Thesis (Ph. D.)--University of Alberta, 2009. / Title from pdf file main screen (viewed on Dec. 16, 2009). "A thesis submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Plant Science, Department of Agricultural, Food and Nutritional Sciences, University of Alberta." Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2007.

O alho é uma hortaliça importante não só pelo atrativo culinário, como também pelo grande número de propriedades medicinais. A utilização efetiva de recursos genéticos, conservados em bancos de germoplasma, em programas de melhoramento depende de criteriosa caracterização, utilizando em combinação caracteres agromorfológicos e marcadores moleculares. Neste estudo, 16 novos locos microssatélites específicos para a espécie foram desenvolvidos, 10 polimórficos. Os bancos de germoplasma de alho, das instituições IAC, ESALQ e Embrapa, foram caracterizados utilizando 17 locos microssatélites polimórficos, sete deles disponíveis na literatura. A maioria dos locos foi considerada moderado a altamente informativo, com PIC médio de 0,545 e máximo de 0,851. Foram encontrados 90 alelos, com riqueza alélica média de 2,258 alelos por loco e índice de Shannon de 1,176. A coleção da Embrapa apresentou destaque, com maior número de alelos privados e genótipos multi locos (MLGs). Os 151 acessos avaliados foram representados por 65 MLGs. A estratégia M foi utilizada para definição de uma coleção nuclear, que foi constituída por 16 acessos, com cobertura de 100% dos alelos e mínima redundância. O GST geral foi de 0,200 e para MLGs de 0,068, indicando alta diferenciação genética dentro dos bancos de germoplasma, e GIS de 0,195, indicando excesso de heterozigotos, comum em espécies de propagação vegetativa como o alho. A estruturação genética dos MLGs resultou na distinção de dois subgrupos pelo método Bayesiano, consistente com os agrupamentos observados no dendrograma e PCA. Os grupos formados apresentaram coerência com a classificação de acessos de acordo com o ciclo fenológico, em nobres e seminobres. Os marcadores microssatélites desenvolvidos neste trabalho são ferramentas valiosas para estudos de diversidade genética, conservação de germoplasma, mapeamento genético e associativo e espera-se que sejam úteis em futuros programas de melhoramento da espécie. / Garlic is an important crop not only for its culinary attractiveness, but also because of a huge number of medicinal properties. The genetic resources in germplasm require characterization by morphological traits and molecular markers to be effectively used in breeding programs. A novel set of 16 SSR loci specific to garlic were developed. Ten loci were polymorphic, moderate to highly informative, with an average PIC of 0.545 and maximum of 0.851. A total of 151 accessions of garlic from three Brazilian germplam, IAC, ESALQ, and Embrapa, were evaluated for genetic diversity using 10 novel polymorphic SSR loci and other 7 available in the literature. A total of 90 alleles were detected, the average allelic richness was 2.258 alleles per locus and the Shannon index 1.176. The Embrapa collection had the vast majority of private alleles and multi locus genotypes (MLGs). The whole collection was reduced to 65 MLGs. The M strategy were used to define a core collection, 16 accessions were selected with 100% coverage of alleles and minimum redundancy. Overall GST was 0.200 and for MLGs, 0.068, indicating a high genetic differentiation within collections, and GIS was 0.195, indicating an excess of heterozygosity, which was expected as garlic is vegetatively propagated. MLGs were structured in two subgroups by Bayesian approach, consistent with the clustering based on genetic distances and PCA. The groups were coherent with the classification of accessions according to phenology (noble and semi-noble). The new SSR loci are tools for future studies of genetic diversity, germplasm conservation, mapping, and associative genetics, and hopefully will shed light on garlic breeding programs.