O milho é uma cultura anual importante para diferentes setores da economia mundial. Sua produção é principalmente utilizada para consumo humano e animal, além de indústrias química e de biocombustíveis. Com o aumento da demanda mundial, há a necessidade de aumento da produtividade com diminuição de custos, tanto econômicos como ambientais. Isso leva a investimentos para maior tecnificação do cultivo, seleção de diferentes cultivares e busca por maior eficiência nutricional. Nesse contexto insere-se este doutorado, o qual propõe metodologia para diagnóstico nutricional precoce em culturas de milho. Para tanto, objetiva-se melhorar um sistema de classificação nutricional por imagem de folhas, analisar a invariância deste diagnóstico a diferentes híbridos de milho e identificar características que permitam uma análise em estágio precoce do ciclo de crescimento. Além disso, os estudos são realizados sobre experimentos de cultivos em ambiente controlado e em ambiente comercial. A análise das imagens é realizada pela extração de características de textura e, consequentemente, resulta no desenvolvimento de metodologias inovadoras nesta área. Especificamente, são propostas duas metodologias na área de descritores fractais e usando transformação local jet. Os resultados da diagnose nutricional demonstram como é promissora a pesquisa, uma vez que obtém-se 98% de acerto na classificação de níveis nutricionais de nitrogênio ou potássio em etapa chave para correção nutricional em um mesmo ciclo da cultura. Outra abordagem proposta, ainda promove a identificação e visualização de sintomas em estágio em que esses sintomas são considerados ocultos, comprovando a eficácia do reconhecimento de padrões de textura. / The maize is an important annual crop for different sectors of the world economy. Its production is mainly used for human and animal consumption as well as chemical and biofuels industry. Because of the increase in world demand, there is the need for increased productivity with lower costs, both economic and ecological. This leads to greater investments in technification of cultivation, selection of different cultivars and research to improve nutritional efficiency. In this context, this PhD research proposes a methodology for early nutritional diagnosis in maize crops. Therefore, it is aimed to improve a nutritional classification system for image of leaves, analysis the invariance of this diagnostic at different maize hybrids and identifying features to provide an analysis at an early stage of the growth cycle. Furthermore, studies are conducted on crops under controlled environment and in a commercial environment. The image analysis is performed by texture feature extracting and, consequently, results in innovative methodologies in this area. Specifically, two methods are proposed in the area of fractal descriptors and using local jet transformation. The results of nutritional diagnosis demonstrate how research is promising, due to the 98% success rate in the classification of nutritional levels of nitrogen or potassium, in a key stage for nutritional correction in the same crop cycle. Another proposed approach promotes the symptoms identification and visualization in a stage where these symptoms are considered hidden, proving the effectiveness of the pattern recognition based on texture features.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriana Sbardeloto Di _Domenico.pdf: 3233687 bytes, checksum: 1957cd3e9f309d6954a03c673b9b5592 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Brazil is one of the largest producers of grains, and maize is the second most produced grain in the country. As this cereal is directly related to human and animal food basis, many matters appear on the maintenance of their post-harvest quality, especially during storage, due to the increased attention to food safety. Despite this importance, maize is often stored on farms in inappropriate conditions, exposed to quantitative and qualitative losses, the development of toxigenic fungi and aflatoxin contamination, a substance capable of causing severe damage to human and animal health, as well as many agribusiness losses. The objective of this research was evaluating storage alternatives viable to farms through two storage experiments (2012 winter crop 2012/2013 summer harvests), for assessment of the quality of stored maize in different packings for 12 months. The experimental design was a 4 x 5 factorial, whose factors were four types of packaging storage (conventional sacks, bags hermetically sealed, metallic silo and cobs) and five time periods (0, 3, 6, 9 and 12 months). Two maize hybrids (2B688RR, 30K73Hx) cultivated in the region of the town of Dois Vizinhos were used, in the southwest of Paraná. The storage was conducted in ambient conditions and the following parameters were evaluated: water content, ash, protein, fat, grains without defects, volumetric weight, one-thousand grains weight, counting of Aspergillus sp, Fusarium sp, Penicillium sp, total of molds and yeasts and occurrence of aflatoxins (B1, B2, G1 and G2). The results obtained in each experiment, when attended the presuppositions of the mathematical model, were evaluated by use of analysis of variance and differences between means (p<0.05) by Tukey test at 5% significance level, and when not attended them, by Kruskal-Wallis also at 5% significance level. Furthermore, the Principal Component Analysis (PCA) was done to determine which of the variables evaluated was responsible for the largest variations in the quality of stored maize. It was found in both storages that maize kernels placed in sealed bags presented the lowest water content. Also that regardless of packaging