Soybean mosaic virus (SMV) is the most common member of the viral genus Potyvirus to infect soybeans (Glycine max [L.] Merr.) worldwide. SMV has been traditionally controlled by the deployment of single dominant, strain specific resistance genes, referred to as Rsv genes. Rsv1 is the most widely used form of SMV resistance with nine different alleles conferring resistance only to the lower numbered less virulent strains, G1 to G3. Rsv3 gives resistance to higher numbered more virulent strains G5 to G7. Soybean lines containing Rsv4, are resistant to all seven currently recognized North American SMV strains. In this study, the recently released soybean whole genome sequence was used to design molecular markers for fine mapping Rsv3 to a ~150 kb genomic region containing four coiled-coil nucleotide-binding leucine-rich repeat proteins. In a related study a large population segregating at the Rsv3 locus was screened for resistance to facilitate future characterization of this region. The markers identified in this study will allow for more accurate marker-assisted selection of Rsv3. / Master of Science

Soja (Glycine max (L.) Merrill) é uma das mais importantes oleaginosas no mundo e sua relevância pode ser também mensurada pela extensão da sua produção no Brasil, onde representa quase a metade do total da área plantada com grãos. A importância da soja está também associada à multiplicidade de utilização do grão, como por exemplo, na alimentação humana e animal, na indústria química e na geração de energia como biodiesel. A produtividade da soja tem sido frequentemente impactada devido ao ataque de pragas e doenças. Dentre as espécies de fitonematoides, o nematoide-das-lesões-radiculares (Pratylenchus brachyurus Godfrey), tem gerado significativas perdas econômicas aos produtores, variando entre 30 a 50%, dependendo da infestação da cultura. Este trabalho teve como objetivo identificar QTLs (Quantitative Trait Loci), a partir de um conjunto de fenótipos associados à resistência ao nematoide-das-lesões-radiculares utilizando a abordagem de mapeamento multivariado. Uma população de 174 indivíduos F2, obtidos a partir do cruzamento entre duas linhagens de soja FTPG06A e FTPG12X (com baixo fator de reprodução do nematoide), foi utilizada para a obtenção dos valores genéticos preditos (BLUPs - Best Linear Unbiased Predictions) de cinco características estudadas e também para a genotipagem com o SoySNP6k Bead Chip. As características avaliadas foram: fator de reprodução (FR), peso fresco (PA) e comprimento (CA) da parte aérea, peso fresco (PR) e comprimento (CR) da raiz. Um total de 1.240 marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism) foram mapeados nos 20 grupos de ligação (GLs) da soja. O comprimento total do mapa foi de 3.084,46 centiMorgans (cM), com intervalo médio de 2,54 cM entre marcadores adjacentes. A identificação de QTLs (Quantitative Trait Loci) para os caracteres fenotípicos foi realizada utilizando-se o mapeamento de intervalos múltiplos univariado (MIM) e multivariado (MT-MIM), com estimativa dos efeitos principais dos QTLs e análises de epistasia envolvendo pares de QTLs. Na abordagem MIM foram identificados três QTLs associados à variável CR, nos GLs (Grupos de Ligação) A2 e E (2 QTLs), explicando um total de 34,22% da variação fenotípica dessa variável para a população em estudo. Na abordagem MT-MIM, foram selecionados dois conjuntos de variáveis, de acordo com a correlação entre as mesmas. Três regiões genômicas foram reveladas, sendo estatisticamente significativas para as variáveis CR, FR e CA. A comparação dos seis QTLs identificados no presente estudo com o banco de dados de QTLs do Soybase forneceu evidências de que cinco QTLs, ainda não foram descritos na literatura. Uma busca por sequências candidatas em duas regiões de interesse, associadas à variável FR, foi realizada, com base na plataforma de dados genômicos PlantGDB. Várias sequências candidatas indicam relação com mecanismos importantes na resposta das plantas a estresses bióticos. Dessa forma, os resultados obtidos no presente estudo forneceram informações para auxiliar na melhor compreensão da arquitetura genética dos caracteres quantitativos analisados. / Soybean (Glycine max (L.) Merrill) is one of the most important oil crop worldwide and its relevance can also be measured by the extension of soybean grain production in Brazil, where it represents almost half of the total planting area with grains crops. Importance of soybean is also related to a multiplicity of usage of the grain, for example, in human consumption, animal feed, chemical industry and for energy generation as biofuel. Soybean yield has been frequently reduced by occurrence of pest and diseases. Among phytonematodes species, root lesion nematode (Pratylenchus brachyurus Godfrey) has caused significant economic losses to farmers, ranging from 30 to 50%, depending on crop infestation. This research aimed to identify QTLs (Quantitative Trait Loci), from a set of phenotypes associated with resistance to root lesion nematode, using the multivariate multiple interval mapping. A mapping population of 174 F2 plants derived from a by-parental cross between two soybean breeding lines FTPG06A and FTPG12X (with low nematode reproduction factor), was used for prediction of genetic values (BLUPs - Best Linear Unbiased Predictions) for five traits studied and also for genotyping with SoySNP6k Bead Chip. Traits evaluated were reproduction factor (FR), shoot weight (PA), shoot length (CA), root weight (PR) and root length (CR). A total of 1,240 SNP (Single Nucleotide Polymorphism) markers were mapped into 20 soybean linkage groups (LG). A total map length was 3,084.46 centiMorgans (cM) with an average of 2.54 cM between flanking markers. QTL mapping for those traits was performed using univariate (MIM) and multivariate (MT-MIM) multiple-interval mapping, with main QTL effects estimates and epistasis analysis between QTL pairs. MIM analysis identified three QTLs associated to CR trait at LG A2 and LG E (2 QTL), explaining 34,22% of phenotypic variation estimated for this mapping population. For MT-MIM analysis, two sets of traits were selected, according to the correlation among them. Three genomic regions statistically significant for CR, FR and CA traits were identified. Comparison between six identified QTL and QTL database at Soybase provided evidence that five QTL have not been published yet. Search for candidate sequences located in two regions associated with FR trait were further performed on the PlantGDB genomic data platform. Several candidate sequences indicate relationships with important plant response mechanisms to biotic stresses. Thus, results obtained in the present study provided information to improve knowledge of the genetic architecture of the analyzed quantitative traits.

