Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A cultura do trigo apresenta grande importância econômica no Brasil, sendo que o país produz, anualmente, cerca de 6 milhões de toneladas. Contudo, essa produção é suficiente para atender a aproximadamente 50% da demanda. Essa situação faz com que o Brasil seja um dos maiores importadores deste cereal. O melhoramento genético da cultura tem grande importância na tentativa de aumentar a produção, a produtividade e a qualidade do trigo produzido. Além disso, aumentar a eficiência dos programas de melhoramento é essencial para reduzir os custos e o tempo necessários para o lançamento de novas cultivares. Neste sentido, soluções para a correta avaliação em etapas onde há baixa disponibilidade de sementes ou onde o número de linhagens a serem avaliadas é grande são necessárias. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: 1) avaliar o ganho genético para a cultura do trigo no Brasil, nos últimos 30 anos; 2) utilizar modelos aditivo-dominantes, em gerações F2 e F3, na identificação dos melhores genitores para caracteres de importância agronômica e 3) avaliação de linhagens homozigotas em ensaios multi-ambientes sem o uso de repetições. Para todas estas análises foram utilizados modelos mistos. Para a análise do ganho genético foram utilizados dados de 126 cultivares brasileiras de trigo, lançadas entre 1984 e 2014. Estas cultivares foram avaliadas em 187 ensaios, conduzidos em 25 locais, distribuídos na Região Sul do Brasil, entre os anos de 2002 e 2014. O ambiente foi responsável por mais de 70% da variância e os genótipos apresentaram comportamento similar entre os ambientes avaliados. O ganho genético obtido foi de 33,9 kg ha-1 ano-1,o que representa 1,28% ano-1. Além disso, os dados indicam que não há estagnação no ganho genético para a cultura do trigo no Brasil. A análise, via modelos aditivo-dominantes, de gerações heterozigotas (F2 e F3) indicou cultivares e linhagens que apresentam elevados efeitos aditivos, que são os principais efeitos quando o objetivo é o lançamento de cultivares a partir de linhagens homozigotas. Para o caractere rendimento de grãos, se destacaram as cultivares TBIO Seleto, Mirante, TBIO Mestre, Sinuelo e Ametista, além das linhagens UTFT 0932, UTFT 0908 e UTFT 0944. Na análise de adaptabilidade, estabilidade e produtividade, as linhagens UTFT 1110, UTFT 1608, UTFT 1620, UTFT 1025 e UTFT 1691 se destacaram e seriam selecionadas em cada um dos ambientes avaliados. Contudo, as linhagens UTFT 1634 e UTFT 1405 estiveram entre as linhagens selecionadas no conjunto de locais, mas poderiam ter sido eliminadas caso o ensaio tivesse sido conduzido em um único local, com repetições. / Wheat crop has great economic importance in Brazil, producing annually about 6 million tons. However, this production is only sufficient to meet ~ 50% of demand. This condition makes Brazil one of the largest importers of this cereal worldwide. The genetic improvement of this crop has great importance in the attempt of increasing production, productivity and quality of wheat produced in Brazil. Furthermore, increasing the efficiency of breeding programs is essential to reduce costs and the time required to release new cultivars. In this sense, solutions are necessary for the correct evaluation in steps where limited seeds are available or where the number of lines to be evaluated is very hight. Thus, the objectives of this work were: 1) to evaluate the genetic gain of wheat crop in Brazil in the last 30 years; 2) to use additive-dominant models, in generations F2 and F3, to identify the best parents for agronomic traits, i.e., grain yield, hectoliter mass, thousand grain mass, plant height, among others; and 3) to evaluate homozygous lines in designs without repetitions in multi-environment trials. For all analyses, mixed models were used. Genetic gain was evaluated using 126 Brazilian wheat cultivars released 1984 and 2014. Cultivars were evaluated in 187 trials, conducted in 25 locations, distributed in the Southern Region of Brazil, between 2002 and 2014. Environment effects was responsible for more than 70% of the total variance and genotypes presented similar behavior in the evaluated environments. Genetic gain was of 33.9 kg ha-1 year-1, which represents 1.28% year-1. Moreover, results indicated absence of stagnation in the genetic gain in Brazil. Analysis of F2 and F3 generations with additive-dominant models show cultivars and lines with high additive effects, which are the main effects when the objective is to release homozygous cultivars. For grain yield, cultivars TBIO Seleto, Mirante, TBIO Mestre, Sinuelo and Ametista and lines UTFT 0932, UTFT 0908 and UTFT 0944 presented the highest additive effects. In the analysis of adaptability, stability and productivity, lines UTFT 1110, UTFT 1608, UTFT 1620, UTFT 1025 and UTFT 1691 would be selected in each of the evaluated environments. However, lines UTFT 1634 and UTFT 1405 were among the selected lineages in the set of locations but could have been eliminated if the trial had been conducted in a design with replications in a single location.