and hybrid maize, there were an increase in ash content of grains and the decrease of the percentage of grains without defects and volumetric weight. It was detected the incidence of Aspergillus sp. Fusarium sp. and Penicillium sp., respectively 20.37, 86.11 and 94.44% of the samples of maize season winter storage, and in 83.3, 91.6 and 90.07% of the samples from the summer season storage. Aspergillus sp. was only detected after 3 months of storage in the first experiment, while in the second since harvesting. The occurrence of Fusarium sp. tended to decrease during storage, and Penicillium sp. was higher in corn conditioning in cobs. There was no influence of types of packaging and storage time on the occurrence of Aspergillus sp. and aflatoxins in maize season winter storage. However, the conditioning in maize cobs of season storage summer had the lowest count of Aspergillus sp. and did not present aflatoxin. Aflatoxins (B1+B2+G1+G2) detected ranged from 2.77 to 14.45 &#956;g kg-1 and from 3.03 to 197.51 &#956;g kg-1 respectively in the maize storage winter and summer. Besides this, none of the samples of the first storage showed contamination higher than 20 &#956;g kg-1, while in the second 41 samples presented higher values. The results are due to the different climatic conditions of the periods of cultivation of hybrid maize (summer and winter seasons) and storage experiments, the disparity in the incidence of Aspergillus sp. and aflatoxin contamination. The conclusion is that by ACP all variables assessed in this study are important for the quality of stored maize. / O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de grãos e o milho é o segundo grão mais produzido no país. Como este cereal está diretamente relacionado à base alimentar humana e animal, surgem muitas preocupações a respeito da manutenção de sua qualidade no pós-colheita, em especial ao longo do armazenamento, com aumento das atenções à segurança alimentar. Apesar disso, muitas vezes o milho é armazenado nas propriedades rurais, em condições inadequadas, exposto a perdas quantitativas e qualitativas, ao desenvolvimento de fungos toxigênicos e à contaminação por aflatoxinas, substância capaz de causar graves danos à saúde humana e animal, além de inúmeros prejuízos agropecuários. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar alternativas de armazenagem, viáveis a propriedades rurais, através de dois experimentos de armazenagem (safra de inverno 2012 e safra de verão 2012/2013), nos quais se avaliou a qualidade do milho armazenado em diferentes acondicionamentos, por 12 meses. O delineamento experimental utilizado foi um fatorial 4 x 5, cujos fatores foram quatro tipos de acondicionamentos de armazenagem (sacarias convencionais, bolsas seladas hermeticamente, silo metálico e espigas) e cinco períodos de tempo (0, 3, 6, 9 e 12 meses). Utilizaram-se dois híbridos de milho (2B688RR, 30K73Hx) cultivados na microrregião de Dois Vizinhos, sudoeste do Paraná. A armazenagem foi realizada em condições ambientais e os parâmetros avaliados foram: teor de água, cinzas, proteínas, lipídios, grãos sem defeitos, peso volumétrico, peso de mil grãos, contagem de Aspergillus sp., Fusarium sp., Penicillium sp., total de bolores e leveduras e ocorrência de aflatoxinas (B1, B2, G1 e G2). Os resultados obtidos em cada experimento, quando atendiam às pressuposições do modelo matemático, eram avaliados pelo emprego da análise de variância e as diferenças entre as médias (p < 0,05) pelo teste de Tukey, a 5% de significância, quando não, pelo teste de Kruskal-Wallis, também a 5% de significância. Além disso, realizou-se a análise dos componentes principais (ACP) para verificar quais das variáveis avaliadas, eram responsáveis pelas maiores variações na qualidade do milho armazenado. Verificou-se, em ambos os armazenamentos, que os grãos de milho acondicionados em bolsas herméticas apresentaram o menor teor de água. Independente do acondicionamento e do híbrido de milho houve aumento do conteúdo de cinzas dos grãos, redução da percentagem de grãos sem defeitos e do peso volumétrico. Constatou-se a incidência de Aspergillus sp., Fusarium sp. e Penicillium sp., respectivamente, em 20,37, 86,11 e 94,44% das amostras de milho do armazenamento safra de inverno; em 83,3, 91,6 e 90,07% das amostras do armazenamento safra de verão, respectivamente. O Aspergillus sp. foi detectado somente aos 3 meses de armazenagem no primeiro experimento, enquanto no segundo desde a colheita. A ocorrência de Fusarium sp. tendeu a diminuir durante a armazenagem e a de Penicillium sp. foi maior no milho acondicionado em espigas. Não houve influência dos tipos de acondicionamentos e do tempo de armazenagem na ocorrência de Aspergillus sp. e de aflatoxinas no milho do armazenamento safra de inverno. Já o milho acondicionado em espigas do armazenamento safra de verão apresentou a menor contagem de Aspergillus sp. e não apresentou aflatoxinas. Os níveis de aflatoxinas (B1+B2+G1+G2) detectados variaram de 2,87 a 14,45 &#956;g kg-1 e de 3,03 a 197,51 &#956;g kg-1, respectivamente no milho dos armazenamentos safra de inverno e safra de verão, além disso, nenhuma das amostras do primeiro armazenamento apresentou contaminação acima de 20 &#956;g kg-1. No segundo armazenamento, 41 amostras apresentaram contaminação. Resultados atribuídos, principalmente, às diferentes condições climáticas dos períodos de cultivo dos híbridos de milho (safra de verão e safra de inverno) e dos experimentos de armazenagem, a disparidade na incidência de Aspergillus sp. e na contaminação por aflatoxinas. Conclui-se, pela ACP, que todas as variáveis aferidas neste trabalho têm importância na qualidade do milho armazenado.

