Master-Arbeit Univ. St. Gallen, 2008.

@Adansonia digitata@L. (Malvaceae) is a huge multipurpose tree of the savannahs of sub-Saharan Africa with high economic potential for local communities. The edible fruits and leaves are known for their high nutritional values and can be used fresh or processed. However, a high intra-specific variability regarding morphology, genetics and nutritional content of baobab and its products is documented for several African regions, while data for Kenya is largely lacking. This study aimed at documenting the genetic and morphological variability of baobab accessions in Kenya and at checking the presence of the newly described diploid baobab species @Adansonia kilima@. Samples were collected from 204 baobab trees from seven populations defined by geographical distance in South-eastern and Coastal Kenya at altitudes of 6-1,058 m asl. Leaf or bark samples for genetic diversity assessment were collected from all 204 trees, while leaves only from 65 and fruits from 76 trees (all in inland locations) for morphological analyses based on the publication Descriptors for Baobab. Nine microsatellite loci were used to assess genetic variation and results analysed with specific software because of the tetraploid nature of baobab. Overall genetic diversity was high and all loci were polymorphic. The mean gene diversity was 0.803 and observed heterozygosity was 0.907. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed low variation among populations (12.4%) and high variation within populations (87.6%). Bayesian clustering and Principal Coordinate Analysis divided the accessions into two clusters, one with only inland and one with coastal accessions. Although the presence of @Adansonia kilima@ was previously postulated for Kenya, flow cytometry did not detect any among the analysed samples as only tetraploids were observed. Regarding morphological characteristics, no differences among the fruit accession from inland populations were found (no fruits were collected in coastal areas). Leaf morphological data showed significant differences between inland and coastal populations with longest leaflets and leaf petioles in accession from the Coast, thus confirming the results obtained for genetic analysis. This study contributes to the overall knowledge of the genetic diversity of baobab in Kenya and can contribute to the development of germplasm conservation strategies and domestication programs for baobab.

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Made available in DSpace on 2016-08-29T15:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9007_Rodrigo Monte Lorenzoni.pdf: 954098 bytes, checksum: 5aea780df5fa2ff2c51790957419c8fd (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / O biribá (Annona mucosa) é uma espécie que tem como centro de origem a Floresta Amazônica, seu fruto possui grande aceitação para consumo in natura, além de ser uma fonte promissora de compostos bioativos com propriedades farmacológicas. Entretanto, apesar da importância, pouco se sabe sobre a variabilidade e diversidade genética desta espécie. O conhecimento da variabilidade genética de espécies pouco explorado possibilita a utilização das mesmas em programas de melhoramento genético e/ou de conservação, sendo os microssatélites (SSR) uma ferramenta interessante para esse tipo de estudo, contudo para realizar estudos com essa classe de marcadores é necessário o conhecimento da ploidia da espécie. Porém, dados referentes ao conteúdo de DNA nuclear e número cromossômico, ainda não foram descritos para a espécie. Portanto, objetivou-se mensurar o valor 2C nuclear, determinar o número cromossômico, avaliar a transposição de marcadores microssatélites desenvolvidos para Phaseolus vulgaris e Coffea sp. e estimar a diversidade genética entre acessos de A. mucosa. O conteúdo de DNA nuclear foi estimado por meio da citometria de fluxo onde foi verificado que a espécie apresenta valor 2C= 5,42 pg e que não existe variação intraespecífica. A técnica de citogenética clássica gerou metáfases onde foi possível determinar que a espécie possui 42 cromossomos e, portanto, é uma espécie hexaploide. Com base na ploidia encontrada foi possível avaliar a transferibilidade dos marcadores, onde foram transferidos e validados 42,25% dos primers. A partir dos 157 fragmentos gerados com 82% de polimorfismo foi possível estimar a diversidade genética entre os acessos estudados, onde os indivíduos foram separados em três grupos distintos pelo método UPGMA e em dois grupos pela análise bayesiana. Com este estudo foi possível verificar que após o conhecimento da ploidia, onde 2n= 6x= 42 cromossomos, os marcadores puderam ser avaliados e mostraram-se eficientes para amplificação heteróloga de amostras de DNA de A. mucosa e os primers que apresentaram polimorfismo poderão ser utilizados em estudos moleculares desta espécie, sem o gasto de recursos financeiros e tempo no desenvolvimento de novos marcadores.