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_ADILSON santos.pdf: 8026419 bytes, checksum: d59ad1a2514d62fabb78f8c2501b3bfc (MD5) Previous issue date: 2010-03-29 / Recombination is one of the most important factors in the evolution of genome organization. It provides the links between homologous chromosomes that ensure their proper segregation during the first meiotic division. It is responsible for the creation of novel allele combinations and yields genetic diversity on which evolutionary selection can act. Double-strand DNA breaks (DSB) initiate meiotic recombination and when the 3 terminus of one of the broken strands invades the unbroken DNA molecule and primes DNA synthesis a double Holliday junction must be resolved through some alternative pathways. When homologous chromosomes exchange genetic material with each other, an event of recombination or a crossover takes place, which may be seen through chiasma. Citological, genetics, and molecular studies in many organisms have demonstrated that crossovers have a non homogeneous distribution across chromosomes, and rather concentrated in relative small DNA fragments usually called recombination hotspots. In searching for genomic features associated with recombination hotspots a model fitted to human genome data explained 42% of recombination rate variation in a 5 mega base pairs scale. Despite the fact that genomes of some plant species have been already sequenced, up to this moment, no research has been published concerning a high resolution characterization of recombination rate variation across a plant s genome. This study used OH- radical cleavage intensity estimates and sequence data of chromosome 4 of A. thaliana and population genetic data from a public set of 250 thousand SNP genotypes obtained for 362 A. thaliana accessions to: i) characterize the recombination rate and linkage disequilibrium (LD) distributions across the chromosome 4 in different scales; ii) search for recombination hotspots; iii) evaluate probable associations between sequence motifs and genomic features with recombination hotspots. The results have shown that the distribution of recombination events across chromosome 4 of A. thaliana is very concentrated: 50% to 60% of all recombination events spans in only 13% to 20% of the total length of the chromosome. Genomic features as G+C percent (G+C%) and OHradical cleavage intensity showed important associations with LD estimates in several scales. The mean OH- radical cleavage intensity and G+C% showed redundancy in correlation analysis with LD and recombination rates. Artificial strong and statistically significant correlations arose from the usage of sliding windows. DNA fragments considered as hotspots lay preferentially in the middle third of the chromosome, while those characterized for having long range LD decay are most localized in the two distal thirds of the chromosome. / A recombinação é um processo chave na evolução da organização dos genomas das espécies, importante para garantir a segregação adequada dos cromossomos homólogos durante a meiose I e criar novas combinações de alelos, gerando variabilidade genética para a ação da seleção natural. Do ponto de vista molecular, a recombinação é iniciada por uma lesão na fita dupla de DNA, denominada Double-Strand Break (DSB), seguida da formação de uma junção dupla de Holliday (dHJ), a qual é resolvida por vias alternativas. Quando há troca de material genético entre os cromossomos homólogos caracteriza-se a ocorrência de um evento de recombinação, crossover, visualizado citogeneticamente por meio de um quiasma. Estudos citológicos, genéticos e moleculares realizados em vários organismos demonstraram que a distribuição de crossover ao longo dos cromossomos não é regular, mas concentrada em fragmentos relativamente pequenos de DNA, denominados hotspots de recombinação. Na busca por correlações entre a distribuição de elementos genômicos e a de ocorrência de hotspots um modelo ajustado com dados do genoma humano se mostrou capaz de explicar até 42% da variação na taxa de recombinação, numa escala de 5 mega pares de bases. Em plantas, apesar da existência de vários genomas já sequenciados nenhum trabalho nesse sentido ainda foi realizado, pelo menos na ordem de resolução proporcionada pela recente disponibilidade de dados genéticos obtidos com o uso de chips de alta densidade de marcas SNP. Usando dados genéticos de populações, obtidos por genotipagem de 362 acessos de A. thaliana com 250 mil marcas SNP, estimativas da intensidade de clivagem por radical OH- e dados da sequência de nucleotídeos do cromossomo 4 de A. thaliana o presente trabalho propõe-se a: i) caracterizar a distribuição de taxas de recombinação e de desequilíbrio de ligação ao longo do cromossomo 4, em várias escalas; ii) identificar fragmentos hotspots de recombinação; e iii) identificar elementos genômicos com provável associação à ocorrência desses hotspots. Os resultados obtidos mostraram que a distribuição das taxas de recombinação ao longo do cromossomo 4 de A. thaliana é bastante concentrada, pois proporções entre 50% e 60% dos eventos de recombinação ocorrem em apenas 13% a 20% da sequência de DNA. Variáveis genômicas como a porcentagem da soma das bases G e C (G+C%) e a intensidade de clivagem por radical OH- apresentam correlações significativas com as estimativas do desequilíbrio de ligação em várias escalas. A média da intensidade de clivagem por radical OH- proporciona informação redundante com a variável G+C%. O uso de janelas deslizantes sobrepostas gera distroções que provocam o surgimento artificial de correlações fortes e significativas. Os fragmentos hotspots de recombinação têm uma distribuição concentrada no terço médio do cromossomo, enquanto os fragmentos caracterizados por longo alcance do desequilíbrio de ligação estão localizados, predominantemente, nos terços distais.