A obtenção de genótipos superiores no melhoramento de plantas depende da existência de variabilidade genética. A existência de coleções de germoplasma representativas e a utilização de um tamanho adequado de amostra são fundamentais para a preservação das frequências alélicas e genotípicas, diminuindo a perda de variabilidade genética e postergando o aparecimento dos efeitos da deriva genética. Assim, teve-se como objetivo avaliar os efeitos da deriva genética em caracteres quantitativos em subpopulações de milho. Este estudo foi realizado a partir das populações originais BR-105 e BR-106, das quais 10 subpopulações foram obtidas em cada um dos cinco ciclos sucessivos de amostragem com tamanho efetivo reduzido, totalizando 50 subpopulações para cada população original, as quais foram posteriormente autofecundadas, gerando um nível a mais de endogamia. Os tratamentos foram constituídos de 10 amostras da população original sem autofecundação, 10 amostras com autofecundação, 50 subpopulações obtidas da população original e 50 subpopulações autofecundadas, totalizando 120 tratamentos para cada população, avaliados separadamente. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas em faixas hierárquico, em quatro ambientes com duas repetições por ambiente. Os caracteres avaliados foram produção de grãos (PG), prolificidade (PROL), comprimento e diâmetro de espigas (CE e DE), número de fileiras por espiga (NFE), número de grãos por fileira (NGF), altura de planta e espiga (AP e AE), florescimento masculino e feminino (FM e FF) e número de ramificações do pendão (NRP). Foram estimados os efeitos da deriva genética entre as médias das subpopulações nos dois níveis de endogamia e os efeitos da depressão por endogamia nas subpopulações dentro dos ciclos. Posteriormente, realizaram-se análises de regressão linear para as subpopulações nos dois níveis de endogamia, separadamente, e em conjunto. Foi verificada uma grande variação nas médias das subpopulações ao longo dos ciclos, indicando que a deriva genética causou diferenciação entre as mesmas e que estas se diferenciaram das populações originais. Detectaram-se efeitos significativos da deriva genética nas populações não autofecundadas para todos os caracteres avaliados, em maior número para PG, já que este caráter é mais sensível à deriva genética por possuir maior grau de dominância que os demais. Houve diminuição no número de estimativas de deriva significativas para as populações autofecundadas, incluindo mudanças na magnitude e no sinal das mesmas em relação às populações não autofecundadas. Para as estimativas de depressão por endogamia, os caracteres PG, NGF, FM e FF apresentaram maior quantidade de estimativas significativas que os demais. Para a maioria dos caracteres, a regressão linear explicou a maior parte da variação encontrada com o aumento dos coeficientes de endogamia. As populações BR-105 e BR-106, por terem estruturas genéticas distintas, apresentaram performances diferentes quanto aos efeitos da deriva genética. Enfim, como a deriva genética interfere na integridade genética das populações, torna-se importante considerar seus efeitos na coleta e manutenção dos bancos de germoplasma e nas populações utilizadas no melhoramento genético de plantas. / Obtaining superior genotypes in plant breeding depends on the existence of genetic variability. The existence of representative germplasm collections and the use of appropriate sample size are essential for preserving allelic and genotypic frequencies, reducing loss of genetic variability and delaying genetic drift effects. This study aimed to evaluate the effects of genetic drift in quantitative traits in subpopulations of maize. The original populations used were BR-105 and BR-106, of which 10 subpopulations were obtained in each five successive sample cycles with reduced effective size, accounting 50 subpopulations for each original population that were subsequently selfed to generate an additional level of inbreeding. The treatments consisted in 10 samples of the original population, 10 samples of the selfed original population, 50 non selfed subpopulations obtained from the original population and 50 selfed subpopulations, accounting 120 treatments for each population evaluated separately. It was used the randomized block strip-plot design, in four environments with two replications. The traits assessed were grain yield (GY), prolificacy (PROL), ear length and ear diameter (EL and ED), number of rows per ear (NRE), kernel-row number (KRN), plant and ear height (PH and EH), days to anthesis and silking (DA and DS), and number of tassel branches (NTB). It was estimated the effects of genetic drift between subpopulations means at both inbreeding levels, and the effect of the inbreeding depression in subpopulations within cycles. It was also performed linear regression analysis for subpopulations at both levels of inbreeding separately and together. A large variation was observed in the subpopulations means over cycles, indicating that genetic drift caused differentiation between them, and that they differed from the original populations. The effects of genetic drift were significant for all traits in the non selfed subpopulations, especially for GY, which is more sensitive to genetic drift effects by having a greater degree of dominance than the other traits. There was a decrease in the number of significant genetic drift estimates for selfed populations, including changes in magnitude and signs, compared to the non selfed populations. GY, KRN, DA and DS had higher number of significant inbreeding depression estimates than the other traits. Linear regression analysis explained most of the variation found with increasing homozygosity. As BR-105 and BR-106 populations have distinct genetic structures, they showed different performances regarding the effects of genetic drift. Therefore, genetic drift interferes in the genetic integrity of populations and it is important to consider its effect on the collection and maintenance of germplasm banks and populations used in plant breeding.

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.

