characterize molecular mechanisms from no race-specific resistance genes to leaf rust in wheat. Five PCR-specific markers previously identified as associated to the Lr1, Lr9, Lr10 and Lr24 genes were evaluated. The markers associated to the Lr9, Lr10 and Lr24 genes were specific to the cultivars carrying them in the Brazilian wheat cultivars, demonstrating potential for marker-assisted selection. Three degenerate primer combinations were used for the RGAs identification and most of the identified sequences showed the conserved motifs from resistance genes. One sequence showed high homology with previous identified plant resistance genes. The primers from identified sequences showed high polimorphism, and one of these is associated to the Lr26 leaf rust resistance gene and to the adult plant resistance present in cultivar BR35(?). The use of AFLP (amplified fragment length polymorphism) technique with near-isogenic lines carrying Lr13 and Lr34 genes from wheat cv. Thatcher allowed to identify two sequences potentially associated to the Lr34 gene. SSH were used to identify leaf rust induced genes from no race-specific resistance wheat cultivar Toropi. Among the identified sequences there are proteins of membranes for genes potentially associated to the pathogen perception and genes with secondary signals resistance domains as NPR1, Rar1, Sgt1 and calmodulin binding protein. Besides these, we identified sequences with homology to genes for key enzymes in the control of the related defense substances synthesis and involved in the primary metabolisms, mainly energy production. The markers and sequences obtained and the mechanisms elucidated in this work represent a valuable tool for the development of wheat cultivars with more reliable resistance to leaf rust.

O Brasil é um importante importador de cevada sendo este cereal um dos mais sensíveis ao alumínio tóxico (Al3+) dentre as gramíneas. O Al3+ inibe o crescimento radicular levando à redução na absorção de água e nutrientes. O gene HvAACT1 codifica um transportador de citrato responsável pela tolerância em cevada. Existe pouca informação sobre a diversidade genética de cevada brasileira e sobre sua variabilidade quanto a tolerância ao Al3+. Assim, os objetivos deste trabalho foram caracterizar a variabilidade genotípica e fenotípica da tolerância ao Al3+ em genótipos de cevada cultivada e silvestre, analisar a região transcrita do gene HvAACT1 e a diversidade genética de cevada brasileira. Em hidroponia foram fenotipados 65 genótipos (59 de cevada cultivada e seis de silvestre). Com base nestes dados, 22 genótipos foram selecionados para fenotipagem de curta duração em solo. Os genótipos cultivados no Brasil, Antarctica 01 e MN 6021, foram utilizados como controles de tolerância e sensibilidade, respectivamente. Tolerância superior a Antarctica 01 foi encontrada em seis genótipos, e apenas um foi inferior a MN 6021. O genótipo Golden Promise, reconhecido como sensível, foi classificado como tolerante em hidroponia e intermediário em solo. Dentre os genótipos avaliados em solo, Dayton e Murasakimochi superaram Antarctica 01, e a linhagem transgênica L5 apresentou o melhor desempenho. Foi observada correlação de 52% entre as avaliações de hidroponia e solo. O sequenciamento do gene HvAACT1 nos genótipos Antarctica-01 e FM404, tolerantes, e MN 6021 e Paraí-I, sensíveis, revelou alta similaridade da região transcrita. O marcador 21-indel não apresentou associação com a tolerância em hidroponia, entretanto, em solo houve associação. Uma inserção de 1 kb no promotor de HvAACT1, associada à tolerância, foi observada apenas nos genótipos Dayton e Murasakimochi, que foram mais tolerantes que Antarctica-01 em solo e hidroponia. A tolerância ao Al3+ nos genótipos brasileiros não está associada a nenhum dos marcadores analisados. Em relação à variabilidade genética, o conteúdo de informação polimórfica dos materiais brasileiros foi menor uando comparados aos materiais estrangeiros e aos genótipos silvestres. Em geral, a menor diversidade dos materiais brasileiros pode ser explicada pelo uso de ancestrais comuns. O cromossomo 4H, onde reside o gene HvAACT1, apresentou o menor polimorfismo juntamente com o cromossomo 6. A incorporação do alelo contendo a inserção de 1 kb no promotor do gene HvAACT1, bem como a utilização da linhagem transgênica L5, podem ser alternativas para melhorar o desempenho de cevada brasileira em solo ácido. Os programas de melhoramento de cevada no Brasil devem considerar o uso de materiais mais diversos no sentido de aumentar a tolerância de cevada e, eventualmente, rendimento. / Brazil is an important barley importer being that cereal one of the most sensitives to toxic aluminium (Al3+) among grasses. The Al3+ inhibits root growth, which can lead to reduced uptake of water and nutrients. The HvAACT1 gene encodes a citrate transporter responsible for Al3+ tolerance in barley. There is little information about the genetic diversity in Brazilian barley and about its variability regarding Al3+ tolerance. In this context, the objectives of this study were to characterize the Al3+ tolerance and the genetic variability of cultivated and wild genotypes from the Embrapa Wheat barley core collection, to analyze the transcribed region of the HvAACT1 gene and genetic diversity in Brasilian barley. Phenotyping was performed in hydroponics for 65 genotypes (59 cultivated and six wild genotypes). Based on the hydroponics data, 22 genotypes were selected for short-term soil experiment. The genotypes grown in Brazil, Antarctica 01 and MN 6021, were used as tolerant and sensitive controls, respectively. Tolerance higher than Antarctica 01 was found in six genotypes and only one showed higher sensitivity than MN 6021. The genotype Golden Promise, worldwide recognized as sensitive, was classified as tolerant in hydroponics and intermediate in soil. In soil, Dayton and Murasakimochi surpassed Antarctica 01, and the transgenic line, L5, presented the best performance. A 52% correlation was obtained between the hydroponics and soil data. The structural region of the HvAACT1 gene was highly similar between the genotypes Antarctica 01 and FM404, tolerant, and MN 6021 e Paraí-I, sensitive. The 21-indel marker could not be associated with tolerance based on the hydroponics data, however, in soil, a correlation was detected. The 1 kb insertion in the HvAACT1 promoter region, which is associated with tolerance, was identified only in Dayton and Murasakimochi, which performed better than Antarctica01 in soil and hydroponics. The variability in Al3+ tolerance among Brazilian genotypes is not associated with the analyzed markers. About the genetic variability, the polymorphic information content among Brazilian genotypes was lower in comparison to the foreign and wild accessions. In general, the lower diversity in Brazilian barley can be explained by the use of common ancestors. Chromosome 4, where the HvAACT1 gene is located, presented the lowest polymorphism together with chromosome 6. The incorporation of the allele containing the 1 kb insertion in the HvAACT1 promoter region as well as the utilization of the transgenic line L5 could be alternatives to improve the performance of Brazilian barley in acidic soil. The barley breeding programs in Brazil should consider the use of more diverse materials in order to increase the barley tolerance to stresses and, eventually yield.

O arroz vermelho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha da cultura do arroz e o seu controle em lavouras comerciais é difícil. As cultivares de arroz resistentes aos herbicidas imidazolinonas proporcionaram o controle seletivo do arroz vermelho. Porém, nos últimos anos surgiram populações de arroz vermelho resistentes a estes herbicidas. Os objetivos desta pesquisa foram elucidar a importância do fluxo gênico e da seleção independente como processos de origem da resistência de arroz vermelho aos herbicidas imidazolinonas no RS; quantificar o fluxo gênico a partir de plantas de arroz vermelho resistentes para plantas de arroz vermelho suscetíveis em condições de cultivo; avaliar a ocorrência de fluxo gênico entre populações de arroz vermelho no RS; e identificar alterações na adaptação de arroz resistente a estes herbicidas baseado no padrão da germinação de sementes. Foram utilizadas 176 indivíduos de arroz vermelho resistentes e suscetíveis aos herbicidas imidazolinonas coletadas no RS e as cultivares IRGA 417, IRGA 422 CL, Sator CL e Puita INTA CL. A origem da resistência foi avaliada baseada em quatro marcadores moleculares single sequence repeats (SSR) e três single nucleotide polimorfism (SNP). O fluxo gênico entre plantas foi realizado em ensaio à campo e a avaliação foi realizada com marcadores fenotípico resistência a imidazolinonas e molecular SNP. O fluxo gênico entre lavouras foi avaliado em 27 populações através de 24 marcadores SSR. A alteração na adaptação de plantas de arroz resistentes foi realizada com base em parâmetros germinativos relacionados à resistência a imidazolinonas. A resistência devida ao fluxo gênico a partir de cultivares resistentes ou à seleção da mutação pelo uso contínuo destes herbicidas ocorreu em 98,9% e 1,1% dos indivíduos, respectivamente. A taxa média de fluxo gênico entre plantas foi de 0,0243%. O arroz vermelho foi mais receptivo ao pólen (0,0344%) que à cultivar IRGA 417 (0,0142%). Baseado no FST de 0,26 encontrado para as populações estudadas o índice estimado de fluxo