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8942_Tese Final Carolina de Oliveira Bernardes20170605-143247.pdf: 2679226 bytes, checksum: ed72499d73e1043290894b65f11b92dd (MD5) Previous issue date: 2017-04-25 / A família Myrtaceae está entre as mais importantes dos ecossistemas brasileiros apresentando a característica marcante das plantas serem ricas em óleo essencial. O gênero Psidium é um dos mais explorados da família com aproximadamente 100 espécies, com destaque para P. guajava, P. brownianum e P. guineense. Objetivou-se, com este trabalho estudar a diversidade genética de P. guajava, P. brownianum e P. guineense, identificar o perfil terpênico de óleos essenciais de espécies de Psidium e utilizar as propriedades dos óleos essenciais de P. guajava como uma alternativa no controle de Spodoptera frugiperda. Para os estudos de diversidade, um mesmo grupo de microssatélites foi utilizado em populações das três espécies. O maior número de alelos foi detectado para populações de P. guajava, bem como elevados valores de He e H, também detectados para as demais espécies. Entre 73 e 80% da variação ocorreu dentro de populações, refletindo em elevados valores de divergência genética (P. guajava, FST = 0,1996; P. brownianum, ØST: 0,2636; P. guineense, ØST: 0,2034). As populações das três espécies estudadas apresentaram-se moderadamente estruturadas, com a formação de dois grupos, representando a região sul e norte do Espírito Santo. Quanto a variabilidade de terpenos dos óleos essenciais de folhas, onze espécies foram analisadas por CG-DIC e CG-EM, bem como por análises de micromorfologia foliar e índice de herbivoria. Foram identificados 59 compostos, com predominância de sesquiterpenos. Dados da literatura foram obtidos e quatorze espécies foram incluídas no estudo. Observou-se grande diversidade de compostos e predominância de β-cariofileno e óxido de cariofileno. Adicionalmente, 1,8-cineol, α-pineno e (E)-nerolidol também foram responsáveis pela distinção de grupos de espécies em análise de agrupamento. O índice de herbivoria foi baixo para todas as espécies, sendo explicado pelo fato de que sesquiterpenos estão diretamente relacionados à defesa contra microrganismos e predadores. A presença de tricomas e folhas coriáceas, também contribuiu para a redução da herbivoria. Por fim o efeito de dois quimiotipos de óleo essencial de goiabeira foi estudado em lagartas de Spodoptera frugiperda. A composição química dos óleos essenciais mostrou a presença de treze compostos em ambos os genótipos. Os compostos majoritários encontrados em Paluma foram óxido de cariofileno (15,9%), β-cariofileno (12,1%) e selin-11-en-4-α-ol (10,3%) e em Cortibel VII, β-bisabolol (12,3%). Ambos os óleos essenciais apresentaram efeito de repelência, sob concentrações de 10 e 100 ppm às lagartas de S. frugiperda. Dessa forma, o conhecimento da diversidade genética se trata de importante ferramenta que pode mostrar a real situação das espécies em relação a sua conservação em determinados ambientes e além disso, com o conhecimento da composição dos óleos essenciais em espécies de Psidium spp. pode-se inferir a cerca dos quimiotipos presentes em determinadas espécies e assim, ser feita a indicação de seu uso.