A soja, [Glycine max (L.) Merrill] é uma das espécies com maior teor protéico, contendo cerca de 40% de proteína nos grãos. Em conseqüência disso demanda alta quantidade de nitrogênio (N), o qual pode ser suprido pelo processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN), através da simbiose com as bactérias do gênero Bradyrhizobium. No Brasil, a FBN é capaz de suprir toda a demanda de N da cultura da soja, dispensando a aplicação de fertilizantes nitrogenados. No entanto, os caracteres relacionados à FBN não têm sido diretamente considerados em programas de melhoramento genético, em função das dificuldades inerentes às avaliações dos mesmos, que requerem a destruição das plantas. O objetivo deste trabalho foi mapear os locos de caracteres quantitativos (Quantitative Trait Loci: QTLs) dos caracteres relacionados à FBN, visando identificar associações úteis para a seleção assistida por marcadores, bem como obter outras informações sobre a base genética destes caracteres em soja. Uma população composta de 157 F2:7 linhagens endogâmicas recombinantes (Recombinant Inbred Lines RILs), derivada de um cruzamento biparental, foi genotipada com 105 marcadores microssatélites, bem como avaliada para os seguintes caracteres relacionados com a FBN: número de nódulos (NN); peso seco dos nódulos (MNS); peso médio dos nódulos secos (MNS/NN) e peso seco da parte aérea (MPAS). Utilizando o método de mapeamento por intervalo composto para múltiplas características (mCIM) foram mapeados os QTLs para os quatro caracteres. Um mapa genético foi construído com um tamanho estimado em 1.263,2 cM, correspondendo a uma cobertura de 50% do genoma. Oito regiões genômicas foram associadas com os caracteres de FBN. Quatro dessas regiões, localizadas nos grupos de ligação (GL) C1, C2, E e I, foram associadas a mais de um caráter: no GL C1 (Satt190-Satt136) foram mapeados QTLs para MNS, MNS/NN e MPAS; no GL C2 (Satt460-Satt307) foram mapeados QTLs para NN e MNS; no GL E (Satt573-SAtt185) foram mapeados QTLs para MPAS e NN; e no GL I (Satt239-Satt354) foram mapeados QTLs para MNS/NN e NN. A associação dos QTLs nos GL C1, C2 e E foi atribuída à pleiotropia, enquanto que no GL I foi atribuída à ligação gênica. Os QTLs influenciando apenas um caráter foram mapeados nos GL A2, B1, G e L: no GL A2 (Sct067-Satt589) foi mapeado um QTL para MNS/NN; no GL B1 (Satt509-Satt251) foi mapeado um QTL para NN; no GL L (Satt232-Satt418) foi mapeado um QTL para MPAS; e no GL G (Satt394-Satt288) foi mapeado um QTL para MPAS. Os QTLs explicaram, individualmente, muito pouco da variação fenotípica (R2 = 1,2% a 10,0%), sendo o QTL mais significativo mapeado no GL L para MPAS, e explicou 10,0% da variação do caráter, com um efeito aditivo de 0,57 g planta-1. Portanto, foram detectados QTLs em quatro regiões para MPAS (C1, E, G e L), em cinco regiões para NN (B1, C1, C2, E, G); em duas regiões para MNS (C1, C2) e em três regiões para MNS/NN (A2, C1, I) que explicaram 23,0%, 20,0%, 11,8% e 16,0% da variação fenotípica total, respectivamente. Estes resultados estão de acordo com as herdabilidade relativamente baixas dos caracteres (28% a 49%) e refletem a natureza complexa da FBN, que está sob influência ambiental. / Soybeans [Glycine max (L.) Merrill] is a crop with high protein content (about 40%) in the seeds. As a result, the crop demands high nitrogen (N) inputs, which can be supplied by the process of biological nitrogen fixation (BNF), through the symbiosis with bacteria of the genus Bradyrhizobium. In Brazil the BNF allows to fulfill all the demand for N; therefore N fertilizers are not required. However, the traits associated with BNF have not been directly considered in breeding programs due to the difficulties to its evaluation, which require, generally, the plant destruction. The objective of this study was to map Quantitative Trait Loci (QTLs) of traits related to BNF and to identify useful associations for marker-assisted selection, as well as to obtain other information about the genetic basis of these traits in soybeans. A population of 157 F2:7 recombinant inbred lines (RILs), derived from a two-way cross, were genotyped with 105 microsatellite markers as well as evaluated for the following traits related with BNF: number of nodes (NN); nodule dry weight (NDW); mean nodule dry weight (NDW/NN); and shoot dry weight (SDW). Using the composite interval mapping for multiple traits (mCIM) method, the QTLs were mapped for all the traits. A genetic map was constructed with an estimated size of 1,263.2 cM, covering about 50% of the genome. Eight genomic regions were associated with the four traits and four of these regions, located on linkage groups (LG) C1, C2, E and I, were associated with more than one trait: in LG C1 (Satt190-Satt136), QTLs for NDW, NDW/NN and SDW were mapped; in LG C2 (Satt460-Satt307), QTLs for NN and NDW were mapped; in GL E (Satt573-SAtt185), QTLs for SDW and NN were mapped; and in GL I (Satt239-Satt354) QTLs for NDW/NN and NN were mapped. The pleiotropy was attributed to QTL association in the LG C1, C2, and E, whereas genetic linkage was attributed to QTL association in LG I. QTLs affecting only one trait were mapped in LG A2, B1, G and L: in LG A2 (Sct067-Satt589) a QTL was mapped, for NDW/NN; in LG B1 (Satt509-Satt251) a QTL was mapped for NN; in LG L (Satt232-Satt418) a QTL was mapped for SDW; and in LG G (Satt394- Satt288) a QTL was mapped for SDW. The QTLs individually explained very little of the phenotypic variation (R2 = 1.2% to 10.0%), and the most significant QTL was mapped in the LG L, explaining 10.0% of the variation for SDW, with an additive effect of 0.57 g plant-1. Therefore, QTLs in four regions were detected for SDW (C1, E, G, and L), in five regions for NN (B1, C1, C2, E, and G), in two regions for NDW (C1, and C2) and in three regions for SDW/NN (A2, C1, and I), which explained 23.0%, 20.0%, 11.8% and 16.0% of phenotypic variation, respectively. These results are in agreement with the relatively low heritability of the traits (28% to 49%) and reflect the complex nature of BNF traits, which are influenced by the environmental effects.

A soja é a cultura agrícola brasileira que mais se expandiu nas últimas três décadas. Atualmente é uma commodity comercializada em larga escala na forma de grão, farelo e óleo. Por ser uma importante fonte de proteína, possui papel fundamental na indústria alimentícia, tanto humana quanto animal. O monocultivo em extensas áreas tem ocasionado o aumento da vulnerabilidade da cultura a patógenos e insetos-praga, com consequências relevantes na produção dos grãos. Dentre tais insetos-praga, os percevejos fitófagos representam um dos grupos de maior relevância para a cultura, pois podem comprometer o rendimento, a qualidade e a sanidade dos grãos. As perdas no rendimento da cultura devido ao ataque por percevejos são superiores a 30%, e o comprometimento no valor germinativo das sementes pode ser superior a 50%. Este trabalho teve como objetivo identificar QTLs (Quantitative Trait Loci), a partir de um conjunto de fenótipos associados à resistência aos percevejos e a caracteres agronômicos, utilizando a abordagem de mapeamento multivariado. Uma população de 228 indivíduos F2, obtida a partir do cruzamento entre as cultivares IAC-100 e CD-215, foi utilizada para a obtenção dos dados genotípicos. Os caracteres agronômicos avaliados na geração F2:3 foram: número de dias para o florescimento (NDF), altura da planta no florescimento (APF), número de dias para a maturidade (NDM), altura da planta na maturidade (APM), acamamento (AC), valor agronômico (VA) e produtividade de grãos (PG). Oito caracteres associados à resistência aos percevejos foram avaliados: período de granação (PEG), retenção foliar (RF), número de vagens por planta (NVP), índice percentual de dano nas vagens (IPDV), número de sementes (NS), peso de cem sementes (PCS), peso de sementes boas (PSB) e peso de sementes manchadas (PSM). O mapa genético obtido, representando os 20 grupos de ligação (GLs) da soja, foi constituído por 417 marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism), 61 SSR (Simple Sequence Repeat), 30 AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) e 8 marcadores TRAP (Target Region Amplification Polymorphism). A cobertura do genoma da soja foi de 2.814,82 centiMorgans (cM), com um intervalo médio de 5,46 cM entre marcadores adjacentes. A identificação de QTLs (Quantitative Trait Loci) para os caracteres fenotípicos foi realizada utilizando-se o mapeamento de intervalos múltiplos univariado (MIM) e multivariado (MT-MIM), com estimativa dos efeitos principais dos QTLs. A abordagem MIM revelou um total de 60 QTLs, distribuídos por 13 GLs da soja, sendo 29 QTLs associados a caracteres de resistência aos percevejos e 31 QTLs relacionados a caracteres agronômicos. A percentagem da variação fenotípica explicada pelos QTLs (R2) variou de 14,27% para AC a 65,45% para NDM. Na abordagem MT-MIM, foram selecionados nove conjuntos de variáveis, de acordo com a correlação entre as mesmas. Foram reveladas 20 regiões genômicas distintas, com uma alta tendência de concentração de QTLs em posições similares. No geral, para a maioria das características, os valores marginais de R2 obtidos para os modelos MT-MIM foram superiores em relação aos modelos MIM, variando de 27,98% para APF a 65,30% para NDM. A abordagem MT-MIM permitiu a identificação de 13 novas posições genômicas, com efeito em pelo menos uma das variáveis analisadas, que não foram reveladas nos modelos MIM. Uma comparação com o banco de dados do Soybase forneceu evidências de que muitos QTLs, identificados nesta população em estudo, coincidem com QTLs descritos em outros backgrounds genéticos. No entanto, 56 QTLs identificados no presente estudo ainda não foram descritos na literatura. A maioria dos QTLs identificados explicam, individualmente, até 10% da variação fenotípica das características avaliadas. No entanto, QTLs presentes em oito novas regiões identificadas pela abordagem MT-MIM e oito novos QTLs identificados pela abordagem MIM contribuíram para explicar uma maior percentagem da variação dos fenótipos estudados. Esses QTLs devem ser melhor investigados considerando sua relevância para a seleção simultânea de características de interesse, permitindo uma maior eficiência de seleção e um maior ganho genético. Os resultados obtidos no presente estudo forneceram informações para auxiliar na melhor compreensão da arquitetura genética dos caracteres quantitativos analisados, bem como sobre a relação genética entre os mesmos. / Soybean is the Brazilian crop with the most expansion along the past three decades. Currently, it is a commodity commercialized in large scale as grain, bran and oil. Because it is an important source of protein, it plays a fundamental role in the food industry, both human and animal. Soybean monoculture in large areas has increased crop vulnerability to pathogens and insect pests, with significant consequences on grain production. Among such pest insects, stink bugs are considered a major pest of soybean crop, feeding directly on seeds, reducing yield and seed quality. Losses in crop yield due to stink bugs attack are greater than 30% and seed germination compromising can be greater than 50%. This study aimed to identify QTL (Quantitative Trait Loci), for stink bug resistance traits and agronomic traits using the multivariate multiple interval mapping. An F2 mapping population of 228 plants derived from a biparental cross between IAC-100 and CD-215 was used for genotyping. An F2:3 population was developed to evaluate eight stink bug resistant traits such as graining period, leaf retention, pod number per plant, percentage of pod damage, number of seeds, hundred seed weight, weight of healthy seeds and spotted seed weight. Other seven agronomic traits were evaluated such as number of days to flowering, plant height at flowering, number of days to maturity, plant height at maturity, lodging, agronomic value and grain yield. A total of 417 SNP (Single Nucleotide Polymorphism) markers, 61 SSR (Simple Sequence Repeat), 30 AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) and 8 TRAP (Target Region Amplification Polymorphism) markers were mapped into 20 soybean linkage groups. The total map length was 2,814.82 cM with an average of 5.46 cM between markers. QTL mapping for those traits was performed using univariate (MIM) and multivariate (MT-MIM) multiple interval mapping, with main QTL effects estimates. MIM analysis identified a total of 60 QTL, through 13 soybean linkage groups, with 29 QTL related to stink bug resistant traits and 31 QTL related to agronomic traits. Phenotypic variation explained by QTL ranged from 14.27% for lodging to 65.45% for number of days to maturity. The traits were divided into nine groups for MT-MIM analysis considering their correlation coefficient. Twenty different genomic regions were identified showing a very high QTL clustering. For most of the traits phenotypic variation estimates for MT-MIM models were higher than MIM models, ranging from 27.98% to 65.30% for plant height at flowering and number of days to maturity, respectively. MT-MIM analysis showed 13 genomic regions controlling at least one of the evaluated traits which were not identified at MIM analysis. Comparison between identified QTL and QTL database at Soybase demonstrated that some QTL were similar to those described in different genetic background. However, 56 QTL detected in the present study were described for the first time in literature. Most of the QTL identified explain, individually, less than 10% of phenotypic variation. However, eight genomic regions identified with MT-MIM analysis and eight QTL identified with MIM analysis explain a great amount of phenotypic variation. These QTL should be investigated considering their importance for simultaneous selection for a high genetic gain. Results obtained in the present study provided information for a better understand of genetics architecture underlying quantitative traits studied and the genetic relation among them.

A cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) possui uma importância histórica e econômica para o Brasil. O agronegócio sucroalcooleiro vem experimentando forte expansão na última década não só no Brasil como também em todo o mundo em função, principalmente, da demanda por fontes de energia menos agressivas ao ambiente. Para atender a uma maior demanda por seus subprodutos, principalmente de etanol, a área cultivada com cana-de-açúcar vem aumentando a cada ano no Brasil, ocupando áreas novas de cultivo nas regiões centrais do país. Nesse contexto, o melhoramento genético tem um papel fundamental no desenvolvimento de novas cultivares adaptadas a essas condições de cultivo. A maioria dos caracteres de importância econômica possui uma natureza genética complexa fazendo com que o desenvolvimento de uma nova cultivar de cana-de-açúcar leve mais de 10 anos. Desta forma, o uso de abordagens que permitam a identificação de genes ou de QTLs associados a caracteres quantitativos de forma precisa e rápida tem grande utilidade no melhoramento dessa espécie. O mapeamento por associação baseado no fenômeno do desequilíbrio de ligação é uma metodologia que visa detectar associações entre genes e caracteres agronômicos, podendo contribuir desta forma para o melhoramento da cana-de-açúcar. Assim, este trabalho teve como principal objetivo avaliar o uso da abordagem de mapeamento por associação na detecção de associações importantes entre marcadores moleculares do tipo SSR e AFLP e os caracteres Altura, Diâmetro e Número de Colmos; Percentual de Fibra na Cana (Fibra % Cana); Porcentagem em massa de sacarose (Pol % cana) e Tonelada de Cana por Hectare (TCH) em cana-de-açúcar. Os dados fenotípicos dos genótipos avaliados são oriundos de experimentos conduzidos em quatro regiões: Ribeirão Preto, Jaú e Piracicaba em São Paulo e Goianésia em Goiás no período entre 1990 e 2009. Associações entre os marcadores e os caracteres fenotípicos foram avaliadas em cada região e em todas simultaneamente. A análise de associação realizada através de modelos mistos sugeriu a existência de doze associações envolvendo os caracteres Número de Colmos, Porcentagem em massa de sacarose (Pol % cana) e Tonelada de Cana por Hectare (TCH). Quatro associações envolveram a característica Número de Colmos sendo três (CIR56, ACG_CGT e AGG_CAG) de caráter geral, ou seja, relacionada à média das quatro regiões e uma associação na região de Goiás (ACG_CAT). Sete associações entre a característica Pol % Cana e as marcas CV60, CV106, AAG_CAC, AAG_CAG e ACG_CTT foram específicas para a região de cultivo de Ribeirão Preto. Uma associação entre Tonelada de Cana por Hectare (TCH) e a marca ACG_CGC foi detectada na região de Piracicaba. / Sugarcane (Saccharum spp.) has an historical and economic relevance in Brazil. We are the largest producer and exporter of sugar and ethanol in the world. Sugar agribusiness has experienced a xx in the last decade not only in Brazil but also around the world as a consequence of increasing demand on renewable and clean sources of energy. As a consequence, the growing area with sugarcane in Brazil is expanding, reaching the central regions of the country. Sugarcane breeding has an important role in developing new cultivars adapted to these new conditions. However, most traits of economic importance in sugarcane have complex genetic architecture making the improvement of new sugarcane cultivars a challenging process. Thus, adoption of strategies that allow for rapid and precise detection of genes associated with quantitative traits is of great interest, representing a valuable tool for sugarcane breeding. Association mapping based on