A epistasia tem sido considerada como um componente importante da herança de caracteres quantitativos, estando presente nos componentes de variância e covariância genética. No entanto, por ser desconsiderada na maioria dos modelos genético-estatísticos, seu impacto nos programas de melhoramento ainda é pouco conhecido. Além disso, como os programas de melhoramento de milho, em especial no Brasil, têm realizado seleção sob condições de estresse hídrico, é importante analisar o efeito desse estresse sobre a epistasia. Assim, este trabalho teve como objetivo a análise genética de caracteres quantitativos em milho, incluindo epistasia e epistasia pleiotrópica, em ambientes contrastantes para estresse hídrico. Foi utilizado o delineamento triple test cross modificado com testadores, em que cem progênies F2:3 foram retrocruzadas com suas linhagens genitoras L-08-05F e L-38-05D e sua geração F1. Posteriormente, as 300 progênies de retrocruzamento foram cruzadas com duas linhagens testadoras, L-02-03D e L-04-05F. Os testecrosses foram avaliados em dez ambientes no município de Piracicaba/SP, sendo cinco ambientes sem estresse hídrico e cinco com estresse hídrico, utilizando o delineamento &alpha;-látice em esquema fatorial com duas repetições por ambiente. Os caracteres analisados foram produção de grãos (PG), acamamento e quebramento de plantas (ACQ), prolificidade (PROL), altura da planta (AP) e da espiga (AE), posição relativa da espiga (PRE), florescimento masculino (FM) e feminino (FF) e intervalo entre florescimentos (IF). A presença de epistasia foi detectada para todos os caracteres. No entanto, os grupos de ambientes, sem e com estresse hídrico, e os diferentes testadores afetaram a detecção de epistasia para todos os caracteres, com exceção de PG, PROL e AP em que a epistasia foi detectada em todas as análises de variâncias conjuntas. A interação epistasia x grupos de ambientes foi significativa apenas para os caracteres PG e PROL dos testecrosses provenientes do testador L-02-03D (TC1) e AP e AE dos testecrosses provenientes do testador L-04-05F (TC2), enquanto que, a interação epistasia x testadores foi significativa para todos os caracteres. Os efeitos epistáticos de testecrosses referentes às plantas F2 significativos foram bidirecionais, com exceção do caráter PROL do TC2 no grupo de ambientes com estresse hídrico, em que os efeitos foram unidirecionais e positivos. Além disso, para cada testador e grupo de ambientes foram detectados efeitos epistáticos significativos para um grupo específico de testecrosses, ocorrendo variações na magnitude e/ou sinais dos testecrosses coincidentes. A presença de epistasia pleiotrópica foi detectada entre diversos pares de caracteres e, além disso, foi observada a formação de agrupamentos de caracteres relacionados, indicando que a epistasia pleiotrópica é modular, porém sofre influência do ambiente, presença ou ausência de estresse hídrico, e dos testadores. Portanto, na população analisada, a epistasia é um componente importante tanto da variância genética de caracteres quantitativos como da covariância genética entre caracteres, indicando que não considerá-la nas análises pode resultar em interpretações que não refletem a real complexidade do controle genético destes caracteres. / Epistasis has been considered an important part of quantitative traits inheritance and it is present in the components of genetic variance and covariance. However, its impact on breeding programs is still little-known because it is disregarded in most statistical genetic models. In addition, maize breeding programs, especially in Brazil, have been practicing selection under water stress conditions, so it is important to analyze the effects of these environments on epistasis. In this context, the objective of this study was to perform a genetic analysis of quantitative traits in maize, including epistasis and pleiotropic epistasis, in contrasting environments for water stress. The modified triple test cross design with testers was used, in which 100 F2:3 progenies were backcrossed to their parental inbred lines, L-08-05F and L-38-05D, and their F1 generation. Thereafter, the 300 backcrossed progenies were testcrossed to the inbred lines testers L-02-03D and L-04-05F. The testcrosses were evaluated in Piracicaba, SP, Brazil, in ten environments, which five environments presented water stress and the other five not, in an &alpha;-lattice design on a factorial scheme with two replications by environment. The analyzed traits were grain yield (GY), root and stalk lodging (PL), ear per plant (EPP), plant height (PH), ear height (EH), ear placement (EP), days to anthesis (DA), days to silking (DS) and anthesis-silking interval (ASI). Epistasis was detected for all traits. However, the environmental groups and the different testers affected epistasis detection for all traits, except for GY, EPP and PH, in which epistasis was detected in all joint analysis of variance. The interaction epistasis x environments groups was significant only for GY and EPP of testcrosses from the tester L-02-03D (TC1) and PH and EH of testcrosses from the tester L-04-05F (TC2), whereas the interaction epistasis x testers was significant for all traits. The significant epistatic effects of testcrosses referring to F2 plants were bidirectional, except for EPP of TC2 in the water stress environmental group, where the effects were unidirectional and positives. Besides that, for each tester and environmental group, significant epistatic effects for a specific group of testcrosses were detected, occurring variation in magnitude and/or sign of coincident testcrosses. Pleiotropic epistasis was detected between many pairs of traits and it was observed formation of related traits clusters, suggesting that pleiotropic epistasis is modular, but the modules suffered influence of environments and testers. Therefore, in the population analyzed, epistasis is an important component of genetic variance of quantitative traits and also of genetic covariance between traits, showing that disregarding epistasis in analyses may result in interpretations that do not reflect the real complexity of the genetic control of these traits.