Quinoa is an important, highly nutritional grain crop in the Andean region of South America. DNA markers and linkage maps are important tools for the improvement of underdeveloped crops such as quinoa. The objectives of this study were to (i) develop a new set of SSR markers to augment the number of SSR markers available in quinoa, and (ii) construct a new genetic linkage map of quinoa based on SSRs using multiple recombinant-inbred line (RIL) populations. Here we report the development of 216 new polymorphic SSR markers from libraries enriched for GA, CAA, and AAT repeats, as well as 6 SSR markers developed from BAC-end sequences (BES-SSRs). Heterozygosity (H) values of the SSR markers ranged from 0.12 to 0.90, with an average value of 0.56. These new SSR and BES-SSR markers were analyzed on two RIL mapping populations (designated Population 1 and Population 40), each obtained by crossing Altiplano and coastal ecotypes of quinoa. Additional markers, including AFLPs, two 11S seed storage protein loci, a SNP, and the nucleolar organizing region (NOR), were also analyzed on one or both populations. Linkage maps were constructed for both populations. The Population 1 map contains 275 markers, including 200 SSR and 70 AFLP markers, as well as five additional markers. The map consists of 41 linkage groups (LGs) covering 913 cM. The Population 40 map contains 68 markers, including 62 SSR and six BES-SSR markers, and consists of 20 LGs covering 353 cM. Thirty-nine anchor markers common between both maps were used to combine 15 Population 1 LGs with 13 Population 40 LGs. The resulting integrated map consists of 13 LGs containing 140 SSR, 48 AFLP, four BES-SSR, one SNP, and one NOR marker spanning a total of 606 cM. A high level of segregation distortion was observed in both populations, indicating possible chromosomal regions associated with gametophytic factors or QTLs conferring a selective advantage under the particular growing conditions. As these maps are based primarily on easily-transferable SSR markers, they are particularly suitable for applications in the underdeveloped Andean regions where quinoa is grown.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第17963号 / 農博第2031号 / 新制||農||1018(附属図書館) / 学位論文||H25||N4807(農学部図書室) / 30793 / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 遠藤 隆, 准教授 河原 太八, 教授 奥本 裕 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Traffic Collision Avoidance Systems (TCAS) are safety-critical systems that are deployed on most commercial aircraft in service today. However, TCAS transactions were not designed to account for malicious actors. While in the past it may have been infeasible for an attacker to craft arbitrary radio signals, attackers today have access to open-source digital signal processing software like GNU Radio and inexpensive Software Define Radios (SDR). Therefore, this thesis presents motivation through analytical and experimental means for more investigation into TCAS from a security perspective. Methods for analyzing TCAS both qualitatively and quantitatively from an adversarial perspective are presented, and an experimental attack is developed in GNU Radio to perform an attack in a well-defined threat model. / Master of Science / Since 1993, the Federal Aviation Administration (FAA) requires that many commercial turbine-powered aircraft to be outfitted with an on-board mid-air collision mitigation system. This system is known as the Traffic Collision Avoidance System (TCAS) in the United States, and it is known as the Airborne Collision Avoidance System (ACAS) in other parts of the world. TCAS/ACAS is a type of safety-critical system, which means that implementations need to be highly tolerant to system failures because their operation directly affects the safety of the on-board passengers and crew. However, while safety-critical systems are tolerant to failures, the designers of these systems only account for failures that occur in a cooperative environment; these engineers fail to account for “bad actors” who want to attack the weaknesses of these systems, or they assume that attacking such a system is infeasible. Therefore, to demonstrate how safety-critical systems like TCAS/ACAS are vulnerable to such bad actors, this thesis presents a method for manipulating the TCAS/ACAS in the favor of a bad actor. To start, a method for qualitatively and quantitatively analyzing the system’s vulnerabilities is presented. Then, using Software Defined Radio (SDR), which is a free and open-source effort to combine the flexibility of software with the power of wireless communication, this thesis shows how an actor can craft wireless signals such that they appear to look like an aircraft on a collision course with a target.