linkage disequilibrium represents a strategy useful for detection of marker-trait associations and may contribute for identifying genes useful for sugarcane breeding. In the present study, association mapping approach was applied to sugarcane in order to evaluate its potential contribution in detecting important associations between SSR and AFLP molecular markers and the characters Height, Diameter and Number of Stalks; % Fiber; % Pol and TCH. Phenotypic data for genotypes were collected from field trials in four locations: Ribeirão Preto, Jaú and Piracicaba in São Paulo and Goianésia in Goiás between 1993 and 2009. Marker-trait associations were tested for each location individually and for all locations simultaneously. A mixed model approach was adopted to test for marker-trait associations. The results suggested the existence of twelve associations involving the characters Stalk Number, % Pol and TCH. Four associations involved stalk number from which three (markers CIR56, ACG_CGT e AGG_CAG) were for all locations and one specific to Goiás (ACG_CAT). Seven associations between % Pol and markers CV60, CV106, AAG_CAC, AAG_CAG e ACG_CTT were detected in Ribeirão Preto. One association between TCH and ACG_CGC was detected in Piracicaba

A cultura do maracujá-doce (Passiflora alata Curtis, 2n = 18) não apresenta expressão comercial como à do maracujá-amarelo. No entanto, por se tratar de uma frutífera relativamente nova nos mercados, com grande potencial de expansão devido ao seu valor agregado, há necessidade de se realizarem estudos genéticos e de melhoramento visando a sua expansão comercial, que deve vir acompanhada pela geração de conhecimento científico. Assim, o objetivo deste estudo foi enriquecer o mapa genético integrado da espécie com marcadores funcionais e mapear QTL relacionados à produção e qualidade de fruto. Para tal, foi utilizada uma população F1 composta por 180 indivíduos, provenientes do cruzamento simples entre dois acessos de maracujá-doce. Para a construção do mapa de ligação, utilizou-se um algoritmo que estima, por verossimilhança, simultaneamente, a fase de ligação e a frequência de recombinação, especialmente desenhado para espécies não endogâmicas. Em paralelo, 100 genótipos dessa mesma população foram avaliados fenotipicamente em dois locais, durante dois anos, para caracteres de interesse agronômico. As análises de QTL foram feitas pelo método de mapeamento por intervalo composto e marcadores com diferentes padrões de segregação. Os dados fenotípicos mostraram que existe variabilidade genética na população F1 para ser explorada com fins de melhoramento. Um novo mapa de ligação integrado foi gerado com 1786,11 cM, com uma densidade entre marcas de 4,16 cM. Foram alocados no mapa integrado cinco marcadores do tipo RGA nos grupos de ligação I, II e VI. De um total de 39 QTL, seis QTL estão associados ao caráter diâmetro médio de fruto, quatro ao comprimento médio de fruto, cinco ao peso médio de fruto, cinco à espessura média da casca, cinco ao peso médio da casca, quatro ao peso médio da polpa, cinco ao teor de sólidos solúveis totais, três ao número médio de frutos e dois ao caráter produção. A porcentagem da variação fenotípica explicada por estes QTLs variou de 5,67, para o caráter produção, a 23,52%, para o caráter teor de sólidos solúveis totais. A despeito do número e da importância dos QTL mapeados neste trabalho, é necessário o desenvolvimento de marcadores moleculares mais informativos para a saturação do mapa genético e a obtenção de estimativas cada vez mais acuradas, visando incorporar dados moleculares em programas de melhoramento genético da cultura. / The sweet passion fruit crop (Passiflora alata, 2n = 18) does not present a commercial value as the yellow passion fruit crop. However, as it is a crop that recently entered the markets, with increasing potential for expansion due to its aggregated value, it is important to develop genetic and breeding studies to allow this expansion, which need to be accompanied by scientific knowledge generation. Therefore, the aim of the present study was to enrich the integrated genetic map of the species with functional markers and mapping QTL related to yield and fruit quality. We used an F1 population composed of 180 individuals derived from a single cross between two accessions of sweet passion fruit. For linkage map construction, a likelihood-based algorithm for simultaneously estimating linkage phase and recombination fraction, specially designed for outcrossing species, was used. Separately, 100 genotypes of the same population were phenotypic evaluated in two localities, during two years, for agronomic traits. QTL mapping was carried out by performing composite interval analysis and using markers with different segregation ratios. Phenotypic data showed that there is genetic variability in the F1 population to be exploited in breeding programs. A novel linkage map spanning 1786,11 cM, with an average marker density of 4,16 cM was constructed. We attributed five RGA markers in the linkage groups I, II and VI. Out of 39 QTL, six were associated with the trait average fruit width, four with average fruit length, five with average fruit weight, five with average skin thickness, five with average skin weight, four with average pulp weight, five with soluble solids content, three with average fruit number and two QTL were detected for fruit yield. The percentage of phenotypic variation explained by these QTL ranged from 5,67, for the trait yield to 23,52% for the trait soluble solids content. Despite of the number and importance of the QTL here mapped, new and informative markers are necessary to be developed to achieve map saturation, and providing more accurate estimates aiming at incorporating molecular information in breeding programs of the crop.