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-17Bitstream added on 2014-06-13T21:04:20Z : No. of bitstreams: 1 araujo_fp_dr_botfca.pdf: 860426 bytes, checksum: e6646af0ab59a2403e60928f75194d0c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar a variabilidade morfoagronômica de Passiflora cincinnata Mast., distribuída em diferentes regiões agroecológicas do Nordeste brasileiro. Foram utilizadas 32 características obtidas em experimento conduzido na Embrapa Semi-Árido, em Petrolina-PE, em delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições. O desempenho dos acessos foi avaliado pela análise univariada e os estudos relativos à divergência genética foram realizados com base nos procedimentos multivariados, utilizando-se a distância generalizada de Mahalanobis (D2) e a técnica de agrupamento por variáveis canônicas. A dispersão gráfica dos acessos teve como eixos as primeiras variáveis canônicas. A estratégia de coleta de acessos de P. cincinnata mostrou-se efetiva porque os acessos coletados apresentaram variabilidade genética para todos os descritores utilizados na avaliação. Os caracteres mais importantes para discriminação entre acessos foram: diâmetro das hastes (DH), número de glândulas foliares (NGF), número de glândulas por bráctea (NGB), viabilidade de pólen (VP), massa do fruto (PF), massa da semente (MS) e massa total de frutos (MTF). Contudo, por serem caracteres influenciados pelo ambiente, os acessos devem ser avaliados em mais de um ambiente. O agrupamento dos acessos com base em suas variabilidades genéticas não foi correlacionado com sua origem geográfica. Foram obtidos acessos que, pela alta produtividade de frutos, podem ser recomendados para cultivos experimentais em áreas de produtores. / The present work was developed aiming at evaluating the morphoagronomic variability of Passiflora cincinnata Mast., which is distributed in different agroecological regions in Northeast Brazil. Data from 32 characters were used in experiments, carried out at Embrapa Tropical Semi-Arid, Petrolina-PE, Brazil, in a randomized complete block design with four replications. The behaviour of accesses was evaluated by univariate analysis and the studies related to the genetic diversity were done based on the multivariate procedures, using the general distance of Mahalanobis (Dø) and the grouping technique by canonic variables. The graphic dispersion of the accesses used the first canonic variables as axis. The strategies for collecting the accesses of P. cincinnata proved to be effective because the collected accesses showed genetic variability for all the descriptors used in the evaluation. The most important characters for the discrimination among accesses were: stem diameter (SD), number of leaf glands (NLG), number of glands per bract (NGB), pollen viability (PV), fruit mass (FM), seed mass (SM) and total fruit mass (TFM). However, as the environment influences the characters, the accesses must be evaluated in more than one environment. Grouping of accesses based on their genetic variability was not correlated with their geographic origin. Since some accesses showed high fruit productivity, they can be recommended to farmers for experimental growing.

O alho é uma hortaliça importante não só pelo atrativo culinário, como também pelo grande número de propriedades medicinais. A utilização efetiva de recursos genéticos, conservados em bancos de germoplasma, em programas de melhoramento depende de criteriosa caracterização, utilizando em combinação caracteres agromorfológicos e marcadores moleculares. Neste estudo, 16 novos locos microssatélites específicos para a espécie foram desenvolvidos, 10 polimórficos. Os bancos de germoplasma de alho, das instituições IAC, ESALQ e Embrapa, foram caracterizados utilizando 17 locos microssatélites polimórficos, sete deles disponíveis na literatura. A maioria dos locos foi considerada moderado a altamente informativo, com PIC médio de 0,545 e máximo de 0,851. Foram encontrados 90 alelos, com riqueza alélica média de 2,258 alelos por loco e índice de Shannon de 1,176. A coleção da Embrapa apresentou destaque, com maior número de alelos privados e genótipos multi locos (MLGs). Os 151 acessos avaliados foram representados por 65 MLGs. A estratégia M foi utilizada para definição de uma coleção nuclear, que foi constituída por 16 acessos, com cobertura de 100% dos alelos e mínima redundância. O GST geral foi de 0,200 e para MLGs de 0,068, indicando alta diferenciação genética dentro dos bancos de germoplasma, e GIS de 0,195, indicando excesso de heterozigotos, comum em espécies de propagação vegetativa como o alho. A estruturação genética dos MLGs resultou na distinção de dois subgrupos pelo método Bayesiano, consistente com os agrupamentos observados no dendrograma e PCA. Os grupos formados apresentaram coerência com a classificação de acessos de acordo com o ciclo fenológico, em nobres e seminobres. Os