Apesar do destaque do setor citrícola paulista e brasileiro, existe uma séria vulnerabilidade para o cultivo da laranja, que está pautada no uso de poucas variedades comerciais. A instalação de programas de melhoramento de laranjeiras com uso de cruzamentos controlados é dificultada principalmente pelos problemas de poliembrionia nas sementes e pela presença de ciclo juvenil longo nas plantas, o que ocasiona a dificuldade em obter plantas híbridas via cruzamentos controlados e o tempo muito longo para a conclusão de um ciclo de recombinação e seleção. O objetivo deste estudo foi a construção de um mapa de ligação utilizando uma população de 144 híbridos oriunda do cruzamento entre a laranjeira Tobias (CN 1392 e CN 1393), que apresenta ciclo juvenil curto, e laranjeira Pêra-de-Abril, variedade com sementes monoembriônicas. O mapa de ligação foi construído com base em marcadores moleculares SSR e TRAP através de dois softwares (JoinMap e Onemap). O mapa genético construído pelo JoinMap conteve 85 (61%) marcas dispostas em 13 grupos de ligação, totalizando 634 cM, com distância entre os marcadores adjacentes variando de 0 a 29 cM. Os tamanhos individuais dos grupos de ligação variaram de 8 a 85 cM e um total de 55 (39%) marcadores não se ligou ao mapa. Com o software OneMap 87 (62%) marcadores se ligaram em 16 grupos de ligação, totalizando 1.100 cM, com distância entre marcadores adjacentes variando de 0 a 36 cM. Os tamanhos individuais dos grupos de ligação variaram de 8 a 205 cM. Um total de 53 (38%) marcadores não se ligaram no mapa. A marca que constitui o caráter fenotípico de interesse florescimento precoce foi incluída no mapa quando utilizado o software OneMap. Houve similaridade entre os mapas de ligação de híbridos intraespecíficos de laranja doce construídos com os aplicativos JoinMap e OneMap. A distinção encontrada ocorreu, principalmente, devido aos marcadores com segregação distorcida / Despite the prominence of the citrus sector in São Paulo and Brazil, there is a serious vulnerability for the cultivation of orange, which is guided by the use of a few commercial varieties. Orange breeding programs that make use of controlled breeding are hampered mainly by the problems of polyembryony and the presence of long juvenile cycle, which impair the obtainment of hybrid plants through controlled crossings as well as taking a long time for the conclusion of a cycle of recombination and selection. The goal of this study was the construction of a linkage map using a population of 144 hybrids from crosses between Tobias sweet orange (CN 1392 and CN 1393), which present short juvenile cycle, and Pêra-de-Abril sweet orange, variety with monoembryonic seeds. The linkage map was constructed based on molecular markers SSR and TRAP using two softwares (JoinMap and Onemap). The genetic map obtained by JoinMap showed 85 (61%) markers arranged in 13 linkage groups totalizing 634cM, with the distance between adjacent markers ranging from 0 to 29 cM. The sizes of individual linkage groups ranged from 8-85 cM and a total of 55 (39%) markers could not be linked to the map. With the software OneMap 87 (62%) markers were linked in 16 linkage groups, totalizing 1.100 cM, with the distances between adjacent markers ranging from 0 to 36 cM. The sizes of individual linkage groups ranged from 8-205 cM. A total of 53 (38%) markers could not be linked on the map. The mark related to flowering, which is the phenotypic character of interest, was found using the software OneMap. There was similarity between the linkage maps of intraspecific hybrids of sweet orange built with JoinMap and OneMap softwares. The distinction found was mainly due to the markers with segregation distortion