O estudo da diversidade genética e o conhecimento das relações entre cultivares melhoradas é fundamental para os programas de melhoramento de soja, pois auxiliam na seleção de genitores e recomendação de cultivares. Esta tese está subdividida em três capítulos, sendo que o primeiro traz o referencial teórico relacionado à cultura, à importância econômica e ao melhoramento da soja. O segundo capítulo, por sua vez, foi desenvolvido com os objetivos de: avaliar a diversidade genética a partir de caracteres fenotípicos de genótipos de soja convencional de ciclo precoce em ambientes distintos; determinar a importância de caracteres na divergência genética de soja; e selecionar genitores de ampla diversidade genética para programa de melhoramento, utilizando diferentes métodos de agrupamento multivariados. O experimento foi conduzido em dois locais distintos, Campo Novo dos Parecis - MT, safra 2010/2011 e Urutaí - GO, safra 2012/2013. Foram avaliados dez genótipos de soja convencional de ciclo precoce, em delineamento de blocos completos casualizados, nos quais foram mensurados oito caracteres agronômicos. Por meio de análises uni e multivariadas, foi possível concluir que os agrupamentos formados por todos os métodos multivariados, aliados às médias dos valores fenotípicos dos genótipos, permitiram inferir sobre as combinações promissoras para hibridações artificiais. Ao considerar os dois ambientes de cultivo, o número de dias para a floração, a altura da planta na maturidade e altura de inserção da primeira vagem foram os caracteres que mais contribuíram para a divergência genética em soja. As linhagens UFU 106 e UFU 108 são as mais recomendadas como parte das hibridações com genótipos divergentes, pois são complementares em produtividade de grãos e menor fase vegetativa. Recomenda-se hibridações entre os seguintes pares de genótipos: UFU 106 x UFU 112; UFU 106 x Emgopa 316; UFU 108 x Emgopa 316; UFU 112 x Emgopa 316, para a obtenção de populações segregantes com variabilidade genética superior. O terceiro capítulo foi elaborado para avaliar a interação genótipos por ambientes para o caráter produtividade de grãos em genótipos de soja convencional, de ciclo precoce. Assim, os genótipos foram cultivados em 15 ambientes, distribuídos em cinco estados brasileiros, para determinar sua adaptabilidade e estabilidade por intermédio de métodos paramétricos, não paramétricos e multivariados. O método Wricke (1965), Eberhart e Russel (1966) e AMMI identificaram as linhagens UFU 21 e UFU 22 como as mais estáveis, sendo que ambas apresentaram produtividade de grãos superior a 3800,00 kg ha-1. A linhagem UFU 06 obteve média de produtividade de grãos superior a 4000,00 kg ha-1 e apresentou adaptação ampla pelos métodos Annicchiarico (1992) e Lin e Binns (1988) modificado por Carneiro (1998) e Centróide. / The study of genetic diversity and the knowledge of the relationships among improved cultivars are fundamental for soybean breeding programs, since they help the selection of breeders and recommendation of cultivars. This thesis is subdivided into three chapters, the first one deals with a theoretical reference regarding the culture, the economic importance and the improvement of soybean. The second chapter was developed with the objective of evaluating the genetic diversity from phenotypic traits, of conventional early maturity soybean genotypes in different environments, determining the importance of traits in soybean genetic divergence and selecting parents of broad genetic diversity for breeding programs, using different multivariate clustering methods. The experiment was conducted in two distinct locations, Campo Novo dos Parecis - MT, season 2010/2011 and Urutaí - GO, season 2012/2013. Ten genotypes of conventional early maturity soybean were evaluated in a randomized complete block design, in which eight agronomic characters were measured. By univariate and multivariate analyzes it was possible to conclude that the groupings formed by all the multivariate methods, with the means of the phenotypic values of the genotypes, allowed to infer about the promising combinations for artificial hybridizations. Number of days for flowering, plant height at maturity and height of insertion of the first pod were the characters that contributed the most to the genetic divergence in soybean when considering the two crop environments. UFU 106 and UFU 108 lines are the most recommended as part of the hybridizations with divergent genotypes, since they are complementary in grain yield and lower vegetative phase. Hybridizations between the following pairs of genotypes are recommended to obtain segregating populations with superior genetic variability: UFU 106 x UFU 112; UFU 106 x Emgopa 316; UFU 108 x Emgopa 316; UFU 112 x Emgopa 316. The third chapter was elaborated to evaluate the genotype interaction by environments for grain yield characteristics in conventional soybean genotypes of early maturity, grown in 15 environments distributed in five Brazilian states, to determine the adaptability and stability of the genotypes by parametric, non-parametric and multivariate methods. Wricke (1965), Eberhart and Russel (1966) and AMMI methods identified UFU 21 and UFU 22 lines as the most stable, both with grain yields higher than 3800,00 kg ha-1. The strain UFU 06 obtained an average grain yield of more than 4000,00 kg ha-1 and presented wide adaptation by Annicchiarico (1992), Lin and Binns (1988) modified by Carneiro (1998) and Centroid methods. / Tese (Doutorado)