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_fernanda_reolon_tonel.pdf: 752199 bytes, checksum: ec8a1a768929cde5420b670136af84ea (MD5) Previous issue date: 2011-11-03 / Several phenolic compounds are formed in plants secondary metabolism, such as salicylic acid which has a defensive function acting as an antioxidant agent under stress conditions. Therefore, the purpose in this research was to evaluate the influence of the sodium choride (NaCl) in three hybrid corn lots, as well as the salicylic acid (SA), as a reducer of the salinity effects. There have been used three corn seed lots for both of the experiments realized. In the first one, the seeds were exposed to concentratrions of zero, 30, 90 and 180 mM of NaCl. In the second one, the seeds were previously soaked for 60 minutes at two concentrations of salicylic acid (zero and 1mM) and soon after that subjected to concentrations of zero, 30, 90 and 180 mM NaCl. In order to determine the viability and vigor of seeds in these two experiments, the following tests were conducted: germination test, germination rate index, shoot and root seeds length, shoot and roots dry mass, electrical condutivity, seedlings growth in greenhouse, growth rate velocity in greenhouse, shoot and root seeds length and shoot and roots of seedlings dry mass. Taking into account the conditions in which the experiment was conducted it is possible to assume that the salicylic acid at concentrations of 1mM attenuates the effects caused by NaCl, when NaCl concentrations do not esceed 90 mM. However, it has a detrimental effect on the sedling root systems that were submitted to this teatment. / Diferentes compostos fenólicos são formados no metabolismo secundário dos vegetais, entre eles o ácido salicílico que possui função de defesa atuando como agente antioxidante em situações de estresse. Portanto, o objetivo da realização do trabalho foi avaliar a influência do cloreto de sódio (NaCl) em três lotes de sementes de milho híbrido, bem como do ácido salicílico (AS) como redutor dos efeitos da salinidade. Foram utilizados três lotes de sementes de milho para os dois experimentos realizados. No primeiro as sementes foram expostas às concentrações de zero; 30; 90 e 180 mM de NaCl e no segundo, as sementes foram previamente embebidas durante 60 minutos em duas concentrações de ácido salicílico (zero e 1 mM) e em seguida submetidas as concentrações de zero; 30; 90 e 180 mM de NaCl. Para a determinação da viabilidade e vigor das sementes nos dois experimentos os seguintes testes foram conduzidos: teste de germinação, índice de velocidade de germinação, comprimento da parte aérea e das raízes das plântulas, massa seca da parte aérea e das raízes, condutividade elétrica, emergência de plântulas em casa de vegetação, índice de velocidade de emergência em casa de vegetação, comprimento da parte aérea e das raízes das plântulas e massa seca da parte aérea e das raízes das plântulas. Nas condições em que o experimento foi realizado podemos concluir que o ácido salicílico na concentração de 1 mM minimiza o efeito do NaCl quando as concentrações de NaCl não ultrapassam 90 mM . No entanto, tem efeito prejudicial no sistema radicular das plântulas submetidas ao tratamento.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to verify the existence of linear relationships among phenological, morphological and productive characters of maize cultivars (Zea mays L.) of early and veryearly cycle and transgenic class and also to identify which characters have high correlation and direct effects on grain productivity. Six experiments were performed with early and veryearly and transgenic maize cultivars in the growing seasons 2009-2010 and 2010-2011, in the experimental area of the Department of Plant Science, of Federal University of Santa Maria. In the 2009-2010 harvest were evaluated 36 early cultivars, 22 veryearly and 18 transgenic and 2010-2011 harvest, 23 early, 9 veryearly and 27 transgenic. The experimental design was a randomized block design with three replications. The experimental unit consisted of two rows of five meters in length, spaced at 0,80 m. The seeding rate was adjusted to 62,500 plants ha-1. In each experimental unit it were tagged, randomized, three plants, and it were evaluated 15 characters of each one. The average of these three plants was the value of repetition. It were evaluated phenological (total number of leaves per plant (NFO), phyllochron estimated with the number of expanded leaves(FNFE), phyllochron estimated with the total number of leaves (FNTF) in ° C day leaf-1, the number of days of seeding until male flowering (FM) and number of days of seeding until female flowering (FF)), morphological (plant height (PH) and ear insertion height (AE), in cm) and productive (ear weight (PE), in g, number of kernel rows per ear (NFI), ear length (CE), in cm, ear diameter (DE), in mm, cob weight (PS), in g, cob diameter (DS), in mm, hundred kernel weight (MCG), in g, and grain productivity (PRO) in g ear-1) characters. Analysis of variance (ANOVA) was performed and the means of the cultivars were compared by Scott-Knott test at 5% probability. The linear correlation coefficients of Pearson among 15 evaluated characters were estimated for each experiment. For the path analysis, the PRO was considered the main character and the other characters were considered explanatory ones. It was accomplished multicollinearity diagnosis in the correlation matrix among the explanatory characters and the characters causing high degree of multicollinearity were eliminated. The direct and indirect effects on the PRO were estimated using path analysis and the verification of characters that influence PRO and their contribution in predicting the PRO were estimated by stepwise regression analysis. There are linear relationships among the phenological, morphological and productive characters maize plants. The characters PE and DE showed linear correlation coefficients of Pearson very strong (r≥0,97) and moderate to strong (0,55≤r≤0,78), respectively, with the PRO. In general, the character DE has high correlation and positive direct effects (0,6686 ≤ direct effect ≤ 1,1818) on the PRO. Allied to DE, the CE has a high positive contribution in predicting the PRO. Therefore, they can be used for indirect selection in maize breeding programs. / Este estudo teve como objetivos verificar a existência de relações lineares entre caracteres fenológicos, morfológicos e produtivos de cultivares de milho (Zea mays L.) de ciclos precoce e superprecoce e classe transgênica, e identificar quais caracteres possuem elevada correlação e efeitos diretos sobre a produtividade de grãos. Para isso, foram conduzidos seis experimentos com cultivares precoces, superprecoces e transgênicas de milho, nas safras agrícolas 2009-2010 e 2010-2011, na área experimental do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria. Na safra 2009-2010 foram avaliadas 36 cultivares precoces, 22 superprecoces e 18 transgênicas e na safra 2010-2011, 23 precoces, 9 superprecoces e 27 transgênicas. Nos seis experimentos, o delineamento experimental foi de blocos casualizados, com três repetições. As unidades experimentais foram constituídas de duas filas de cinco metros de comprimento, espaçadas em 0,80m. A densidade de semeadura foi ajustada para 62.500 plantas ha-1. Em cada unidade experimental foram marcadas, aleatoriamente, três plantas, onde foram avaliados 15 caracteres. A média dessas três plantas constituiu o valor da repetição. Foram avaliados os caracteres fenológicos (número