Orientador: Luiz Doni Filho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias / Foram conduzidos experimentos com genótipos de cana-de-açúcar das séries RB84, RB85 e RB89, em 17 locais do Estado do Paraná, que pelas características climáticas apresentam uma região apta, com temperatura favorável ao crescimento da cana-de-açúcar e outra com restrições variadas ao cultivo, ao sul do Estado. Os experimentos utilizados são da Fase Experimental (FE) do processo de obtenção de novas variedades do Programa Cana-de-açúcar da RIDESA -PR. Com o objetivo de validar o método usado na avaliação de novos genótipos de cana-de-açúcar, foram identificados aqueles com bom potencial de produção, determinada a adaptabilidade e estabilidade dos mesmos e comparadas as três séries RB. Para a adaptabilidade e estabilidade usou-se o método de Eberhat e Russel e a identificação e comparação dos genótipos foi feita por teste de médias, coeficiente de variação entre as médias dos diferentes locais, freqüência de superioridade aos padrões, apresentados histogramas por faixa de freqüência para cada série. Usou-se as características de TCH (toneladas de colmos de cana-de-açúcar por hectare) e TPH (toneladas de POL por hectare) como indicativo para a escolha dos melhores genótipos. Pelo método usado, é possível a identificação de genótipos superiores nas três séries. A heterogeneidade dos resultados mostra a necessidade da avaliação ser feita no maior número de locais possível. A interação dos genótipos com o ambiente apresenta aumento de produção com a melhoria de ambiente, com magnitude diversa entre eles, pela variação na resposta dos genótipos a esta interação. Quando comparadas as três séries, embora alguns genótipos de séries diferentes tenham os mesmos progenitores, mostram comportamento diferentes e a RB89 foi a que apresentou valores médios de TCH e TPH menores, porém, como as outras séries, esta possui genótipos promissores, isto é, superiores aos padrões, com potencial para serem cultivados no Estado do Paraná, demonstrando a validade da metodologia usada no processo de seleção de variedades de cana-de-açúcar RB / Experiments were done with genotypes of sugar-cane of the series RB84, RB85 and RB89, in 17 places of the State of Paraná, that is bordering area because the climatic characteristics, to the South, for the cultivation of the sugar-cane. The appraised experiments are of the Experimental Phase (FE) of the process of obtaining new varieties of the Programa Cana-de-açúcar of RIDESA -PR. With the objective of validating the method used in the evaluation of new sugar-cane genotype, they were identified those with good production potential, appraised the adaptability and stability of them and compared with the series three RB. For the adaptability and stability was used the method of Eberhat and Russel and the identification and comparison of the genotype was made by test of averages, coefficient of variation among the averages of the different places, superiority frequency from the patterns, as well as histograms for frequency strip for each series. It was used the characteristics of TCH (tons of sugar-cane culm by hectare) and TPH (tons of POL for hectare) as indicative for the choice of the best genotype. For the used method, it is possible the identification of superior genotype in the three series, The heterogeneity of the results exhibit the need of the evaluation to be done in the largest number of possible locality. The interaction of the genotype with the ambient presents production increase with the ambient improvement, with different intensity among them, by the variation in the response of the genotype to this interaction. When compared the three series, although some genotype of different series have the same progenitors, they show different behavior and for RB89 presented medium values of TCH and smaller TPH, even so, as the other series possesses promising genotype, that is superiors to the patterns, with cultivation potential in the State of Paraná, demonstrating the validity of the methodology used in its improvement

Resumo: Conhecer a variabilidade genética aditiva de características com importância econômica é fundamental para a elaboração de programas de melhoramento genético nas espécies domésticas. Assim sendo, utilizou-se 4.757 lactações completas de búfalas da raça Murrah, obtidas no período de 1985 a 2005 para estimação de parâmetros genéticos das produções acumuladas até os 305 dias de leite (PL305), gordura (PG305), proteína (PP305) e sólidos totais (PST305), e das produções no dia do controle PLDC, PGDC, PPDC e PSTDC, respectivamente, além das porcentagens de gordura (%G) e proteína (%P). Utilizando-se o método de máxima verossimilhança restrita foram realizadas análises tricaracterísticas envolvendo PL305, %G e %P. Considerando as informações no dia do controle, analisaram-se as produções mensais de leite, gordura, proteína e sólidos totais. Os modelos matemáticos