Canada is a global leader in flax production, but flax acreage in Canada remains limited since flax is not well adapted to the northern Prairies. Therefore, breeding early-flowering and early maturing flax cultivars that are adapted to the climate of the northern Prairies is one of the major strategies to expand flax acreage in Canada. The objective of this project is to understand flowering time in flax and generate early flowering genotypes that are adapted to the continental climate of the Canadian Prairies. This project examined photoperiod sensitivity in five Canadian flax cultivars (CDC Sorrel, CDC Bethune, Flanders, Prairie Thunder and Royal) and three M9 genotypes derived from 5-azacytidine (5-azaC) treatment (RE1, RE2 and RE3). To investigate how each cultivar or genotype responds to photoperiod changes, a reciprocal transfer experiment between long day and short day conditions was conducted. All cultivars and genotypes were photoperiod sensitive. However, the level of sensitivity and length of the sensitive phase varied among cultivars and genotypes. The five cultivars were more sensitive to photoperiod changes compared with the three mutant genotypes, while RE2, which was the earliest flowering genotype, was the least sensitive genotype. This project, in addition, examined the expression pattern of ELF4 (EARLY FLOWERING 4), a specific flowering-related gene. This experiment was conducted with three Canadian flax cultivars (CDC Sorrel, CDC Bethune and Royal) and one 5-azaC mutant genotype (RE2). GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) was used as a reference gene in RT-qPCR. Results of RT-qPCR demonstrated that CDC Sorrel and CDC Bethune had a similar expression pattern, while Royal and RE2 had a similar expression pattern. This project also sought to generate early-flowering genotypes by treating CDC Sorrel with 5-azaC as well as to introgress the early-flowering trait from RE genotypes into CDC Sorrel via hybridization. Mutant populations (M2, M3, bulk M3) and hybrid populations (F2, F3, and bulk F3) were grown and evaluated for time to flowering, maturity and height under latitude (53° N) field conditions in 2012 and 2013. 5-azaC treatment did not induce significant differences in flowering or maturity in the CDC Sorrel background. However, the early flowering trait was successfully introgressed into CDC Sorrel background since selected progeny lines flowered significantly earlier than the later flowering CDC Sorrel parental line.

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A laranjeira ,,x11\" é um mutante espontâneo de laranja doce, com seedlings florescendo a partir do primeiro ou segundo ano de cultivo e plantas adultas podendo florescer em várias épocas num mesmo ano. Estas características tornam este mutante um excelente material para estudos de genômica funcional relacionado ao florescimento e a frutificação. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar o florescimento da laranjeira ,,x11\" em quatro épocas do ano e acompanhar o desenvolvimento do meristema apical em gemas axilares de plantas adultas, em relação às plantas de ,,Valência\". Também foi avaliado o perfil de expressão dos genes envolvidos na indução e no florescimento em plantas adultas e juvenis das duas laranjeiras. Plantas adultas de ,,x11\" enxertadas em ,,Cravo\" e ,,Swingle\" foram podadas no outono, inverno, primavera e verão e, em seguida, realizou-se a caracterização do florescimento em ramos novos e a determinação da viabilidade e germinação in vitro de grãos de pólen. O acompanhamento morfo-anatômico do meristema apical foi realizado em quatro estádios das brotações axilares das duas laranjeiras após a poda de outono. A expressão dos genes integradores das vias de indução (FT, SOC1 e LFY), genes repressores (FLC, SVP e TFL1) e os genes de identidade do meristema floral (AP1, BAM e WUS) foram analisados por RT-PCR em três estádios de desenvolvimento das brotações de plantas adultas e juvenis. A caracterização fenotípica do florescimento em ,,x11\" demonstrou que as podas de primavera e de outono induziram a formação de ramos com flores terminais, sendo que no outono ocorreu a formação de ramos vegetativos. A poda de inverno resultou em ramos multiflorais e a poda de verão flores abortadas. O número de dias até a formação de botões florais variou entre 5 e 20 dias após a poda, com ramos medindo entre 18 a 24 cm e número médio de folhas variando entre 9 e 12. A viabilidade e germinação in vitro de grãos de pólen foram maiores após a poda de inverno. Pelas análises morfo-anatômicas foi possível observar a diferenciação de botão floral em laranjeira ,,x11\" quando as brotações apresentavam 13 mm de comprimento. A análise de transcritos das plantas adultas de ,,x11\" no estádio 1 indicou maiores níveis de expressão nos genes FT e TFL1 enquanto os genes BAM e LFY foram reprimidos em relação às plantas de ,,Valência\". No estádio 2, os genes FT, LFY e BAM apresentaram um maior número de transcritos, porém o gene TFL1 teve um baixo número de transcritos quando comparado com plantas de ,,Valência\". No estádio 3, uma elevada expressão relativa foi observada no gene LFY nas plantas adultas de ,,x11\" em relação à ,,Valência\". As plantas juvenis de ,,x11\" nos três estádios não apresentaram grandes alterações de expressão dos nove genes em relação às plantas juvenis de ,,Valência\". A exceção foi para o gene BAM, que apresentou maiores expressões nos estádios 1 e 3, mas no estádio 2, sofreu repressão em relação a \"Valência\". Palavras-chave: Citrus sinensis (L.) Osbeck. Florescimento precoce. Indução. Diferenciação floral. Genes do florescimento / The ,,x11\" plant is a spontaneous mutant of sweet orange, with seedlings flowering from the first or second year of the growing and adult plants can flower several times a year. These features make this mutant into an excellent material for functional genomics studies related to flowering and fruiting. The present work aimed to characterize the flowering of ,,x11\" sweet orange in four seasons and to follow the development of the apical meristem in axillary buds of adult plants, compared to ,,Valencia\" sweet orange. In addition, the expression profile of genes involved in the induction and flowering was evaluated in adult and juvenile plants of the both sweet oranges. Adult plants of ,,x11\" grafted on \'Rangpur\' and \'Swingle\' were pruned in fall, winter, spring and summer, and then, the characterization of the flowering in new branches and the viability and in vitro germination of pollen grains were evaluated. The following morpho-anatomical apical meristem was carried out in four stages of the axillary sprouts in both sweet oranges after fall pruning. Gene expression of floral pathway integrators (FT, SOC1, and LFY), repressor genes (FLC, TFL1 and SVP) and the genes of floral meristem identity (AP1, BAM and WUS) were analyzed by RT-PCR in three stages development of sprouting from juvenile and adult plants. Phenotypic characterization of flowering in ,,x11\" showed that the spring and fall pruning induced the formation of terminal branches with flowers, and the fall pruning also presented vegetative branches. The winter pruning resulted in multifloral branches and the summer pruning produced aborted flowers. The number of days up to the arising of flower buds ranged between 5 and 20 days after pruning, with branches measuring between 18 and 24 cm and number of leaves between 9 and 12. The viability and in vitro germination of pollen grains were higher after winter pruning. It was observed the differentiation of floral bud in ,,x11\" sweet orange by the morpho-anatomical analysis when the sprouting was 13 mm in length. The analysis of transcripts of the ,,x11\" adult plants in stage 1 showed higher levels of expression in FT and TFL1 genes while the BAM and LFY genes were repressed in relation to ,,Valencia\" plants. In stage 2, FT, LFY and BAM genes had a larger number of transcripts, but the TFL1 gene had a low number of transcripts compared with ,,Valencia\" plants. In stage 3, high expression was observed in LFY gene in ,,x11\" adult plants relation to the ,,Valencia\". Juvenile plants of ,,x11\"in the three stages showed no significant changes of expression of nine genes in relation to juvenile plants of ,,Valencia\". The exception was the BAM gene, which showed higher expression in stages 1 and 3, but in stage 2, had a repression when compared to ,,Valencia\"

A laranjeira ,,x11\" é um mutante espontâneo de laranja doce, com seedlings florescendo a partir do primeiro ou segundo ano de cultivo e plantas adultas podendo florescer em várias épocas num mesmo ano. Estas características tornam este mutante um excelente material para estudos de genômica funcional relacionado ao florescimento e a frutificação. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar o florescimento da laranjeira ,,x11\" em quatro épocas do ano e acompanhar o desenvolvimento do meristema apical em gemas axilares de plantas adultas, em relação às plantas de ,,Valência\". Também foi avaliado o perfil de expressão dos genes envolvidos na indução e no florescimento em plantas adultas e juvenis das duas laranjeiras. Plantas adultas de ,,x11\" enxertadas em ,,Cravo\" e ,,Swingle\" foram podadas no outono, inverno, primavera e verão e, em seguida, realizou-se a caracterização do florescimento em ramos novos e a determinação da viabilidade e germinação in vitro de grãos de pólen. O acompanhamento morfo-anatômico do meristema apical foi realizado em quatro estádios das brotações axilares das duas