total de folhas por planta (NFO), filocrono estimado com número de expandidas (FNFE), filocrono estimado com o número total de folhas (FNTF), em °C dia folha-1, número de dias da semeadura até o florescimento masculino (FM) e número de dias da semeadura até o florescimento feminino (FF)), morfológicos (altura de planta (AP) e altura de inserção de espiga (AE), em cm) e produtivos (peso de espiga (PE), em g, número de fileiras de grãos por espiga (NFI), comprimento de espiga (CE), em cm, diâmetro de espiga (DE), em mm, peso de sabugo (PS), em g, diâmetro de sabugo (DS), em mm, massa de cem grãos (MCG), em g, e produtividade de grãos (PRO), em g espiga-1). Foi realizada análise de variância individual e as médias das cultivares foram comparadas por meio do teste de Scott-Knott, a 5% de probabilidade. Posteriormente, foram estimados, para cada experimento, os coeficientes de correlação linear de Pearson entre os 15 caracteres avaliados. Para a análise de trilha, a PRO foi considerada o caractere principal e os demais explicativos. Foi realizado o diagnóstico de multicolinearidade na matriz de correlação entre os caracteres explicativos e eliminados os caracteres causadores de alto grau de multicolinearidade. Os efeitos diretos e indiretos sobre a PRO foram estimados por meio de análise de trilha e a verificação dos caracteres que influenciam a PRO e a contribuição deles na predição da PRO foram estimados por meio de análise de regressão stepwise. Existem relações lineares entre os caracteres fenológicos, morfológicos e produtivos de plantas milho. Os caracteres PE e DE possuem coeficientes de correlação linear de Pearson fortíssimos (r≥0,97) e moderados a fortes (0,55≤r≤0,78), respectivamente, com a PRO. De maneira geral, o caractere DE possui elevada correlação e efeitos diretos (0,6686 ≤ efeito direto ≤ 1,1818) positivos sobre a PRO. Aliado ao DE, o CE possui elevada contribuição positiva na predição da PRO. Portanto, podem ser utilizados para seleção indireta em programas de melhoramento genético de milho.

Corn is one of the most cultivated cereal in Brazil, making the country's third largest producer of culture. Due to their genetic diversity, which allows its adaptation to different environments. Among the cultivars, are local, traditional or creole called (CLTCs), which are an alternative for small farms and also constitute an important source of genetic resistance and tolerance to different types of stress and adaptation to different environments and local managements. This study aimed to evaluate the adaptability and phenotypic stability of 15 Land varieties conserved in Family Seed Banks in Ibarama - RS as well, estimate genetic parameters in sib progenies derived from a field of three recombination Creole cultivars corn. Evaluation of adaptability and stability was performed in two consecutive years and in three areas, totaling six environments, using the randomized block design with three replications of two lines of 5m spacing of 0.9 m between rows and 0.2 m between plants. Productivity data were evaluated by the proposed Eberhart and Russell (1966) method. Among the cultivars stood out Cinquentinha with adaptability to harsh environments and to Sertanejo favorable and the others were considered wide adaptability. As for stability, all landraces cultivars showed high stability and predictability of production. For estimation of genetic parameters, three cultivars of yellow endosperm in order to reduce plant height were recombined. The progenies were recombined into three environments in randomized block design, with rows of 5m length and spacing of 0.9 m between rows and 0.2 m between plants. Heritability, phenotypic variance, genotypic and environmental and Cve / CVG: characteristics such as plant height, plant height and ear height and productivity for each of these characteristics were estimated using the GENES (Cruz, 1997) the following genetic parameters were evaluated program . The selection in sib progenies of creole maize in order to reduce the size of the plant is related to the selection of plants with lower ear height and these progenies have potential and wide genetic variability for the improvement of the characters plant height, height of spike and grain yield in the present study, by genetic selection gains can be expected. / O milho é um dos cereais mais cultivados no Brasil, fazendo com que o país seja o terceiro maior produtor mundial da cultura. Devido a sua diversidade genética, que permite sua adaptação a diferentes ambientes. Dentre as cultivares utilizadas, estão as denominadas locais, tradicionais ou crioulas (CLTCs), que constituem uma alternativa para pequenas propriedades rurais e constituem, também, uma importante fonte genética de tolerância e resistência para diferentes tipos de estresse e de adaptação aos variados ambientes e manejos locais. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a adaptabilidade e a estabilidade fenotípica de 15 cultivares crioulas conservadas em Bancos Familiares de Sementes em Ibarama - RS, bem como, estimar parâmetros genéticos em progênies de meios irmãos oriundas de um campo de recombinação entre três cultivares crioulas de milho. A avaliação da adaptabilidade e estabilidade foi realizada em duas safras consecutivas e em três áreas, totalizando seis ambientes, utilizando-se o delineamento blocos ao acaso com três repetições de duas linhas de 5m com espaçamento de 0,9m entre fileiras e 0,2m entre plantas. Os dados de produtividade foram avaliados pelo método proposto por Eberhart e Russel (1966). Dentre as cultivares destacaram-se Cinquentinha com adaptabilidade a ambientes desfavoráveis e Sertanejo para favoráveis e as demais foram consideradas de adaptabilidade ampla. Já para estabilidade, todas as cultivares crioulas apresentaram alta estabilidade e previsibilidade de produção. Para a estimação de parâmetros genéticos, foram recombinadas três cultivares de endosperma amarelo com objetivo de reduzir a altura de planta. As progênies foram recombinadas em três ambientes no delineamento blocos ao acaso, com linhas de 5m de comprimento e espaçamento de 0,9m entre fileiras e 0,2m entre plantas. Foram avaliadas características como altura de planta, altura de inserção da espiga e produtividade e para cada uma dessas características foram estimadas com auxílio do programa GENES (CRUZ, 1997) os seguintes parâmetros genéticos: herdabilidade, variâncias fenotípicas, genotípicas e ambientais e Cve/Cvg. A seleção em progênies de meios irmãos de milho crioulo com o objetivo de reduzir o porte de planta está relacionada à seleção de plantas com menor altura de espiga e essas progênies apresentam potencial e ampla variabilidade genética para o melhoramento dos caracteres altura de planta, altura de espiga e produtividade de grãos, avaliados no presente estudo, podendo ser esperados ganhos genéticos mediante seleção.