gênico Nm foi de 0,7. A estruturação populacional indicou haver fluxo de sementes entre lavouras de arroz. As cultivares resistentes alcançaram 50% de germinação em menos tempo que a cultivar suscetível IRGA 417. Estes resultados sugerem que o manejo do arroz vermelho deve ser baseado na redução da pressão de seleção devida ao uso contínuo de herbicidas imidazolinonas e principalmente na mitigação do fluxo gênico de pólen e sementes. / Red rice (Oryza sativa L.) is the most important weed in the paddy field rice, and its control in large scale fields is difficult. The imidazolinone herbicide resistant rice cultivars provide selective red rice control. However, in recent years have been emerged red rice populations resistant to these herbicides. This study aimed to elucidate the relative importance of the gene flow and independent selection as origin process to the imidazolinone resistance in red rice; to quantify the gene flow among imidazolinone resistant red rice and susceptible red rice plants in paddy field conditions; to evaluate the occurrence of the gene flow among red rice populations in RS state; to identify variations in fitness of the imidazolinone resistant rice plants based on the seed germination pattern. Plant material consisted of 176 red rice individuals resistant and susceptible to the imidazolinone herbicides collected in RS and the rice cultivars IRGA 417, IRGA 422 CL, Sator CL and Puita INTA CL. The origin of the resistance was determinate based on four simple sequence repeats (SSR) and three single nucleotide polymorphism (SNP) molecular markers. The gene flow among red rice plants was studied in a paddy field experiment and the evaluation was based on the imidazolinone resistance trait and three SNP molecular markers. In addition, a gene flow among red rice 27 populations was carried out based on 24 SSR molecular markers. The variation in fitness of the resistant rice plants was based on the germination parameters related to the imidazolinone resistance. The imidazolinone resistance origin due to gene flow from resistant cultivars and from independent mutation selection occurred in 98,9% and 1,1% of the individuals, respectively. The mean gene flow rate among plants was 0,0243%. Red rice was more receptive to pollen (0,0344%) than the susceptible cultivar IRGA 417 (0,0142%). Based on the FST of 0,26, the estimated gene flow index Nm was 0,7. The population structure indicated that there is seed flow among rice paddy fields. All the imidazolinone resistant cultivars reached 50% of germination faster than the susceptible cultivar IRGA 417. These results suggest that the management of the red rice should be based on reduction of the selection pressure due to the continuous use of the imidazolinone herbicides and mainly on the mitigation of the seed and pollen gene flow.

O gênero Petunia Juss. é caracterizado pela distribuição exclusivamente sulamericana e diversificação recente. Petunia exserta Stehmann é uma espécie endêmica da região fisiográfica da Serra do Sudeste (RS). Essa região faz parte do Bioma Pampa e apresenta um relevo muito característico com a presença de grandes torres de pedra. As plantas de Petunia exserta são encontradas nessas torres, em reentrâncias semelhantes a pequenas cavernas, um habitat muito restrito e inóspito para as outras espécies do gênero. Além de P. exserta, são descritas cerca de 30 espécies de plantas endêmicas dessa região, o que faz da Serra do Sudeste um local muito importante para a preservação da biodiversidade do Bioma Pampa. Este trabalho teve como objetivo principal caracterizar a estrutura populacional da espécie P. exserta através de marcadores moleculares plastidiais e nucleares. Dentro desse objetivo maior, também são objetivos desse trabalho: caracterizar as novas populações encontradas quanto ao modo de vida e variabilidade fenotípica; avaliar a presença de introgressão gênica a partir de P. axillaris; e fornecer subsídios que reforcem a necessidade da criação de uma unidade de conservação na Serra do Sudeste. Foram analisados 655 indivíduos para as sequências concatenadas dos espaçadores intergênicos plastidiais trnH/psbA e trnG/trnS e 487 indivíduos foram genotipados para cinco marcadores nucleares do tipo CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences). As populações de P. exserta estudadas se caracterizam por uma ampla variabilidade fenotípica na coloração das flores e posição do aparelho reprodutivo. A análise dos dados demonstrou que a introgressão entre P. exserta e P. axillaris é restrita, possivelmente devido à seleção adaptativa, o que sugere que o habitat diferenciado pode desempenhar um papel importante nesse aspecto. A Análise de Variância Molecular (AMOVA) demonstrou grande