laranjeiras após a poda de outono. A expressão dos genes integradores das vias de indução (FT, SOC1 e LFY), genes repressores (FLC, SVP e TFL1) e os genes de identidade do meristema floral (AP1, BAM e WUS) foram analisados por RT-PCR em três estádios de desenvolvimento das brotações de plantas adultas e juvenis. A caracterização fenotípica do florescimento em ,,x11\" demonstrou que as podas de primavera e de outono induziram a formação de ramos com flores terminais, sendo que no outono ocorreu a formação de ramos vegetativos. A poda de inverno resultou em ramos multiflorais e a poda de verão flores abortadas. O número de dias até a formação de botões florais variou entre 5 e 20 dias após a poda, com ramos medindo entre 18 a 24 cm e número médio de folhas variando entre 9 e 12. A viabilidade e germinação in vitro de grãos de pólen foram maiores após a poda de inverno. Pelas análises morfo-anatômicas foi possível observar a diferenciação de botão floral em laranjeira ,,x11\" quando as brotações apresentavam 13 mm de comprimento. A análise de transcritos das plantas adultas de ,,x11\" no estádio 1 indicou maiores níveis de expressão nos genes FT e TFL1 enquanto os genes BAM e LFY foram reprimidos em relação às plantas de ,,Valência\". No estádio 2, os genes FT, LFY e BAM apresentaram um maior número de transcritos, porém o gene TFL1 teve um baixo número de transcritos quando comparado com plantas de ,,Valência\". No estádio 3, uma elevada expressão relativa foi observada no gene LFY nas plantas adultas de ,,x11\" em relação à ,,Valência\". As plantas juvenis de ,,x11\" nos três estádios não apresentaram grandes alterações de expressão dos nove genes em relação às plantas juvenis de ,,Valência\". A exceção foi para o gene BAM, que apresentou maiores expressões nos estádios 1 e 3, mas no estádio 2, sofreu repressão em relação a \"Valência\". Palavras-chave: Citrus sinensis (L.) Osbeck. Florescimento precoce. Indução. Diferenciação floral. Genes do florescimento / The ,,x11\" plant is a spontaneous mutant of sweet orange, with seedlings flowering from the first or second year of the growing and adult plants can flower several times a year. These features make this mutant into an excellent material for functional genomics studies related to flowering and fruiting. The present work aimed to characterize the flowering of ,,x11\" sweet orange in four seasons and to follow the development of the apical meristem in axillary buds of adult plants, compared to ,,Valencia\" sweet orange. In addition, the expression profile of genes involved in the induction and flowering was evaluated in adult and juvenile plants of the both sweet oranges. Adult plants of ,,x11\" grafted on \'Rangpur\' and \'Swingle\' were pruned in fall, winter, spring and summer, and then, the characterization of the flowering in new branches and the viability and in vitro germination of pollen grains were evaluated. The following morpho-anatomical apical meristem was carried out in four stages of the axillary sprouts in both sweet oranges after fall pruning. Gene expression of floral pathway integrators (FT, SOC1, and LFY), repressor genes (FLC, TFL1 and SVP) and the genes of floral meristem identity (AP1, BAM and WUS) were analyzed by RT-PCR in three stages development of sprouting from juvenile and adult plants. Phenotypic characterization of flowering in ,,x11\" showed that the spring and fall pruning induced the formation of terminal branches with flowers, and the fall pruning also presented vegetative branches. The winter pruning resulted in multifloral branches and the summer pruning produced aborted flowers. The number of days up to the arising of flower buds ranged between 5 and 20 days after pruning, with branches measuring between 18 and 24 cm and number of leaves between 9 and 12. The viability and in vitro germination of pollen grains were higher after winter pruning. It was observed the differentiation of floral bud in ,,x11\" sweet orange by the morpho-anatomical analysis when the sprouting was 13 mm in length. The analysis of transcripts of the ,,x11\" adult plants in stage 1 showed higher levels of expression in FT and TFL1 genes while the BAM and LFY genes were repressed in relation to ,,Valencia\" plants. In stage 2, FT, LFY and BAM genes had a larger number of transcripts, but the TFL1 gene had a low number of transcripts compared with ,,Valencia\" plants. In stage 3, high expression was observed in LFY gene in ,,x11\" adult plants relation to the ,,Valencia\". Juvenile plants of ,,x11\"in the three stages showed no significant changes of expression of nine genes in relation to juvenile plants of ,,Valencia\". The exception was the BAM gene, which showed higher expression in stages 1 and 3, but in stage 2, had a repression when compared to ,,Valencia\"