Informações sobre a herança de caracteres relacionados à eficiência e resposta ao P em milho, obtidas em ensaios conduzidos até a maturação em ambientes tropicais são limitadas, sendo prérequisitos para se estabelecer estratégias de seleção eficientes. O objetivo deste trabalho foi estudar a herança e as relações entre caracteres de eficiência e resposta ao P em milho tropical. Foram utilizadas seis linhagens e sete F1´s entre elas, contrastantes quanto à sua eficiência ao P. Os genitores, F1´s, F2´s, RC1P1, RC1P2, RC2P1 e RC2P2 de cada um dos sete F1´s, foram avaliados em três ambientes sob baixo P, e dois ambientes sob alto P no solo. Caracteres de eficiência avaliados foram: peso de grãos (PG), teor de P nos grãos (TPG), quantidade P total na parte aérea (FTOT), eficiência de absorção (EFABS), de utilização (EFUTIL), e de uso de P(EFUSO), índice de colheita de P (ICP) e quociente utilização (QUTIL). Caracteres de resposta avaliados foram: diferença PG entre níveis de P (DIFPG), relação PG entre baixo e alto P (RELPG), eficiência recuperação aparente (EFREC), eficiência fisiológica (EFIS) e eficiência agronômica (EFAGR). Foi também avaliado o intervalo entre florescimento masculino e feminino (ASI), que tem sido relacionado à tolerância a estresse de seca. As médias das gerações de cada cruzamento foram utilizadas para estimar o efeito médio (m), efeitos aditivos (a), efeitos de dominância (d) e efeitos epistáticos digênicos (aa, ad e dd) sob baixo e alto P no solo. Deficiência de P causou redução média na produção de 47,10%. Efeitos de dominância, seguidos de efeitos epistáticos (quando detectados) foram superiores aos efeitos aditivos para a maioria dos caracteres estudados. O ambiente afetou a herança dos diversos caracteres e estimativas de dominância para PG foram de maior magnitude nos ambientes sob alto P e efeitos epistáticos foram verificados com maior freqüência, nos ambientes sob baixo P no solo. Quanto à variabilidade observada para eficiência de uso de P, EFABS foi duas a três vezes mais importante que EFUTIL sob baixo e alto P respectivamente, indicando que, processos relacionados à absorção de P em milho, foram mais importantes que àqueles relacionados à utilização interna do P na planta, nos ambientes estudados. EFABS mostrou baixa correlação sob baixo e alto P, sugerindo que diferentes mecanismos de aquisição de P podem estar atuando nestes ambientes. EFUTIL mostrou alta correlação entre ambientes sugerindo que mecanismos de utilização interna de P semelhantes podem estar agindo sob baixo e alto P. ASI mostrou correlação média e negativa com PG sob baixo P. Critérios de seleção mais adequados para os diversos componentes de eficiência e resposta ao P seriam: PG sob baixo P no solo para determinar a EFABS nestes ambientes; baixo teor de P nos grãos obtido sob alto P no solo, para determinar a EFUTIL; DIFPG para determinar a resposta ao P; menores valores de ASI sob baixo P como critério auxiliar de seleção. Correlações entre variáveis de eficiência e resposta ao P indicaram ser viável obter genótipos eficientes e responsivos ao P nas condições deste estudo. / Low information is available concerning the inheritance of phosphorus (P) efficiency and responsiveness in tropical maize, obtained from trials conducted until maturity in tropical environments. This information is the basis to establish selection strategies for these characteristics. The objective of this study was to investigate the inheritance and relationships between characteristics related to phosphorus efficiency and responsiveness in tropical maize. Six tropical maize lines with contrasting P use efficiency and seven F1´s derived from them were used. The parental lines, F1´s, F2´s, RC1P1, RC1P2, RC2P1 e RC2P2 from each of the seven crosses were evaluated at three low P and two high P environments. Efficiency traits evaluated were: grain weight (GW), grain P concentration (GPC), total P in the shoot (PTOT), P uptake efficiency (PUPE), P internal utilization efficiency (PUTIL), P use efficiency (PUE), P harvest index (PHI) and quotient of utilization (QUTIL). Responsiveness traits evaluated were: grain difference between high and low P environments (DIFGW), ratio GW of low and high P environments (RGW), P apparent recover (PAR), P physiological efficiency (PFIS) and P agronomic efficiency (PAGR). Anther silk interval (ASI), which has been related to drought tolerance, was also determined. The generation means from each cross in each group of environments (low and high soil P) were used to estimate the parameters mean effect (m), additive effects (a), dominant effects (d) and epistatic digenic effects (aa, ad, dd). A 47,10 % mean yield reduction was observed across soil P levels. Dominance effects, followed by epistatic effects (when detected) were more important than additive effects for the majority of the traits studied. Soil P level affected the inheritance of many traits. Dominance estimatives for GW were higher at high P environments than at low P environments and generally,epistatic effects were detected more frequently at low P environments. The component PUPE showed to be two to three times