incluíram como aleatórios os efeitos genético aditivo, de ambiente permanente e o residual e, como efeitos fixos, o grupo de contemporâneos (rebanho-ano-estação de parto), número de ordenhas e idade da búfala ao parto como covariável (linear e quadrático). Os mesmos efeitos foram incluídos no modelo para ajustes da produção no dia de controle de leite, gordura, proteína e sólidos totais, sendo o efeito de grupo de contemporâneos definido por rebanho-ano-mês de controle. Nas análises tricaracterísticas, observaram-se estimativas de herdabilidade moderadas e as correlações genéticas entre a produção de leite e as porcentagens de gordura e proteína foram baixas e negativas, indicando dificuldade de seleção simultânea para estas características. / Abstract: Know the variability additive of characteristics with importance economic is fundamental for elaboration of programs of improvement genetic on the species domestic. Given this, uses 4.757 lactations completed of buffaloes from race Murrah, obtained into the period of 1985 and 2005, about to valuation of genetic parameters from the yield total the 305 days the milk (Y305), fat (YF305), protein (YP305) and solid totals (YST305), and the yield milk test day (YMTD), fat (YFTD), protein (YPTD) and solid total (YSTTD), there from the percentages of fat (%F) and (%P). Considering the information test day, analyzed productions month of milk, fat, protein and solid total. Variance components were estimated by restricted likelihood method, in analyzed three-trait for Y305, %F and %P. The model mathematicians included additive genetic, environmental permanent effects as random, the fixed effect of contemporary groups, number of to milk and age of the cow at calving as linear and quadratic covariável. Contemporary groups were defined by herd-year-month of test for test day month and by herd-year-season calving for yield total. For test day and yield total estimated by analyzed one and two-trait. / Orientador: Humberto Tonhati / Coorientador: Milthon Honorio Muñoz Berrocal / Coorientador: Lucia Galvão de Albuquerque / Banca: Danísio Prado Munari / Banca: Lenira El Faro Zadra / Mestre

Orientador: Maurício Dutra Zanotto / Resumo: Com o objetivo de avaliar a variabilidade genética para as características produtividade de grãos, altura de plantas, ciclo das plantas, massa de 100 grãos e rendimento em grãos, foram testadas 180 progênies, obtidas por autofecundação, de plantas de mamona cultivar AL Guarany 2002. As progênies foram avaliadas em São Manuel-SP e Araçatuba-SP, entre dezembro/2001 e agosto/2002, utilizando-se o delineamento experimental em blocos ao acaso com 3 repetições e parcela experimental com área útil de 10m2. Para maior precisão experimental as 180 progênies foram divididas em quatro experimentos por local, com 45 progênies cada e com cinco parcelas testemunhas correspondentes a cultivar AL Guarany 2002. Foram realizadas as análises de variância individuais e conjuntas e obtidas as estimativas de parâmetros genéticos. Para a característica produtividade de grãos, as médias de progênies, amplitudes de variação de progênies e médias da testemunha AL Guarany 2002 foram 2.990kg/ha, 650 - 4.460kg/ha, 3.010kg/ha para São Manuel-SP e 1.920kg/ha, 30 - 6.740kg/ha e 1.970kg/ha para Araçatuba - SP, respectivamente. Detectou-se diferenças significativas, pelo teste F, em nível de 5% de probabilidade, para todos os experimentos, nos dois locais, com exceção do experimento II, em São Manuel-SP, indicando haver variabilidade entre progênies. As análises conjuntas apresentaram diferenças significativas, pelo teste F, em nível de 5% de probabilidade, para todos os experimentos para a interação progênies por locais, indicando a necessidade de seleção de plantas em nível regional. As estimativas de variância entre progênies, estimativas de variância ambientais e estimativas dos coeficientes de herdabilidade apresentaram valores médios de 0,1229, 0,2731 e 0,5071 em São Manuel-SP e 0,4428, 0,3181 e 0,7649 em Araçatuba-SP, indicando possibilidade.. (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of the present research was evaluate the genetic variability for 180 castor bean lines to grain yield, plant height and earliness obtained by selfed plants from cultivar AL Guarany 2002. Lines were divided in four sets and tested in two locations (Araçatuba and São Manuel, São Paulo, Brazil), utilizing randomized block designs with three replications, and plots with 10m2. Castor bean cultivar AL Guarany 2002 were included as a control. Joint analysis of variance were made for genetic parameters estimations. Mean grain yield of lines, in São Manuel-SP was 2.990 kg/ha, ranging from 650 to 4.460 kg/ha. In Araçatuba-SP grain yield ranged from 30 to 6.740 kg/ha with an average yield of 1.920 kg/ha. Significative differences among lines were observed in seven of eight experiments, including both places an indication of variability among lines. By the joint analysis of experiments an interaction lines x location was detected which leads to the conclusion of the necessity of selection in a regional level. Genetic variance and heritability coefficients were respectively 0,1299 and 0,5071 for São Manuel-SP and 0,4428 and 0,7649 for Araçatuba-SP. These values point out the possibility of success for increasing grain yield selecting in each place / Doutor