A Mata Atlântica é considerada mundialmente um dos biomas prioritários para conservação, devido à elevada riqueza de sua biodiversidade. A preservação da vegetação natural deve estar associada à restauração florestal, de modo que se possa assegurar a continuidade desta rica biota. No Brasil, grande parte dos projetos de restauração florestal realizados até agora tem se preocupado apenas em buscar diversidade florística, contemplando uma baixa diversidade genética em sua implantação, o que têm criado muitos problemas relativos à viabilidade biológica de suas comunidades. O presente trabalho se propôs a realizar um estudo comparando a diversidade genética (utilizando marcadores SSR, cpSSR e AFLP) da espécie arbórea Piptadenia gonoacantha (Mart.) J. F. Macbr. em duas áreas em processo de restauração florestal e dois remanescentes naturais de floresta estacional semidecidual da Mata Atlântica do estado de São Paulo, Brasil. A partir da biblioteca genômica construída, foram obtidos 12 locos SSR. A heterozigosidade média esperada no equilíbrio de Hardy Weinberg (HE = 0,494) foi maior do que a heterozigosidade observada (HO = 0,251) em todas as populações, indicando taxa relativamente alta de endogamia (FIS = 0,342). Os resultados obtidos com os locos cpSSR mostraram, ao todo, 16 haplótipos, dos quais 10 foram encontrados nos remanescentes de floresta nativa e oito nas áreas restauradas. As análises realizadas com os marcadores AFLP resultaram em 303 marcas polimórficas. Uma estrutura genética muito forte foi encontrada relativa às quatro populações, valores de FST foram 0,283, 0,83 e 0,177 em SSR, cpSSR e AFLP, respectivamente. Dez locos de AFLP que podem estar sujeitos a seleção foram encontrados. As análises de agrupamento delimitam claramente as amostras das quarto populações, evidenciando que não existe fluxo gênico significativo entre elas. P. gonoacantha apresentou auto correlação espacial nas quatro populações. Os três tipos de marcadores detectaram maior diversidade genética nos remanescentes naturais do que nas áreas restauradas. Apesar da menor diversidade apresentada pelas áreas restauradas em comparação com as áreas de remanescentes florestais, o tamanho efetivo populacional estimado para essas áreas permite a manutenção da variabilidade existente a curto prazo. As informações obtidas poderão servir para o manejo sustentado desta espécie, bem como para o planejamento de sua conservação. / The Atlantic Forest is considered one of the world biomes for conservation priority due to the high richness of its biodiversity. The preservation of natural vegetation should be associated to forest restoration, so that the continuity of this rich biota can be ensured. Recent studies and practices of reforestation in degraded areas have taken population genetics as a great ally. Several of the forest restoration projects carried out in Brazil so far has been concerned just with floristic diversity, contemplating low genetic diversity. This fact has created many problems related to the biological viability of their communities. The present project proposes to carry out a study on the diversity genetic structure of the arboreal species Piptadenia gonoacantha (Mart.) J. F. Macbr. In this study, we used six chloroplast simple-sequence repeats (cpSSRs), AFLP markers and the construction of an enriched SSR DNA library to investigate the genetic diversity of P. gonoacantha. This species was evaluated in two areas that are under forest restoration process and compared then with two natural remnants of semideciduous seasonal Atlantic Forest. 12 SSR markers were obtained and the average HO=0.251 was smaller than the average HE=0.494, evidencing a heterozygote deficit (average FIS= 0.342). The samples shows a strong structure with a significant differentiation. FST values were 0.283, 0.83 and 0.177 for SSR, cpSSR and AFLP respectively. The cluster analyzes clearly demarcating the samples of the four populations. cpSSR markers showed 16 haplotypes, ten of them were found in the remaining native forest and eight in the restored areas. Ten AFLP outliers loci were found. The three types of markers detected a higher genetic diversity in natural remnant than in restored areas. Despite the lower diversity presented by the restored areas compared with areas of forest remaining, the effective population size estimated for these areas allows the maintenance of existing variability. The results of this study prove that there is greater genetic diversity in the remaining natural areas than in the areas undergoing a reforestation process. The information obtained may be used for the sustainable management of this species, as well as for conservation planning.