No presente trabalho, foi utilizada uma coleção de 14 isolados de Sporisorium scitamineum coletados em diferentes regiões canavieiras, para estudar a diversidade genética por RFLP da região telomérica de maneira comparativa a marcadores AFLP. Os teliósporos, esporos de resistência do fungo, foram coletados a partir do sintoma mais característico da planta infectada que é formação do chicote. Os teliósporos são diplóides e quando germinam dão origem ao probasídio, onde, por meiose formam-se os esporídios haplóides. Estes quando compatíveis sexualmente voltam a se fundir formando um micélio dicariótico infectivo. A fase do ciclo de vida escolhida para as análises foram os derivados haplóides de cada linhagem dicariótica obtida a partir dos teliósporos. Na técnica de AFLP foram encontrados 40 loci polimórficos (3%) entre 1311 analisados obtidos a partir de 2 enzimas de corte raro, 1 de corte frequente e 19 combinações de primers. A técnica de RFLP da região telomérica foi comparativamente mais eficiente, no qual foram utilizadas três enzimas de restrição que geraram 102 loci, sendo 36 polimórficos (34,3%). O agrupamento com base nos coeficientes de similaridade e os resultados de atribuição pelo programa Structure revelaram dois grupos genotípicos homogêneos, tanto quando os marcadores foram analisados separadamente como na análise conjunta. Não houve agrupamento por localidade, mas ficou claro que o fluxo desses isolados é baixo. Os derivados haplóides de tipos de reação sexual opostos de cada linhagem dicariótica (teliósporo) permaneceram dentro do mesmo grupo, com exceção de uma única linhagem. Desta forma, de maneira geral na natureza, a fusão entre os esporídios deve acontecer entre aqueles que estão mais próximos. Uma análise molecular de diversidade genética em isolados obtidos em diferentes regiões do mundo por outros autores revelou uma alta homogeneidade entre eles, de forma que somente em localidades da Ásia foi possível revelar, com os marcadores utilizados, alguma diversidade genética. Nossos resultados indicam que a escolha do marcador foi fundamental para revelar diversidade entre os isolados de S. scitamineum, sendo que o RFLP-tel revelou um fingerprinting de DNA quase que específico para cada isolado, sendo assim mais apropriado do que os descritos anteriormente. A quantidade de loci AFLP necessária para revelar polimorfismo foi mais alta do que para RFLP-tel. Uma segunda contribuição deste trabalho foi a detecção de heterozigotos quando consideramos a análise conjunta de derivados haplóides por teliósporo. Um alto grau de homozigosidade foi detectado quando as análises foram realizadas considerando o comportamento dicariótico como diplóide, no entanto, loci heterozigotos puderam ser encontrados. Esta é a primeira vez que um estudo desta natureza foi realizado com isolados de Sporisorium scitamineum do Brasil. / The genetic diversity of Sporisorium scitamineum, the sugarcane smut agent, was characterized in a 14 isolates collection. The isolates were obtained from various sugarcane growing areas and RFLP of the telomeric region was used as molecular marker, compared with AFLP. Teliospores were collected from the whip of infected plants. Teliospores are diploids and germinate producing a probasidium where meiosis takes place originating four haploid cells. These cells if sexually compatible can fuse and a dikaryotic mycelium is formed. The haploid phase, derived from each dikaryotic line obtained from teliósporos, was used to perform the analysis. Our results showed that 40 polymorphic loci (3%) were described among 1,311 analyzed. These were obtained with two rare-cutter restriction enzymes, one frequent-cutter restriction enzyme and 19 primers combinations. The RFLP markers were more efficient when compared to AFLP to reveal polymorphisms. Three restriction enzymes produced 102 loci, from which 36 were polymorphic (34.3%). Clustering using similarity coefficients and results obtained by Structure software revealed two genotypic groups. The analyses were performed with individual markers and combining RFLP and AFLP markers. Locations were not responsible for clustering, and low flux of isolates was evident. The opposite sexual types haploid derivatives originated from the same teliospore were clustered together, with only one exception. This implies that sporideos that are located close together are more likely to fuse. Our data suggest that choosing RFLP as markers were the key for unrevealing diversity among isolates of S. scitamineum. RFLP-tel revealed almost unique DNA fingerprintings to various isolates. A second contribution of this work was that heterozygous were detected when considering a combined analyses of haploids derivatives from the same teliospore. This is the first time a study of this nature was organized with Brazilian isolates of S. scitamineum.

O vírus do mosaico amarelo da abobrinha (Zucchini yellow mosaic virus - ZYMV) é provavelmente um dos mais dinâmicos e prejudiciais vírus emergentes de plantas. Desde sua primeira detecção na Itália e na França em 1973 e 1979, respectivamente, o ZYMV tem sido reportado em mais de 50 países variando de condições climáticas tropicais a temperadas em todos os continentes, exceto na Antártida. No Brasil esse potyvirus foi constatado primeiramente nos Estados de São Paulo e Santa Catarina, no início da década de 90 e posteriormente nos Estados do Ceará, da Bahia, do Rio Grande do Norte, do Pará, do Mato Grosso do Sul e do Maranhão. É provável que atualmente ocorra em todos os estados brasileiros onde se cultivam cucurbitáceas. Embora ocorra no Brasil há mais de 20 anos, pouco se conhece sobre as características biológicas, sorológicas e moleculares dos isolados até então encontrados no país. Esse projeto de pesquisa teve por objetivo cobrir parcialmente essa lacuna para fornecer subsídios para programas de melhoramento genético. Foram utilizados 11 isolados coletados em diversos estados brasileiros. A caracterização biológica consistiu no estudo da reação de diversas espécies vegetais inoculadas mecanicamente. A caracterização sorológico consistiu na marcação da proteína capsidial dos isolados com o antissoro policlonal contra o vírus. A caracterização molecular foi feita por meio da análise das sequências de nucleotídeos e aminoácidos deduzidos do gene da proteína capsidial dos isolados. A reação das espécies variou de acordo com o isolado inoculado. Análises de RFLP mostraram que a enzima de restrição Hpa II permitiu diferenciar o isolado fraco ZYMV-M da maioria dos isolados severos. O peso molecular da proteína capsidial dos