Orientador: Mauricio Dutra Zanotto / Resumo: O presente trabalho objetivou analisar os efeitos de onze ciclos de seleção massal nos componentes da média e da variância na cultivar de milho AL 25, utilizando-se para tanto, 200 progênies de meios irmãos, sendo 100 provenientes do 4º ciclo de seleção massal e outras 100 provenientes do 15º ciclo. A obtenção das progênies de meios irmãos foi efetuada em 1998 e foram conduzidos oito experimentos, em condições de safrinha, nos anos de 1999 e 2000. Em cada ano foram conduzidos quatro experimentos, contendo cada um deles, 25 progênies de meios irmãos de cada ciclo de seleção massal, bem como quatro híbridos simples, como testemunhas. Utilizou-se o esquema de blocos completos casualizados com três repetições, avaliando-se as características produção de grãos e altura de inserção de espigas. Foram realizadas análises de variância individuais e conjuntas, em relação aos dois anos de realização dos experimentos, para a comparação das médias e dos componentes de variância dos ciclos 4 e 15 de seleção massal. Observou-se que houve ligeira redução na variância genética das progênies conforme foram efetuados os ciclos de seleção, para ambas as características analisadas. Ocorreu também aumento pouco expressivo nas médias de produção de grãos e altura de inserção de espigas, com os ciclos de seleção. Os experimentos conduzidos no ano 2000 apresentaram valores superiores para produção de grãos e inferiores para altura de inserção de espigas, em relação aos experimentos conduzidos em 1999. Os resultados permitiram concluir que onze ciclos de seleção massal, a partir do ciclo 4, não promoveram alterações significativas nos componentes da média e da variância na cultivar de milho AL 25. / Abstract: The present research aimed to analyze the effects of eleven cycles of mass selection on the components of mean and variance in Brazilian maize cultivar AL 25, utilizing, one hundred half sib progenies from the 4th cycle of mass selection and a hundred from the 15th cycle. A set of eight experiments was conducted, under summer conditions, in two years (1999 and 2000), with half sibs progenies obtained in 1998. In each year, four experiments were conducted, containing each one of them, 25 half sibs progenies of each cycle of mass selection, utilizing four comercial simple hybrid as checks. Randomized complete blocks was used with three replications and the following characteristics were evaluated: grain yield and ear height. Individual and grouped variance analyses, for two years of experiments, were conducted to the comparation of mean and variance components of 4th and 15th cycles of mass selection. A quick reduction of the genetic variance among progeneis and inexpressive increasing of grain yield and ear height with selection cycles was observed. Higher grain yield and lower ear height was obtained in experiments conducted in 2000 when compared to those conducte in 1999. Through the results it is conclude that eleven cycles of mass selection did not promote significative alterations on the components of mean and variance in Brazilian maize cultivar AL 25. / Doutor

Orientador: Ivan G. Maia / Orientador: Diana Fernandez / Banca: Anne-Lise Haenni / Banca: Pierre Marraccini / Banca: Michel Vincentz / Banca: Luis Vieira / Resumo: A caracterização de promotores ubíquos, tecido-específicos ou induzidos sob determinada condição é importante para a produção e liberação comercial de plantas geneticamente modificadas. Este trabalho apresenta a identificação e caracterização de promotores de genes de café (Coffea arabica), uma cultura de grande importância sócio-econômica. Foram selecionados 41 genes candidatos com padrão de expressão constitutivo, fruto-específico ou relacionados com o mecanismo de defesa, através de dados da literatura e da análise in silico em bancos de ESTs disponíveis. A expressão constitutiva ou específica foi confirmada através de PCR quantitativa para somente 10 dos genes analizados. Os experimentos foram realizados em 5 diferentes tecidos/órgãos (raiz, caule, folha, flor e fruto) ou em plantas tratadas com o fungo biotrófico Hemileia vastatrix. Regiões promotoras de 4 genes foram isoladas através de genome walking: CaGAPDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase como candidato constitutivo), CaAN2 (anthocyanin 2 específico de fruto), CaPR1b e CaNPR1 (basic form of Pathogenesis-Related protein type 1 e Nonexpressor of PR genes, correspondentes a genes induzidos mediante a presença de agentes patogênicos). As regiões cis-reguladoras foram caracterizadas in silico e a funcionalidade dos promotores foi avaliada in planta através da expressão do gene repórter uidA em experimentos de transformação transiente em plantas de tabaco ou tomate. Além do interesse fundamental para a compreensão dos mecanismos de regulação gênica em eucariotos, os resultados desta pesquisa são importantes para o desenvolvimento de plantas transgênicas, apresentando também potencial em programas de melhoramento genético do cafeeiro. Palavras-chaves: Coffea arabica, expressão gênica, promotores, genes ubíquos, frutos, resistência de plantas / Abstract: The choice of promoter, to confer constitutive, spatial and/or temporal transgene expression, is important in plant biotechnology applications. This study presents the identification and characterization of different gene promoters in coffee (Coffea arabica), a species of major socioeconomic characteristics. Forty one constitutive, fruit-specific or pathogen defense-related genes were identified following literature data or in silico analyses in available EST databases. The expression levels of these genes were verified by quantitative PCR and only 10 genes presented a constitutive or specific expression condition. The expression levels assays were carried out in 5 coffee organs/tissues (root, stem, leaves, flowers and fruits) or in coffee plants challenged with Hemileia vastatrix. The promoter region of 4 genes were isolated and characterized in silico: CaGAPDH (glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase as inner control), CaAN2 (anthocyanin 2 fruitspecific), CaPR1b and CaNPR1 (basic form of Pathogenesis-Related protein type 1 and Nonexpressor of PR genes, both pathogen-inducible). The functional analyses of the DNA sequence upstream of these genes were assessed with regard to the uidA reporter gene, via Agrobacterium-mediated transient expression assay in tobacco or tomato plants. The characterization of promoters is not only an approach towards coffee breeding programs, but also provides fundamental data for understanding the mechanisms regulating gene expression in perennial plants / Mestre

Resumo: Os búfalos possuem importância econômica como animais de produção no cenário agropecuário brasileiro e mundial. O conhecimento de polimorfismos em marcadores microssatélites mapeados em búfalos é imprescindível para auxiliar em questões evolutivas da espécie, variabilidade genética intra e inter-populacional, além de serem potencialmente úteis para os programas de melhoramento animal. Foram utilizadas três raças comerciais bubalinas, Mediterrâneo, Jafarabadi e Murrah de rebanhos brasileiros para análise de polimorfismos visando avaliar a diversidade genética existente dentro e entre as raças. Foram analisados 30 animais de cada raça pela amplificação do DNA genômico extraído do bulbo de pelos utilizando quatro locos microssatélites localizados em um cromossomo de interesse econômico. Os produtos de PCR foram separados por eletroforese vertical em gel de poliacrilamida desnaturante. O loco IDVGA-53 não obteve sucesso na amplificação e foi descartado das análises de polimorfismo. Os locos MB099 e BL41 foram monomórficos. Os parâmetros de diversidade foram gerados para o loco CSSM054, o único polimórfico, com média de 3,33 alelos por loco. A heterozigosidade observada com média de 0,503 foi maior que a esperada, indicando excesso de heterozigotos. As raças Mediterrâneo e Jafarabadi apresentaram desvio de equilíbrio de Hardy-Weinberg. O parâmetro Theta indicou evidências de que as três raças diferem entre si, e quando analisadas duas a duas foi possível verificar alta estruturação populacional entre elas. A maior distância genética foi verificada entre as raças Mediterrâneo e Murrah. O conteúdo de informação polimórfica revelou que o loco CSSM054 foi altamente informativo para a raça Mediterrâneo, portanto, considerando todos os resultados, essa raça apresentou maior variabilidade genética / Abstract: The buffalo water are economically important livestock in Brazilian global and agricultural scenario. The knowledge of polymorphisms in microsatellites markers mapped in buffaloes is essential to assist in evolutionary studies of species, genetic variability within and between populations, as well as being potentially useful for animal breeding programs. Three commercial breeds of buffalos (Mediterranean, Jaffarabadi and Murrah) of Brazilian herds were used for polymorphisms analysis to evaluate the genetic diversity within and among them. In each breed 30 animals were analysed by amplification of genomic DND extracted from the hair bulbs using four microsatellite loci located on a chromosome of economic interest. PCR products were separated by vertical electrophoresis in denaturing polyacrylamide gel. The IDVGA-53 locus was not successful in amplifying and was discarded from the analysis of polymorphism. The loci MB099 and CSSM054 were monomorphic. The parameters of diversity were generated for the locus CSSM054, the only polymorphic, with an average of 3.33 alleles per locus. With a mean value of 0.503, the observed heterozygosity was higher than the expected, indicating excess of heterozygotes. Mediterranean and Jaffarabadi breeds had deviation of Hardy-Weinberg equilibrium. The parameter Theta indicated evidence that the three breeds differ and when they were analyzed in pairs, it was observed high population differentiation among them. The largest genetic distance was found between the Mediterranean and Murrah breeds. The polymorphic information content revealed that the locus CSSM054 was highly informative to the Mediterranean breed, therefore considering all the results that race had a high genetic variability / Orientador: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Coorientador: Maria Elisabete Jorge Amaral / Banca: Sandra Aidar de Queiroz / Banca: Beatriz da Costa Aguiar Alves Reis / Mestre

O cultivo da soja (Glycine max (L.) Merr.) em áreas de várzea surgiu como alternativa à monocultura de arroz, uma vez que cultivares com diferentes níveis de tolerância ao alagamento do solo foram identificadas. As tecnologias de sequenciamento de nova geração apresentam como vantagens o elevado volume de informações obtidas e uma visão direta na variação do DNA. Assim, é possível identificar polimorfismos e diferenciar genótipos quanto à característica de interesse. O objetivo deste trabalho foi ressequenciar e montar o genoma de duas cultivares de soja contrastantes para o caráter tolerância ao alagamento do solo, avaliar a expressão de genes candidatos e identificar alterações não sinônimas nas sequências gênicas. O DNA total das cultivares Introdução 27 (tolerante) e BRS 154 (sensível) foi extraído de folhas jovens. Ao DNA fragmentado e purificado foram adicionados indexadores e adaptadores conhecidos. Fragmentos com ~300pb foram selecionados e então realizado o sequenciamento pareado. As leituras de sequenciamento foram submetidas à verificação de qualidade das bases e a montagem foi realizada com os montadores ABySS, SOAPdenovo e a combinação Velvet e SSPACE. Para análise de RTqPCR foram escolhidos como candidatos à tolerância ao encharcamento do solo genes relacionados a rotas de captação de energia (ENO, ADH1, ALAT2 e GLB1), formação de estruturas associadas ao estresse (XETP e LBD41) e detoxificação celular (APX2). O alinhamento dos scaffolds gerados pelo montador AbySS e o genoma de referência da cv. Williams 82 foi realizado para reconstruir a sequência destes genes e as alterações não sinônimas foram identificadas. O sequenciamento gerou em média 111 milhões de leituras pareadas. A distribuição da qualidade das bases nas leituras foi elevada (e≥28) e adaptadores residuais não foram identificados. O programa ABySS mostrou maior eficiência na montagem dos genomas das cultivares Introdução 27 e BRS 154, gerando scaffolds maiores, com tamanho total de 1,024Gb e 1,020Gb, respectivamente. A taxa de alinhamento global das leituras com o genoma de referência foi de 97%. De maneira geral, a cultivar Introdução 27 apresentou maior expressão relativa de todos os genes avaliados. Alteração não sinônima entre os genótipos estudados foi constatada apenas no gene APX2 e diferenças na região promotora associada ao estresse foi constatada apenas no gene ALAT2. Dessa forma, não foi possível explicar as diferenças de expressão observadas, sugerindo uma maior complexidade do caráter estudado. / Soybean (Glycine max (L.) Merr.) in lowland areas emerged as alternative to rice monoculture, since cultivars with different levels of soil flooding tolerance have been identified. The next generation sequencing technologies generates high volume of data and a direct view of DNA variation. So, it is possible to identify polymorphisms and differentiate genotypes for traits of interest. The objective of this work was to resequence and assemble the genome of two contrasting soybean cultivars to soil flooding, to evaluate the expression of candidate genes and to identify non-synonymous changes in these gene sequences. Whole DNA of Introduction 27 and BRS 154 cultivars was extracted from young leaves. Indexers and adapters were added to fragmented and purified DNA. Fragments with ~300bp were selected and then pair-end sequencing was performed. Reads of sequencing were submitted to bases quality check and the assembly was performed with the ABySS, SOAPdenovo assemblers and the combination of Velvet and SSPACE. Candidate genes to soil flooding tolerance were submitted to RT-qPCR analysis. These genes were related to energy uptake routes (ENO, ADH1, ALAT2 and GLB1), formation of stress-associated structures (XETP and LBD41) and cell detoxification (APX2). The alignment of the scaffolds generated by the AbySS assembler and the cv. Williams 82 was performed to reconstruct the sequence of these genes and the non-synonymous changes were identified. Sequencing generated on average 111 million pair-end reads. The distribution of base quality in the reads was high (e≥28) and residual adapters were not identified. The ABySS program showed higher efficiency in assembling the genomes of Introduction 27 and BRS 154 cultivars, generating larger scaffolds, with a total size of 1.024Gb and 1.020Gb, respectively. The overall rate of alignment to reads with reference genome was 97%. In general, Introduction 27 cultivar presented the highest relative expression of all evaluated genes. Non-synonym alteration among the studied genotypes was observed only in the APX2 gene and differences in the promoter region associated with stress were found only in the ALAT2 gene. This way, was not possible to explain the differences in expression observed, suggesting a larger complexity in the studied trait.

A beta glicana, [(1→3)(1→4)‑β‑D‑glicana] é um dos componentes das paredes celulares dos cereais, sendo o principal constituinte da fibra solúvel em aveia branca (Avena sativa L.). Suas características funcionais trazem benefícios para pessoas que realizam uma dieta rica em beta-glicanas, como redução do colesterol, diminuição do teor de glicose e insulina no sangue, prevenção de câncer do cólon do intestino e prevenção de doenças cardíacas. Desta forma, o melhoramento genético tem buscado selecionar genótipos de aveia com maior conteúdo de beta-glicana e com expressão estável nos ambientes de cultivo. Este trabalho teve como objetivo caracterizar genótipos brasileiros de aveia branca quanto ao conteúdo de beta-glicana nos grãos e quanto à estabilidade deste em diferentes ambientes. Em 2010 e 2011 15 genótipos de aveia, desenvolvidos pelo Programa de Melhoramento de Aveia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), foram avaliados em seis ambientes, constituídos por locais e épocas de cultivo diferentes, a fim de caracterizar o conteúdo de beta-glicanas e outras características químicas e físicas dos grãos. Os resultados mostraram que a o conteúdo de beta-glicana é muito semelhante entre os genótipos da UFRGS analisados, porém sofrendo influência do ambiente de cultivo. Correlações positivas foram encontradas entre o teor de beta-glicana e características como o conteúdo de carboidratos e o comprimento do grão. Correlações negativas foram verificadas com características como peso do hectolitro, dias da emergência ao florescimento, conteúdo de proteínas, conteúdo de lipídios e circularidade dos grãos. As associações entre conteúdo de beta-glicanas e os diferentes caracteres agronômicos e de grão avaliados variaram de acordo com o ambiente de teste. A análise da interação genótipo x ambiente indicou que a maioria dos genótipos aumentam o conteúdo de betaglicanas quando o ambiente favorece a expressão de maior conteúdo destas fibras, embora tenham sido observados genótipos em que essa característica é pouco influenciada pelas mudanças do ambiente. / The beta glucan, [(1 → 3) (1 → 4)-β-D-glucan] is a component of cell walls of cereals and the main constituent of the soluble fiber in oats (Avena sativa L.). Beta glucans have functional proprieties, associated with health benefits in human under a diet rich in this dietary fiber, such as reduction of serum cholesterol levels, decrease in glucose and insulin levels, prevention of colon cancer and heart diseases prevention. Therefore, nowadays several oat breeding programs, in the world, are seeking to select oat genotypes expressing higher beta-glucan content in their grains, stably across environments. This study aimed to characterize Brazilian oat genotypes for the content of beta-glucan in the grains and the stability of this trait under different environments. In 2010 and 2011 15 oat genotypes, developed by the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) Oat Breeding Program, were evaluated in six environments, consisting of different locations and sowing dates, in order to characterize their grain beta-glucan content of and other chemical and physical characteristics of the grains. The results showed that the content of beta-glucan is very similar in genotypes evaluated, although under environmental influence. Positive correlations were found between grain betaglucan content and grain carbohydrate content, as well as to grain length. Negative correlations were found with traits such as test weight, days from emergence to flowering, grain protein content, grain lipid content and roundness of the grains. The associations found between grain beta-glucan content and other grain and agronomic characteristics varied according to the test environment. Analysis of genotype x environment interaction indicated that, for most of the genotypes evaluated, an improvement of the environment, i.e. environments more conducive for higher betaglucan content, resulted in an increasing of the beta-glucan content in their grains, even though there were a few genotypes in which this characteristic was less influenced by environmental changes.