estruturação genética, indicando o endocruzamento como uma característica da espécie. O compartilhamento de haplótipos plastidiais e alelos nucleares juntamente com a distribuição geográfica simpátrica, a ocorrência de eventos de hibridação e a pouca variabilidade genética permitem sugerir que P. exserta é uma espécie derivada de P. axillaris. Assim, a manutenção dessa espécie é dependente da manutenção do seu habitat que é limitado aos pequenos abrigos das torres da Serra do Sudeste. / Petunia Juss. is a genus characterized by an exclusive South American distribution and by its recent diversification. Petunia exserta Stehmann is an endemic species from Serra do Sudeste (RS) phisiographic region, which is parte of the Pampa biome and has a characteristic landscape with the presence of stone towers. P. exserta plants grow in these towers, in shady cracks resembling small caves. Its habitat is very restrict and inhospitable for the other species of the genus. In addition to P. exserta, more than 30 endemic plant species are described for this region, making of the Serra do Sudeste a very important region for maintaining the biodiversity of the Pampa biome. The main goal of this study was characterizing P. exserta population structure using chloroplast and nuclear markers. Within this framework, other goals of this study are: characterizing the newly discovered populations regarding its habit and phenotypic variation; evaluating the occurrence of introgression from P. axillaris; and presenting evidences that reinforce the need of a conservation unit in the Serra do Sudeste region. Overall, 655 plants were analyzed for the plastidial intergenic spacers trnH/psbA and trnG/trnS, and five CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences) nuclear markers were used to genotype 487 individuals. The populations of P. exserta found were characterized by a wide phenotypic variation regarding flower color and position of the reproductive organs. Data analyses indicated low levels of introgression between P. exserta and P. axillaris, possibly due to natural selection, suggesting that the different habitat for these two species may influence this point. As shown by the Molecular Variance Analyze (AMOVA) the species presents strong genetic structure, indicating that inbreeding seems to be a characteristic of this species. The sharing of both cpDNA haplotypes and nuclear alleles, together with the sympatric geographical distribution, hybridization, and low genetic variability in P. exserta allow the suggestion that P. exserta is derived from P. axillaris. Thus, the maintenance of this species depends on the maintenance of its habitat, which is restricted to the small shelters on the towers in the Serra do Sudeste region.

O florescimento é um fator decisivo à adaptação da aveia em ambientes subtropicais. A iniciação floral em alguns genótipos cultivados no Sul do Brasil é dependente de baixas temperaturas, um processo denominado vernalização. Os objetivos deste trabalho foram determinar o número de genes que controlam o caráter resposta à vernalização em aveia, clonar e caracterizar genes associados à vernalização com base na ortologia com outras espécies de gramíneas e identificar marcadores moleculares ligados a estes genes em aveia. O número de genes controlando o caráter resposta à vernalização foi estimado em linhagens recombinantes derivadas dos cruzamentos UFRGS 8 x UFRGS 930605 e UFRGS 881971 e Pc68/5*Starter. A resposta à vernalização nas populações avaliadas foi controlada por dois genes dominantes maiores, onde genótipos insensíveis à vernalização carregam os alelos AABB, AAbb e aaBB, enquanto que genótipos sensíveis à vernalização carregam os alelos aabb. Vinte e dois pares de primers ancorados em regiões codificantes conservadas dos genes VRN1, VRN2 e VRN3 de trigo, cevada e azevém foram utilizados para amplificar e clonar sequências de aveia. Sequências clonadas correspondendo aos genes alvo foram recuperadas para ambos VRN1 e VRN3. Outras sequências apresentaram similaridade à uma proteína com motivo zinc-finger e domínio CCT, os quais são componentes do gene VRN2 em trigo e cevada. Sequências de aveia também apresentaram elevada similaridade ao gene Hd3a, o qual está envolvido no florescimento em arroz e é ortólogo aos genes VRN3 de trigo e cevada e ao gene FT de Arabidopsis thaliana. O gene VRN3 foi mapeado em três populações de aveia: UFRGS 8 x UFRGS 930605, UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter e Kanota x Ogle. Nas três populações, o gene VRN3 foi mapeado em regiões cromossômicas colineares correspondendo ao grupo de ligação 6 de K x O. Marcadores moleculares DArT ligados a QTLs que afetam a resposta à vernalização em aveia foram detectados