marcadores microssatélites desenvolvidos neste trabalho são ferramentas valiosas para estudos de diversidade genética, conservação de germoplasma, mapeamento genético e associativo e espera-se que sejam úteis em futuros programas de melhoramento da espécie. / Garlic is an important crop not only for its culinary attractiveness, but also because of a huge number of medicinal properties. The genetic resources in germplasm require characterization by morphological traits and molecular markers to be effectively used in breeding programs. A novel set of 16 SSR loci specific to garlic were developed. Ten loci were polymorphic, moderate to highly informative, with an average PIC of 0.545 and maximum of 0.851. A total of 151 accessions of garlic from three Brazilian germplam, IAC, ESALQ, and Embrapa, were evaluated for genetic diversity using 10 novel polymorphic SSR loci and other 7 available in the literature. A total of 90 alleles were detected, the average allelic richness was 2.258 alleles per locus and the Shannon index 1.176. The Embrapa collection had the vast majority of private alleles and multi locus genotypes (MLGs). The whole collection was reduced to 65 MLGs. The M strategy were used to define a core collection, 16 accessions were selected with 100% coverage of alleles and minimum redundancy. Overall GST was 0.200 and for MLGs, 0.068, indicating a high genetic differentiation within collections, and GIS was 0.195, indicating an excess of heterozygosity, which was expected as garlic is vegetatively propagated. MLGs were structured in two subgroups by Bayesian approach, consistent with the clustering based on genetic distances and PCA. The groups were coherent with the classification of accessions according to phenology (noble and semi-noble). The new SSR loci are tools for future studies of genetic diversity, germplasm conservation, mapping, and associative genetics, and hopefully will shed light on garlic breeding programs.

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Uma espécie relevante como fonte alimentícia para a população mundial, principalmente para os países subdesenvolvidos e emergentes, é a mandioca (Manihot esculenta Crantz). Primariamente, a mandioca é fornecedora de energia a partir do amido acumulado em suas raízes, mas é importante destacar também a presença dos carotenoides com atividade pró-vitamínica A. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi caracterizar a diversidade agronômica, bioquímica e molecular de acessos de mandioca coletados nas regiões Amazônica, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil, selecionados a partir da coloração de suas raízes. A caracterização foi realizada a partir de 81 genótipos (33 da região Amazônica, 24 da Centro-Oeste, 18 da Sudeste, quatro da Sul e duas variedade comerciais) utilizando 16 caracteres agronômicos, cinco bioquímicos e 17 locos microssatélites. Para os caracteres agronômicos e bioquímicos foram realizadas análises de variância, teste de Tukey e distância de Mahalanobis considerando a região de origem dos genótipos. Para os marcadores microssatélites foram estimados os índices de diversidade genética, tais como o número de alelos por loco (A), porcentagem de locos polimórficos (P), heterozigosidades observada (Ho) e esperada (He), bem como a estruturação da diversidade entre e dentro de regiões (HS, HT, DST e GST). Foram também obtidas a análise de agrupamento a partir da distância de Nei e método de Neighbor-Joining, e a estruturação dos genótipos a partir da análise Bayesiana. Além disso, as distâncias genéticas obtidas para os caracteres avaliados foram correlacionadas entre si pelo teste de Mantel. Os resultados obtidos apontam uma alta variabilidade para todos os caracteres avaliados. Para a maioria dos caracteres agronômicos houve variação significativa entre e dentro de regiões. Todos os caracteres bioquímicos apresentaram variação altamente significativa entre e dentro de regiões. Levando-se em consideração os caracteres agronômicos ocorreu uma tendência de agrupamento dos genótipos da Amazônia, sendo que as características que mais determinaram a distribuição dos genótipos foram a altura total da planta, a altura da primeira ramificação, a relação entre essas duas características e o índice de colheita. Para os caracteres bioquímicos ocorreu um agrupamento dos genótipos amazônicos em função da alta concentração de compostos cianogênicos e carotenoides totais. Os marcadores moleculares indicaram alta variabilidade genética (A = 3,58; P = 100%; Ho = 0,535; He = 0,642), sendo que a maior parte da diversidade (HT = 0,651) encontra-se distribuída dentro de regiões (HS = 0,643). A partir da análise de agrupamento foi verificada uma tendência de estruturação genética, com o agrupamento da maioria dos genótipos coletados na região Amazônica. A análise Bayesiana indicou a formação de dois grupos, sendo que um dos grupos englobou a maior parte dos genótipos da Amazônia, em concordância com a análise de agrupamento. As correlações entre as distâncias obtidas para todos os caracteres não foram significativas. Considerando o teor de compostos cianogênicos dos genótipos e a distância entre eles a partir dos marcadores microssatélites, foi constada uma tendência de separação entre os genótipos considerados bravos e os mansos. A partir dos resultados obtidos verificou-se que os genótipos da região Amazônica possuem características específicas que permitem o seu agrupamento. Essa tendência de agrupamento ocorre possivelmente devido a um processo de seleção diferenciado a que estes genótipos foram submetidos durante o processo de domesticação da espécie. / A relevant species as food source for the world population, especially for the underdeveloped and emerging countries, is cassava (Manihot esculenta Crantz). Primarily, cassava is a provider of energy from starch accumulated in its roots, but the presence of carotenoids with pro-vitamin A activity is also important. In this context, the objective of this study was to characterize the agronomic, biochemical and molecular diversity of cassava accessions selected for the color of their roots, collected in the Amazon, Central-West, Southeast and South regions in Brazil. The characterization was performed from 81 genotypes (33 from the Amazon region, 24 from Central-West, 18 from Southeast, four from the South and two commercial varieties) using 16 agronomic traits, five biochemical characters and 17 microsatellite loci. For biochemical and agronomic traits analyses of variance, Tukey test and Mahalanobis distances were obtained considering the region of origin of the genotypes. For microsatellite markers, indices of genetic diversity were estimated, such as number of alleles per locus (A), percentage of polymorphic loci (P), observed (Ho) and expected (He) heterozygosities, as well as the structuring of diversity between and within groups (HS, HT, DST and GST). Also, a cluster analysis was obtained using the Neighbor-Joining method and Nei´s genetic distance, as well as a Bayesian analysis. Moreover, the distances obtained for all characters were correlated using the Mantel test. Results indicate high variability for all characters evaluated. For most of agronomic traits there was significant variation between and within regions. All biochemical characters showed highly significant variation between and within regions. Taking into account the agronomic characters, there was a tendency for the Amazon genotypes to be grouped together, where the characteristics total plant height, height of the first branch, relationship between these characteristics and harvest index were those that mostly determined the genotypes distribution. For the biochemical characters, the Amazon genotypes were also grouped due to the high concentration of cyanogenic compounds and total carotenoids. Molecular markers indicated high genetic variability (A = 3.58; P = 100%; Ho = 0.535; He = 0.642), while most of total diversity (HT = 0.651) was found within regions (HS = 0.643). In the cluster analysis a tendency was observed towards a structured genetic variability, with the grouping of most genotypes collected in the Amazon region. The Bayesian analysis separated the genotypes in two groups, with one of the groups including most of the Amazon genotypes, in accordance with the cluster analysis. The correlations between the distances obtained for all characters were not significant. Considering the genotypes content of cyanogenic compounds and the distance between them from the microsatellite markers, a tendency was revealed for the separation between bitter and sweet genotypes. From the results obtained we may conclude that the Amazon genotypes have specific characteristics that allow its separate grouping. This tendency occurs possibly because of a differentiated selection process that these genotypes were submitted during the domestication of the species process.

O gênero Dioscorea possui o maior número de representantes da família Dioscoreaceae e possui uma ampla variedade de espécies de importância econômica, por seu aspecto comestível e medicinal. Este estudo tem por objetivo caracterizar, por marcadores microssatélites, a diversidade genética de 42 acessos de Dioscorea bulbifera pertencentes ao banco de germoplasma ex situ da ESALQ/USP, originários de roças de agricultura tradicional dos Estados São Paulo, Minas Gerais, Pernambuco, Piauí, Mato Grosso e Goiás. Para esta caracterização foi desenvolvida uma biblioteca genômica enriquecida para D. bulbifera, visto que não havia iniciadores específicos para esta espécie. Foram também utilizados iniciadores heterólogos, desenvolvidos para outras espécies de Dioscorea por meio de transferibilidade. Esta biblioteca resultou em sete iniciadores, sendo seis deles polimórficos. Já a amplificação heteróloga resultou em amplificação positiva para 10 iniciadores testados, todos polimórficos. A análise genética foi realizada, portanto, com um total de 17 iniciadores. Os dados foram analisados como dados binários (presença e ausência de bandas), por tratar-se de uma espécie poliplóide. Foi observado um total de 63 alelos (bandas), com média de 3,7 alelos por loco. O índice de Shannon variou entre 0,18 e 0,68, o poder de discriminação (D) entre 0,70 e 0,97 e a heterozigosidade esperada entre 0,08 a 0,49. Ambas as análises de coordenadas principais e de agrupamento, esta última utilizando o índice de Jaccard, não indicaram a separação dos acessos de acordo com seu local de origem. Apesar de não se mostrar estruturada no espaço os dados apresentados neste estudo demonstram que existe grande variabilidade genética em D. bulbifera mantida por agricultores tradicionais de diversas regiões do Brasil, o que provavelmente se deve ao intercâmbio de materiais entre agricultores. / Dioscorea is the largest genus of Dioscoreaceae family and has a wide variety of species of economic interesting, for their edible and medicinal properties. This study aimed to characterize, by microsatellite markers, the genetic diversity of 42 local varieties obtained from the ex situ germplasm collection belonging do ESALQ/USP, originating from São Paulo, Minas Gerais, Pernambuco, Piauí, Mato Grosso and Goiás. For this characterization we developed an enriched genomic library for D. bulbifera, since there were no primers specific for this species. We also tested 17 heterologous primers, developed for other Dioscorea species for cross-amplification. This enriched genomic library resulted in seven primers, six of them polymorphic. The cross-amplification resulted in 10 positive amplifications, all polymorphic primers. Therefore, the genetic analysis was conducted with a total of 17 primers. Data was analyzed as binary data (presence and absence of bands), being a polyploidy species. A total of 63 alleles (bands) were found, with an average of 3.7 alleles per locus. The Shannon index ranged between 0.18 and 0.68, the discrimination power (D) between 0.70 and 0.97, and the expected heterozygosity from 0.08 to 0.49. Both principal coordinate and cluster analysis, using the Jaccard index, indicated no separation among the accessions according to their origin. Although no spatial structure was observed among the accessions, this study demonstrated high genetic diversity in D. bulbifera maintained by traditional farmers in Brazil, which probably can be explained by the exchanging of materials among farmers.

Resumo: O presente trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar a variabilidade morfoagronômica de Passiflora cincinnata Mast., distribuída em diferentes regiões agroecológicas do Nordeste brasileiro. Foram utilizadas 32 características obtidas em experimento conduzido na Embrapa Semi-Árido, em Petrolina-PE, em delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições. O desempenho dos acessos foi avaliado pela análise univariada e os estudos relativos à divergência genética foram realizados com base nos procedimentos multivariados, utilizando-se a distância generalizada de Mahalanobis (D2) e a técnica de agrupamento por variáveis canônicas. A dispersão gráfica dos acessos teve como eixos as primeiras variáveis canônicas. A estratégia de coleta de acessos de P. cincinnata mostrou-se efetiva porque os acessos coletados apresentaram variabilidade genética para todos os descritores utilizados na avaliação. Os caracteres mais importantes para discriminação entre acessos foram: diâmetro das hastes (DH), número de glândulas foliares (NGF), número de glândulas por bráctea (NGB), viabilidade de pólen (VP), massa do fruto (PF), massa da semente (MS) e massa total de frutos (MTF). Contudo, por serem caracteres influenciados pelo ambiente, os acessos devem ser avaliados em mais de um ambiente. O agrupamento dos acessos com base em suas variabilidades genéticas não foi correlacionado com sua origem geográfica. Foram obtidos acessos que, pela alta produtividade de frutos, podem ser recomendados para cultivos experimentais em áreas de produtores. / Abstract: The present work was developed aiming at evaluating the morphoagronomic variability of Passiflora cincinnata Mast., which is distributed in different agroecological regions in Northeast Brazil. Data from 32 characters were used in experiments, carried out at Embrapa Tropical Semi-Arid, Petrolina-PE, Brazil, in a randomized complete block design with four replications. The behaviour of accesses was evaluated by univariate analysis and the studies related to the genetic diversity were done based on the multivariate procedures, using the general distance of Mahalanobis (Dø) and the grouping technique by canonic variables. The graphic dispersion of the accesses used the first canonic variables as axis. The strategies for collecting the accesses of P. cincinnata proved to be effective because the collected accesses showed genetic variability for all the descriptors used in the evaluation. The most important characters for the discrimination among accesses were: stem diameter (SD), number of leaf glands (NLG), number of glands per bract (NGB), pollen viability (PV), fruit mass (FM), seed mass (SM) and total fruit mass (TFM). However, as the environment influences the characters, the accesses must be evaluated in more than one environment. Grouping of accesses based on their genetic variability was not correlated with their geographic origin. Since some accesses showed high fruit productivity, they can be recommended to farmers for experimental growing. / Orientador: Norberto da Silva / Coorientador: Manoel Abilio de Queiróz / Banca: Rumy Goto / Banca: João Domingos Rodrigues / Banca: Grécia Cavalcanti da Silva / Banca: Natoniel Franklin de Melo / Doutor

The aim of this study was to characterize morphological and agronomic, degree of resistance to golden mosaic and anthracnose on bean accessions, was evaluated seventy accessions of Phaseolus lunatus L., from the active germplasm banks of the Federal University of Piauí and the Federal Rural de Pernambuco, and seeds from the states of Alagoas, Pernambuco, Sergipe and Paraíba, all taken directly from fields and / or fairs, planted in crop year 2008. Seeds were sown in early May the waters. The characterization was made with plant characteristics, flower, pod and seed, according to recommendations of IPGRI. To evaluate the impact of the golden mosaic design was randomized blocks with two replicates in characterization and evaluation of resistance to anthracnose utilized is a single block, represented by seventy access, single row, the severity of the fungus was evaluated in leaves of plants, a greater severity during the rainy season, since the action of whitefly and virus incidence occurred in the dry season, causing damage to production of lima bean. The accessions showed different degrees of polymorphism in relation to all traits; incidence of bean golden mosaic and anthracnose resistance. Systematized information might be used in breeding programs, crop management, training and maintenance of germplasm banks bean. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização morfo-agronômica, grau da resistência ao mosaico-dourado e à antracnose em acessos de fava, foi avaliado setenta acessos de Phaseolus lunatus L., provenientes dos bancos ativos de germoplasma das Universidades Federal do Piauí e Federal Rural de Pernambuco, além de sementes oriundas dos Estados de Alagoas, Pernambuco, Sergipe e Paraíba, todas obtidas diretamente de lavouras e/ou em feiras livres, cultivadas no ano agrícola de 2008. A semeadura foi realizada em maio início das águas. A caracterização foi feita com características da planta, flor, vagem e semente, segundo recomendações do IPGRI. Para a avaliação da incidência do mosaico-dourado o delineamento foi em blocos casualizados com duas repetições, na avaliação da caracterização e resistência à antracnose utilizadou-se um bloco único, representado por setenta acessos, em fileiras simples. A severidade do fungo foi avaliada nas folhas das plantas, ocorreu maior severidade na época das chuvas, já a ação de mosca-branca e incidência do vírus ocorreu na época da seca, causando prejuízos à produção da fava. Os acessos apresentaram diferentes graus polimorfismo em relação a todos os caracteres avaliados; incidência de mosaico dourado e resistência à antracnose. As informações sistematizadas puderam ser usadas nos programas de melhoramento, manejo da cultura, formação e manutenção de bancos de germoplasma de fava.