A formação de espiguetas multiflora é uma característica complexa devido à sua expressividade variável. Os mecanismos genéticos e moleculares que controlam o caráter espiguetas multiflora ainda não são completamente compreendidos em aveia. Os objetivos deste estudo foram: i) caracterizar duas populações de linhagens recombinantes de aveia para o caráter espiguetas multiflora; ii) determinar o número de genes que controla o caráter espiguetas multiflora em aveia e, iii) identificar, clonar, sequenciar e caracterizar sequências codificantes associadas a genes candidatos ao controle da formação de espiguetas multiflora em aveia. As populações de aveia “UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1” e “URS Taura x UFRGS 017004-2” foram avaliadas para o caráter espiguetas multiflora, em duas épocas de semeadura, no ano de 2014. A formação de espiguetas normais, multiflora e mosaico, em cada um dos terços da panícula e na panícula inteira foi analisada. Pares de primers específicos para o gene AP2 foram desenvolvidos a partir do alinhamento de sequências homólogas de diferentes espécies de gramíneas Pares de primers para os genes Vrn1 e AGL6 também foram utilizados para amplificar e clonar sequências de aveia. A expressão das espiguetas multiflora ao longo da panícula foi alterada nas populações avaliadas em função da época de semeadura. A semeadura tardia aumentou a formação de espiguetas multiflora e reduziu o número de espiguetas mosaico, nas duas populações. A análise genética indicou a presença de um gene maior controlando o caráter espiguetas multiflora em aveia hexaploide. A análise molecular revelou a presença de duas variações alélicas dos genes Vrn1 e AP2 nos genótipos URS Taura e UFRGS 017004-2, indicando que o gene AP2 deve estar conservado em aveia. Uma sequência do gene AGL6 também foi isolada nestes genitores. A existência de polimorfismos moleculares nos genes Vrn1, AP2 e AGL6 pode ser determinante para a expressão do caráter espiguetas multiflora. Estudos complementares poderão confirmar a associação destes genes com a formação de espiguetas multiflora em aveia. / The formation of multiflorous spikelet is a complex character due to its variable expressivity. Genetic and molecular mechanisms that control the character multiflorous spikelet are not fully understood in oats. The objectives of this study were: i) to characterize two populations of recombinants oat lines to the character multiflorous spikelet; ii) to determine the number of genes controlling the character multiflorous spikelet in oats; and iii) to identify, clone, sequence and characterize coding sequences associated with candidate genes to control the formation of multiflorous spikelet in oats. The character multiflorous spikelet was evaluated in the oat populations “UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1” and “URS Taura x UFRGS 017004-2”, in two sowing dates, in the year of 2014. The formation of normal, multiflorous and mosaic spikelets was analyzed in each third of the panicle and in the whole panicle. Specific primer pairs for the gene AP2 were developed from the alignment of homologous sequences from different grass species. Specific primer pairs for the genes Vrn1 and AGL6 were also utilized for amplifying and cloning oat sequences. The expression of multiflorous spikelets along the panicle was dependent on the sowing date in each evaluated population. The late sowing increased the formation of multiflorous spikelet and decreased the number of mosaic spikelets, in both populations. Genetic analysis indicated the presence of one major gene controlling the character multiflorous spikelet in hexaploid oat. Molecular analysis revealed the presence of two allelic variants of the genes Vrn1 and AP2 in the genotypes URS Taura and UFRGS 017004-2, indicating that AP2 might be conserved in oats. One sequence of the gene AGL6 was also isolated in these genotypes. The existence of molecular polymorphisms in the genes Vrn1, AP2 and AGL6 can be crucial for the expression of the character multiflorous spikelet. Further studies may confirm the association of these genes with the formation of multiflorous spikelets in oats.

O Programa de Melhoramento Genético de Aveia da UFRGS, iniciada em 1974, tem como objetivo principal desenvolver cultivares de aveia adaptadas a ambientes do Sul do Brasil, com alta potencial produtividade e qualidade. O progresso genético de um carater é uma contínua mudança fenotípica, observada em diferentes genótipos desenvolvidos ao longo do período de seleção considerada, causada por mudanças nas freqüências alélicas do germoplasma. O estudo teve como objetivo estimar o progresso genético de diferentes características agronômicas importantes no germoplasma de aveia UFRGS e associar os ganhos de rendimento de grãos com mudanças em outras características. O estudo foi conduzido em Eldorado do Sul-RS, Sul do Brasil, nos anos de 2010 e 2011. Foram utilizados 92 genótipos de aveia desenvolvidos pela UFRGS entre 1978 e 2008, e seis testemunhas: duas cultivares de aveia antigos, desenvolvidos nos EUA e adaptada às condições do Sul do Brasil, três cultivares modernas de trigo brasileiras e uma cultivar de cevada brasileira. Em 2010, os genótipos foram avaliados com e sem fungicida, enquanto que em 2011 apenas com fungicida. A análise do progresso genético foi baseado na regressão linear entre períodos de três anos de desenvolvimento do genótipo e cada característica avaliada, em que o coeficiente de regressão (b) proporciona uma estimativa do ganho genético. O progresso genético do rendimento de grãos com fungicida foi estimado em 38,7 kg.ha-1 ao ano em 2010 e 25,3 kg.ha-1 ao ano em 2011, entre 1978 e 2008. A produtividade sem fungicida apresentou uma redução de 63,8 kg.ha-1 ao ano de 1978 a 1990, seguido de um aumento de 167 kg.ha-1 ao ano de 1990 a 2008, esta redução no inicío do programa ocorreu pela superação dos genes de resistência à ferrugem da folha em genótipos mais antigas. Além disso, ocorreu redução do número de dias da emergência ao florescimento, estatura de plantas e acamamento durante os 30 anos de melhoramento. Redução da estatura, sem mudança na biomassa, resultou em índice de colheita maior. Número de panículas por metro quadrado e peso de mil grãos também aumentou, sem modificação do peso de grãos da panícula, resultando em maior potencial produtivo. O aumento da massa de mil grãos e peso do hectolitro permitiu melhoria na qualidade dos grãos. Muitas variáveis foram associados com o rendimento de grãos, mas de forma fraca, indicando que o aumento do potencial produtivo foi resultado da modificação de diferentes características, genótipos e combinações. / The UFRGS Oat Breeding Program, started in 1974, has as its major objective to develop oat cultivars adapted to Southern Brazil environments, with high grain yield and quality potential. The genetic progress of a given trait is a sustained phenotypic change, observed in different genotypes developed along the selection period considered, caused by changes in allele frequencies in the germplasm. This study aimed to estimate the genetic progress of different important agronomic traits in the UFRGS oat germplasm and associate the gains in grain yield with changes in other characteristics. The study was conducted in Eldorado do Sul-RS, Southern Brazil, in the years 2010 and 2011. We tested 92 UFRGS oat genotypes, developed between 1978 and 2008, and six checks: two old oat cultivars, developed in the U.S.A. and adapted to Southern Brazil conditions, three modern Brazilian wheat cultivars and one modern barley cultivar, also from Brazil. In 2010, the genotypes were evaluated with and without fungicide, while in 2011 only with fungicide. The analysis of genetic progress was based on linear regression between the period of three years which the genotype was obtained and the trait evaluated, where the regression coefficient (b) provides an estimate of the genetic gain. The genetic progress of grain yield with fungicide was estimated as 38.7 kg.ha-1.year in 2010 and 25.3 kg.ha-1.year in 2011, from 1978 to 2008. Grain yield without fungicide showed a reduction of 63.8 kg.ha-1.year between 1978 and 1990, followed by an increase of 167 kg.ha-1.year from 1990 to 2008, this reduction in the early breeding period resulted from the overcome of the resistance genes to leaf rust in the older genotypes of the program. Also, reduction in the number of days from emergence to flowering, plant height and lodging were observed along the 30 years of breeding. Decrease in height, with no change in biomass, resulted in increased harvest index. Number of panicles per square meter and thousand grain weight also increased, without modification of the grain weight of the panicle, resulting in increased grain yield potential. The increase in thousand grain weight and test weight allowed improvement on grain quality. Several variables were associated with grain yield, but weakly, indicating that the increase in grain yield potential was the result of modification of different traits, under different combinations, at different genotypes.