através do mapeamento por intervalo simples. Um QTL associado com a resposta à vernalização foi detectado na população UFRGS 8 x UFRGS 930605, o qual explicou 20% da variação fenotípica observada entre as linhagens recombinantes. / Flowering time is a decisive factor in the adaptation of oat to sub-tropical environments. Varieties grown in southern Brazil show response to low temperaturedependant floral initiation, a process called vernalization. The objectives of this study were to determine the number of genes controlling the response to vernalization in oats, to clone and characterize genes associated with vernalization based on orthology with other grass species, and to identify molecular markers linked to those genes in oats. The number of genes controlling the response to vernalization was estimated in recombinant inbred lines from the crosses UFRGS 8 x UFRGS 930605 and UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter. Response to vernalization in the evaluated populations was controlled by two dominant major genes with the vernalizationinsensitive genotypes carrying AABB, AAbb, and aaBB alleles, whereas the vernalization-responsive ones carrying aabb alleles. Twenty-two primer pairs anchored in conserved coding regions of VRN1, VRN2, and VRN3 genes from wheat, barley, and lolium were used to amplify and clone oat sequences. Cloned sequences corresponding to the targeted genes were recovered for both VRN1 and VRN3. Other sequences showed similarity to a protein with a zinc-finger motif and a CCT domain, which are components of VRN2 in wheat and barley. Oat sequences also showed high similarity to the Hd3a gene, which is involved with flowering time in rice, and is an orthologue of the wheat and barley VRN3 gene and the Arabidopsis thaliana FT gene. The VRN3 gene was mapped in three oat populations: UFRGS 8 x UFRGS 930605, UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter and Kanota x Ogle. In all three populations, VRN3 fell within colinear regions corresponding to KxO linkage group 6. DArT markers linked to QTLs for response to vernalization in oats were detected by simple interval mapping. One quantitative trait locus (QTL) associated to vernalization response was identified in the UFRGS 8 x UFRGS 930605 population, which explained 20% of the phenotypic variation observed among the recombinant inbred lines.

O presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar a variabilidade genética existente em um grupo de genótipos de arroz irrigado do banco de germoplasma disponível no programa de melhoramento do Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA) e como objetivos específicos identificar marcadores morfológicos que separem os dois grupos de arroz índica e japônica, avaliar a amplitude da base genética desse germoplasma e comparar o padrão de agrupamento obtido pelos marcadores morfológicos e moleculares.

O conhecimento do germoplasma disponível permite ao melhorista de fumo planejar estrategicamente o uso de genitores visando à ampliação da variância genética nas populações segregantes. Apesar de acreditar-se que a base genética do fumo é estreita, nenhum estudo foi feito com os genótipos utilizados pelos programas de melhoramento de fumo no Sul do Brasil. Os objetivos deste trabalho foram investigar a base genética e caracterizar genótipos de fumo utilizados em programas de melhoramento no Sul do Brasil através de caracteres fenotípicos e marcadores moleculares, comparando diferentes métodos quanto à capacidade de distinção de genótipos individuais. Trinta e dois genótipos de fumo foram avaliados para 32 características fenotípicas, 271 marcadores RAPD, 86 microssatélites e 484 marcadores AFLP. Características fenotípicas e marcadores moleculares RAPD e AFLP foram eficientes para distinguir os genótipos estudados, permitindo evidenciar moderada similaridade e estreita base genética. Apesar disso, foi encontrada variabilidade para as características fenotípicas de maior importância econômica em fumo, sendo possível caracterizar individualmente os 32 genótipos através de 23 das 32 características fenotípicas avaliadas. Os genótipos K-326 LF e BY-64 divergiram dos demais e se destacaram para características de importância econômica, como rendimento, índice qualitativo de folhas, teor de nicotina e percentual de talo, sendo de grande potencial como genitores em cruzamentos elite. Foram identificados marcadores RAPD e AFLP específicos, capazes de distinguir, individualmente, os genótipos estudados. Os resultados deste estudo permitem concluir que os diferentes métodos utilizados se complementam na distinguibilidade dos genótipos e devem ser utilizados conjuntamente para o desenvolvimento de germoplasma e linhagens superiores de fumo.