isolados analisados foi em torno de 36 KDa, típico da proteína capsidial desse potyvirus. A identidade de nucleotídeos do gene da proteína capsidial entre os isolados brasileiros do ZYMV variou de 93% a 100% e a de aminoácidos deduzidos variou de 97% a 100%. Comparados com as sequências correspondentes de isolados do ZYMV de diferentes origens geográficas a identidade de nucleotídeos variou de 82% a 99%, enquanto a de aminoácidos deduzidos ficou entre 87% e 99%. Na árvore filogenética os isolados brasileiros do ZYMV pertencem ao grupo A, subdivisões I ou II, indicando uma variação entre os isolados. Nenhum evento de recombinação foi detectado nos isolados brasileiros. / Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) is probably one of the most dynamics and economically important emerging plant viruses. Since it was first report in Italy and France in 1973 and 1979, respectively, ZYMV has been found in over than 50 countries ranging from tropical to temperate climate conditions in all continents, except in Antartida. In Brazil this potyvirus was first reported in the beginning of 90´s in São Paulo and Santa Catarina States, and then in Ceará, Bahia, Rio Grande do Norte, Pará, Mato Grosso do Sul and Maranhão states. Probably it occurs in all Brazilian states which grow cucurbit species. Although ZYMV occurs in Brazil for more than 20 years, there is little information about the biological, serological and molecular characteristics for the isolates found in the country. The purpose of this work was to cover partially this gap to provide subsidies for genetic breeding programs. Eleven isolates collected in several Brazilian states were used. The biological characterization consisted in the study of the reaction of several vegetal species mechanically inoculated with the virus. The serological characterization consisted in the identification of the molecular weight of the coat protein through western blot analysis. The molecular characterization was done by the analyses of nucleotides and deduced amino acids sequences for the coat protein gene. The host reaction showed slight variation according to the virus. RFLP analyses showed that restriction enzyme HpaII allowed differentiate the mild ZYMV-M isolate from the majority of severe isolates. The coat protein molecular weight for all studied isolates was about 36 KDa, typical of the coat protein of this potyvirus. The nucleotide identity of the coat protein gene among the ZYMV Brazilian isolates ranged from 93% to 100%, and the deduced amino acids sequences ranged from 97% to 100%. Compared to corresponding sequences of ZYMV isolates from different geographical locations the nucleotide sequences identity ranged from 82% to 99%, while the deduced amino acids sequences ranged from 87% to 99%. Phylogenetic analysis place the Brazilian isolates of ZYMV into the group A, subdivision I or II, showing some diversity between the isolates. No recombination event was detected in the Brazilian isolates.

Caracteres quantitativos possuem herança complexa, que envolvem efeitos epistáticos, pleiotrópicos e interação com ambientes. Em razão da importância desses caracteres para o melhoramento genético, diversos estudos sobre sua natureza genética e herança têm sido conduzidos. Nesse contexto, o mapeamento de QTL é uma ferramenta útil, que permite mapear e estimar os efeitos dos locos que controlam os caracteres quantitativos além de obter outras importantes informações, como a ocorrência de QTL pleiotrópicos e interações QTL x ambientes. Os objetivos do presente trabalho foram mapear QTL e obter informações sobre a interação QTL x ambientes, QTL pleiotrópicos e herança de diversos caracteres de importância agronômica em uma população de milho tropical. Foram utilizadas 250 progênies F2:3 retrocruzadas para ambos os genitores conforme proposto no delineamento III, totalizando 500 progênies, as quais foram avaliadas em até seis ambientes. Para o mapeamento de QTL foi empregado o mapeamento por intervalo composto expandido para múltiplos ambientes ou caracteres (mCIM), considerando um mapa genético com 177 marcadores microssatélite. Os caracteres analisados foram produção de grãos (PG), prolificidade (PROL), peso de 500 grãos (P500), número de fileiras da espiga (NF) e de grãos por fileira (NGF), altura de planta (AP) e espiga (AE), dias para o florescimento feminino (FF) e masculino (FM), número de ramificações do pendão (RP) e stay green (SG). Os resultados das análises do delineamento III indicaram sobredominância para o caráter PG, dominância completa para NGF e dominância parcial para os demais caracteres. Estimativas elevadas de correlações genéticas foram obtidas entre os caracteres PG, PROL, NGF, FF, FM, AP e AE, sugerindo ocorrência de pleiotropia entre tais caracteres. No mapeamento considerando múltiplos ambientes foram mapeados 260 QTL para os onze caracteres analisados, distribuídos por todos os cromossomos do milho. O grau médio de dominância dos QTL foi de sobredominância para PG e AP, e dominância completa ou parcial para os demais caracteres. Devido ao desequilíbrio de ligação nesta população e ao modelo de mapeamento empregado, as estimativas que indicaram sobredominância foram, provavelmente, superestimadas. Para os caracteres PG, NF, NGF, P500, AE e SG, a maioria dos QTL mapeados interagiu significativamente com ambientes, indicando que experimentos conduzidos em vários locais e anos são necessários para identificar genótipos e QTL estáveis. Esses resultados sugerem que devido à elevada interação QTL x ambientes dos caracteres avaliados, os programas de melhoramento e a utilização de seleção assistida por marcadores (SAM) devem ser direcionados para ambientes específicos. No mapeamento de múltiplos caracteres foram identificados 43 QTL com efeitos significativos para dois ou mais caracteres analisados, distribuídos em todos os cromossomos do milho. A quantidade de QTL pleiotrópicos para combinações entre pares de caracteres não foi consistente com as magnitudes das correlações observadas. Em geral, para cada caráter, os QTL pleiotrópicos apresentaram magnitudes e graus de dominância distintos. Portanto, embora diversos QTL pleiotrópicos tenham sido mapeados, suas magnitudes e efeitos distintos para cada caráter indicaram grande complexidade da natureza genética das correlações, constituindo-se em um desafio para uso das informações desses QTL na SAM visando o melhoramento de múltiplos caracteres. / Quantitative traits have complex inheritance, including effects of epistasis, pleiotropy and interaction with environments. Due to the importance of these traits for plant breeding, many studies on their inheritance have been conducted. In this context, QTL mapping is a useful tool that allows mapping and estimating the effects of loci that control the quantitative traits besides obtaining other important information, such as the occurrence of pleiotropic QTL and QTL x environments interactions. The aims of the present study were to map QTL, obtain information about the QTL x environments interaction and the pleiotropic QTL of several relevant traits in a tropical maize population, using the design III. Two hundred and fifty F2:3 progenies backcrossed to both parents were used as proposed in the design III, totaling 500 progenies, which were evaluated in up to six environments. The components of the genetic variances and average degree of dominance were estimated using the design III. The QTL mapping was performed considering a genetic map with 177 microsatellite markers and the multi-trait composite interval mapping (mCIM). The evaluated traits were: grain yield (GY), prolificacy (PROL), 500 kernel weight (W500), kernel row number (KRN), number of kernel per row (NK), plant height (PH), ear height (EH), days to silk emergence (DS), days to anthesis (DA), number of tassel branches (NTB) and stay green (SG). The results from design III indicated occurrence of overdominance for GY, complete dominance for NK and dominance for the others traits. Higher genetic correlations were observed among GY, PROL, NK, DS, DA, PH and EH, suggesting occurrence of pleiotropy. The QTL mapping for multiple environments mapped 260 QTL for the eleven analyzed traits, distributed in all chromosomes. The average degree of QTL dominance was overdominance for GY and PH, and complete or partial dominance for the other traits. Estimates that indicated overdominance are probably biased due to the linkage disequilibrium in this population and the mapping model employed. For GY, KRN, NK, W500, EH and SG, most mapped QTL interacted significantly with environments, indicating that it is necessary to conduct experiments at many locations and years to identify stable QTL. These results suggests that, due to high number of QTL that showed significant interaction with the environment, assisted marker selection (MAS) must be targeted to specific geographic regions. The QTL mapping for multiple traits identified 43 pleiotropic QTL for two or more analyzed traits, distributed in all chromosomes of maize. The amount of pleiotropic QTL for combinations of pairs of traits was not consistent with the magnitudes of the observed correlations. In general, for each trait, the pleiotropic QTL exhibited different magnitude and estimate of the degree of dominance. Although several pleiotropic QTL have been mapped, their distinct magnitudes and effects on each trait indicated the great complexity of the genetic nature of the correlations, constituting a challenge to use QTL information in the MAS for simultaneous improvement of multiple traits.

O patógeno Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae causa a mancha oleosa ou bacteriose do maracujazeiro, uma doença que acarreta prejuízos à cultura em decorrência da baixa produção de frutos, podendo causar a morte das plantas. Uma coleção de 87 isolados deste patovar, oriundos de 22 cidades dos Estados de São Paulo, Minas Gerais e Paraná e do Distrito Federal, foi usada para estudar a diversidade genética por rep-PCR e AFLP. Nove isolados de outros patovares foram incluídos nas análises genéticas. A técnica rep-PCR revelou pouca diversidade entre os isolados do patovar passiflorae, mas diferenciou, claramente, os diferentes patovares. Todavia, a técnica AFLP revelou considerável diversidade genética entre os isolados do patovar passiflorae. A análise molecular da variância mostrou que a maior parte da diversidade (49,4%) se encontra entre as cidades de coleta. O agrupamento gerado com base nos coeficientes de similaridade e os resultados do teste de atribuição pelo programa Structure revelaram clusters genotípicos homogêneos. Isto evidencia que a variação está mais associada à geografia, ou seja, às cidades de coleta, e que o fluxo desses isolados é pequeno. Cinco conjuntos de primers foram desenhados para a detecção do patógeno em plantas. Desses, um conjunto de primers foi desenhado a partir da seqüência intergênica 16S-23S rRNA e se mostrou específico para o patovar passiflorae. Nenhum amplicon foi detectado nos patovares controles. O restante dos primers foi desenhado a partir do seqüenciamento de locos de AFLP, monomórficos para o patovar passiflorae e ausentes nos demais patovares. Estes primers não foram totalmente específicos; no entanto, todos podem ser recomendados para o diagnóstico da mancha oleosa, uma vez que não há registros de outras Xanthomonas em pomares de maracujá. / The pathogen Xanthomonas axonopodis pv. passiflorae is responsible for the bacterial leaf spot of passion fruits, a disease that provokes commercial losses due to low levels of fruit production and even plant death. A group of 87 isolates of this pathovar, collected from 22 localities of São Paulo, Minas Gerais and Paraná States as in the Federal District was used to evaluate the genetic diversity based on rep-PCR and AFLP. Isolates from other nine pathovars were included in the genetic analyses. Low level of genetic diversity was revealed by the rep- PCR technique, which clearly distinguished the different pathovars. However, considerable diversity between isolates of the pathovar passiflorae was revealed by the AFLP technique. The analysis of molecular variance showed that differences between localities contributed to most part of the variance (49.4%). Groups generated based on similarity coefficients as well as results produced by the software Structure assigning isolates to groups, revealed homogeneous genotypic clusters. This confirms that variance is associated with geographic origin e.g. sampling localities, and that flow of isolates is restricted among localities. Five primer sets were designed for pathogen detection in plants; a primer set was designed for PCR amplification of the intergenic sequence 16-23S rRNA, which was shown to be specific to the pathovar passiflorae. No amplicons were detected in the controls. The remaining primers were designed after sequencing AFLP bands that were monomorphic within the pathovar passiflorae but absent in the other pathovars. These primers were not absolutely specific but all could be recommended for diagnosis of leaf spot as there is no report on the occurrence of other Xanthomonas species in passion fruit orchards.