more important than the component PUTIL for the variability observed for P use efficiency under low and high P environments respectively, indicating that mechanisms related to P acquisition were more important than mechanisms related to P internal utilization efficiency in the environments and genotypes studied. PUPE showed low correlation under low and high P environments, suggesting that different mechanism of soil P acquisition should be acting at these environments. PUTIL showed high correlation under low and high P environments suggesting that similar plant internal mechanisms should be acting at low and high P environments. A mediun and negative correlation was observed between ASI and GW at low P environments. Selection criteria that showed to be more adequate to select for P efficiency and responsiveness were: GW under low P environments to determine PUPE under low P soils; grain P concentration under high P environments to determine PUTIL; DIFGW to determine P responsiveness and short ASI at low P environments as an additional selection criteria. Correlations between efficiency and responsiveness traits indicated that it would be possible to obtain efficient and responsive genotypes in the conditions of this study.

Orientador: Orivaldo Arf / Coorientador: Aguinaldo José Freitas Leal / Banca: Salatier Buzetti / Banca: Mario Miyazawa / Banca: Waldo Alejandro Ruben Lara Cabezas / Banca: Gustavo Pavan Mateus / Resumo: A adubação nitrogenada na cultura do milho vem passando por modificações em função do uso de tecnologias tais como a fixação biológica de N e o revestimento dos fertilizantes com polímeros. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da inoculação de sementes de com Azospirillum brasilense (com e sem inoculação), fontes (Ureia e Ureia revestida com Policote®) e doses de N em cobertura (0, 45, 90, 135 e 180 kg ha-1) na cultura do milho, em esquema fatorial 2x2x5, com 4 repetições. Foram conduzidos experimentos em duas épocas de semeadura (primeira e segunda safra) e em duas regiões do cerrado brasileiro, Chapadão do Sul e Selvíria-MS. Avaliaram-se as perdas de N por volatilização, teor de N mineral no solo, características morfológicas, teor de N nas folhas, produtividade de grãos e análise econômica. Conclui-se que a inoculação com Azospirillum brasilense proporcionou resultados inconsistentes, podendo, no entanto, incrementar a produtividade e lucratividade do milho. O pico de perdas de N por volatilização da amônia ocorre nos três primeiros dias; a Ureia revestida com Policote® foi mais eficiente que a Ureia convencional para os cultivos do milho "primeira safra", diminuindo as perdas por volatilização, contudo para o milho "segunda safra" não houve diferenças entre as fontes; o teor de N mineral não foi influenciado pelas fontes de N, e a Ureia revestida com Policote® pode elevar a lucratividade em condições mais favoráveis às mais altas produtividades, e reduzi-la em ambientes menos propícios. As doses de N em cobertura elevaram a produtividade de grãos do milho tanto nos experimentos de milho "primeira safra" quanto de milho "segunda safra"; porém, em relação ao milho "primeira safra", as maiores lucratividades... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nitrogen fertilization in maize has been undergoing changes in function of the use of technologies such as N fixation and fertilizer coating polymer. This work aimed to evaluate the effect of inoculation of seeds with Azospirillum brasilense (with and without inoculation), sources (Urea and Urea coated with Policote ®) and rates of nitrogen at top dressing (0, 45, 90, 135 and 180 kg ha-1) in maize crop, in a 2x2x5 factorial scheme with four replications. Experiments were conducted in two sowing periods ("summer and "off-season ") and in two regions of Brazilian cerrado, Chapadão do Sul and Selvíria-MS (Mato Grosso do Sul State). It was evaluated the N losses by volatilization, mineral N level in the soil, phytotechnical characteristics, leaf N content, grain yield and economic analysis. It was concluded that inoculation with Azospirillum brasilense provided inconsistent results, however, may influence positively the maize crop and the profitability, The peak of N losses by ammonia volatilization occurs in the first three days; the Urea coated with Policote® was more effective than conventional Urea at the "summer corn", reducing losses by volatilization during this period, unlike the "off season corn" that did not verify diferences betwen sources; The mineral N level was not influenced by N sources, and the Urea coated with Policote® can boosting increasing the profitability in more favorable conditions to the higher yields, and reduce it in less prone environments. N rates increased grain yield of maize in both tests "summer corn" as the "off season corn." However, in relation to the "summer corn," the best economic returns rates were at 90 and 135 kg ha-1 for Chapadão do Sul and between 135 and 180 kg ha-1 for Selvíria. As for the "off season corn", economically, the absence of nitrogen, provided the greatest gains in Chapadão do... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor