A ferrugem da folha é a moléstia de maior importância econômica para a cultura da aveia e a resistência qualitativa, geralmente utilizada para o seu controle, apresenta pouca durabilidade. A utilização de resistência parcial, caracterizada pelo progresso lento da moléstia, tem sido reconhecida como alternativa para obtenção de genótipos com resistência mais durável. Os objetivos deste trabalho foram determinar o progresso da ferrugem, o controle genético da resistência, e identificar marcadores moleculares associados a essa resistência, em várias gerações e anos. Populações F2, F3, F4, F5 e F6 do cruzamento UFRGS7/UFRGS910906 (sucetível/parcialmente resistente) (1998, 1999 e 2000) e F2 do cruzamento UFRGS7/UFRGS922003 (1998), foram avaliadas a campo quanto à porcentagem de área foliar infectada, para determinar a área sob a curva do progresso da doença (ASCPD). Mapeamento molecular, com marcadores AFLP (amplified fragment length polymorphism), foi realizado em F2 e F6, do primeiro cruzamento, identificando marcadores associados à resistência quantitativa (“quantitative resistance loci” ou QRLs). Resultados de três anos evidenciaram alta influência do ambiente na expressão da resistência, apresentando, entretanto, variabilidade genética para resistência parcial nas populações segregantes. A distribuição de freqüências do caráter ASCPD nas linhas recombinantes F5 e F6 foi contínua, indicando a presença de vários genes de pequeno efeito em seu controle. Estimativas de herdabilidade variaram de moderada a alta. O mapa molecular F2 foi construído com 250 marcadores, em 37 grupos de ligação, e o mapa F6 com 86 marcadores em 17 grupos de ligação. Cinco QRLs foram identificados na F2 e três na F6. O QRL identificado na F6, pelo marcador PaaMtt340 apresentou consistência em dois ambientes.

A brusone, causada por Magnaporthe grisea, é a doença mais importante do arroz. Uma vez que, o uso de cultivares resistentes é o método mais efetivo para o controle da doença, a pesquisa visa a identificação de novos genes que confiram resistência mais durável. O objetivo deste trabalho foi a identificação de cultivares que contenham os genes de resistência Pi-1, Pi-2 e Pi-11 utilizando marcadores moleculares. RG64, um marcador RFLP baseado em PCR, foi utilizado para verificar a presença do gene Pi-2 em 250 cultivares de arroz. Trinta e três cultivares apresentaram o mesmo perfil eletroforético da linha-quaseisogênica (NIL) C101A51, que contém o gene Pi-2. Verificou-se que 28 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados, indicando que RG64 possui alta eficiência para a seleção de cultivares que contêm o gene Pi-2. Três marcadores microssatélites (RM) foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-1 em 104 cultivares de arroz. Trinta cultivares, analisadas com RM254, apresentaram o mesmo perfil da NIL C104LAC, que contém o gene Pi-1. Verificou-se que 19 cultivares foram resistentes aos isolados inoculados. Três marcadores microssatélites foram utilizados para verificar a presença do gene Pi-11 em 104 cultivares de arroz. Oito cultivares, analisadas com RM210, apresentaram o mesmo perfil da NIL IR1529, que contém o gene Pi-11, mas somente uma foi resistente. Com exceção do RM254, os demais marcadores microssatélites tiveram baixa eficiência de seleção de cultivares com o mesmo perfil das NILs. Estes resultados indicam que o uso de marcadores moleculares pode ser útil para acelerar o processo de lançamento de cultivares com resistência à brusone. No entanto, ainda é preciso aumentar a eficiência de seleção, através de marcadores microssatélites com localização cromossomal mais próxima dos genes Pi-1 e Pi- 11. Em um futuro próximo, isto poderá ser possível com a disponibilização de mapas moleculares de maior resolução.

Ctenomys flamarioni, comumente chamado tuco-tuco-das-dunas, é um roedor subterrâneo que habita a primeira linha de dunas costeiras do Estado do Rio Grande do Sul. Devido à pouca informação sobre este roedor e ao fato de ser uma espécie endêmica e ameaçada de extinção (principalmente pela redução e modificações antrópicas a que é submetido o ecossistema costeiro) o principal esforço desta tese foi centralizado na caracterização genética da variabilidade (e em como esta se encontra distribuída) em populações ao longo de toda a área de distribuição da espécie. Para isto foram utilizados dois tipos de marcadores moleculares, loci nucleares (nove loci de microssatélites) e seqüências de DNA mitocondrial (389 pares de bases da região controladora e 665 pares de bases do citocromo-b).Para três das dez populações amostradas foram incorporadas análises demográficas tanto a partir de dados de campo quanto a partir de dados genéticos através da utilização de loci de microssatélites. Para estas populações foram observadas diferenças significativas na proporção de machos e fêmeas (1:2, para os indivíduos adultos) e nas medidas utilizadas como estimativa de dimorfismo sexual (machos com maior peso e comprimento do corpo). Estas evidências sugerem um padrão de poliginia para C. flamarioni. As análises de estrutura genética indicaram forte diferenciação entre as populações, mas não a nível intrapopulacional. As estimativas de dispersão a partir dos dados genéticos utilizando índices de assignement (FST, FIS, mAIc, vAIc) e teste de AMOVA, mostraram diferenças não significativas entre machos e fêmeas, sugerindo dispersão de ambos os sexos. Todavia, a partir de estimativas de FST entre as populações mais próximas, foi inferida uma maior mobilidade dos machos. Quando a dispersão foi comparada entre aspopulações, esta foi significativamente maior para fêmeas, na população que habita a área mais preservada, e com menor densidade de indivíduos, em relação às outras duas. Para o total de populações, ambos os marcadores mostraram baixa variabilidade genética intrapopulacional, embora esta fosse mais crítica para o mtDNA. Para o conjunto de seqüências da região controladora mitocondrial (n = 89) analisadas foram obtidos sete haplótipos, enquanto que para as do citocromo-b (n = 45), cinco. Para os loci de microssatélites foi observado um número baixo de alelos por loci (entre três e oito). A variabilidade genética obtida foi divergente entre as nove populações estudadas, com valores de diversidade alélica que variaram de 1,1 a 3,6 e valores de heterozigosidade média de 0,21 a 0,70.As populações do sul da distribuição apresentaram os menores valores de variabilidade: a maioria dos loci nucleares em estado monomórfico e baixo número de haplotipos para os loci mitocondriais. O baixo polimorfismo obtido para os microssatélites não tem permitido o uso de testes estatísticos para detectar gargalos de garrafa. Todavia, para três das seis populações analisadas foi verificada a existência de reduções recentes do tamanho populacional. Os níveis de diferenciação genética entre populações foram maiores para os loci de microssatélites que para os de mtDNA, sugerindo assim baixo fluxo gênico atual e maior conectividade histórica entre as populações. Através dos testes de AMOVA, para os dois tipos de marcadores genéticos utilizados, foi observada correlação positiva entre a estruturação da variabilidade e a presença de duas das três possíveis barreiras geográficas ao fluxo gênico testadas. Os testes de Mantel evidenciaram um padrão de isolamento pela distância quando todas as populações foram consideradas na análise, mas não a nível regional.As árvores filogenéticas obtidas a partir dos diferentes métodos empregados evidenciaram relações pouco profundas entre os haplótipos, também sugeridas através das análises de Network. Estas últimas indicaram os haplótipos do norte da distribuição como os ancestrais, a partir dos quais teriam se originado os demais. A partir das diferentes abordagens utilizadas para testar a expansão demográfica (mismatch distribution, teste de Tajima, Fu, e modelo de crescimento exponencial), foi evidenciado sinal positivo, embora fraco, de expansão. O baixo poder dos testes empregados pode estar evidenciando, para a espécie, um padrão mais complexo de ocupação de sua atual área de distribuição, no qual flutuações do tamanho populacional, tanto históricas como contemporâneas, teriam um papel fundamental na redução da variabilidade genética. A partir de métodos semi e não-paramétricos foi estimado o tempo de divergência das principais linhagens filogenéticas de C. flamarioni (aproximadamente 90.000 anos) assim como uma taxa de mutação para o citocromo-b (μ = 0,019⁄ sítio ⁄ milhão de anos). Baseado nesta taxa de mutação, o tempo de ocorrência da principal expansão demográfica foi estimado em 60.000 anos. A partir dos resultados obtidos para os marcadores moleculares utilizados, e com o aporte de informação dos polimorfismos cariotípicos e protéicos reportados para a espécie, foi proposto: (1) duas Unidades Evolutivamente Significativas (ESUs) para C. flamarioni, a primeira formada pelas populações das regiões I, II e III, e a segunda incluindo as populações pertencentes à região IV; e (2) que cada uma das populações estudadas se constitua em uma unidade de manejo independente. / The tuco-tuco-das-dunas, Ctenomys flamarioni, is a subterranean rodent that inhabits the first line of the coastal dunes in State of Rio Grande do Sul. Due to the lack of information about this endemic rodent, and the threatened situation of the species (mainly as result of the anthropogenic changes over native coastal ecosystem), the effort of this thesis was focalized on the genetic variability characterization, and its distribution, over the total range of the species. With this aim two kinds of molecular markers were used: nine nuclear microsatellites loci and mitochondrial DNA sequences (389 base pairs of the control region and 665 base pairs of the cytochrome-b). In three of the ten populations sampled demographical analyses were done both from field and genetical data. For adult individuals significant differences were observed toward a female-biased sex-ratio (1 male:2 female) and sexual dimorphism (males heavier and larger than females). These evidences support a hypothesis of polygyny in C. flamarioni.Analysis of genetic structure revealed strong differentiation among populations, but no significant structure at the intrapopulation level. Non-significant values were obtained for the tested indexes, from assignment tests (FST, FIS, mAIc, vAIc) as well as from AMOVA, showing no evidence of sex-biased dispersal over populations. Nevertheless, for the nearest populations, non significant pairwise FST for males suggested a slightly male-biased dispersal pattern. In regard to inter-population differences, significant differences were clearer in the dispersal patterns among females with more dispersal for the population at the most preserved habitat than the two others. For all populations both microsatellites and mtDNA datasets showed low withinpopulation genetic variation but, it was more critical for mtDNA. For the mitochondrialcontrol-region set of sequences (n = 89) a total of seven haplotypes were obtained, and for the cytochrome-b dataset (n = 45) five haplotypes. The nine microsatellite loci surveyed were polymorphic with variable number of alleles by locus, ranging from three to seven. The same was observed with the genetic variability: the population mean diversity for varied between 1.1 to 3.6 alleles, and the mean observed heterozygosity across all loci ranged from 0.21 to 0.70. The three populations from the southern region of the range showed the lowest values of diversity: most of nuclear loci in monomorphic state and low number of haplotypes for the mtDNA datasets. The low number of polymorphic loci in these populations precluded the use of statistical test for bottleneck detection. However, for three of the six populations examined, a genetic signature of recent population size reduction was observed. Levels of genetic differentiation among populations were higher for microsatellites than mitochondrial loci, suggesting lower gene flow at the present than in the past. For both kinds of markers, the AMOVA analyses showed a substantial relationship between the genetic variation partitioning and two of the three hypothesized historical barriers to gene flow. Positive correlation between the genetic and geographic distances (isolation-by-distance pattern) was found when the total sampled range was considered but not at regional level. Phylogenetic tree analyses showed a shallow relationship between haplotypes, also suggested by the network approach. The northern haplotypes were suggested as the most ancient. Weak evidences of recent population expansion were obtained from the mismatch distribution, Tajima and Fu’s tests and using an exponential grow model. The lack ofpower of the applied tests may indicate by a complex pattern of the species occupation in its distribution range, in which historical and current reductions in population size possibly had a primary role in the reduction of genetic variability. Further analyses from nonparametric and semiparametric methods estimated a divergence time of haplotypic lineages of 90,000 years ago, in the Late Pleistocene, and a rate of cytochrome-b evolution μ = 1.9% per million years. Using this rate and assuming a stepwise scenario, the major increase in effective population size was estimated as occurring 60,000 years ago. Despite the lack of phylogeographic information to define Evolutionarily Significant Units (ESUs), based on the patterns of variation and divergence from the two kinds of markers and the previous allozyme and karyotype studies we propose, (1) two ESU,the first including north (I) and central (II and III) regions, and the second including all populations at the south of the distribution (IV); and (2) that each of the populations sampled should constitute an independent management unit.

A ferrugem da folha é a doença que causa maiores prejuízos à triticultura. A resistência genética é comprovadamente o método mais eficiente e econômico de controle. Em trigo, a resistência à ferrugem da folha pode ser específica à raça e não específica à raça. Atualmente a melhor estratégia para manter uma proteção efetiva contra a ferrugem da folha consiste em empregar combinações de genes, independente do tipo de resistência que conferem. A piramidização de genes é facilitada com o uso de marcadores moleculares. Os mecanismos moleculares de resistência dos genes que conferem resistência específica à raça têm sido amplamente estudados, no entanto da resistência não específica à raça pouco se sabe. Assim, este projeto teve como objetivos: I) validar marcadores moleculares para seleção assistida para a resistência à ferrugem da folha em genótipos brasileiros de trigo; II) identificar marcadores moleculares potencialmente associados a genes de resistência não específica à raça à ferrugem da folha; III) identificar e caracterizar análogos a genes de resistência em trigo;IV) caracterizar mecanismos moleculares da resistência não específica à raça a ferrugem da folha em trigo. Para a validação foram avaliados cinco marcadores PCR-específcos associados aos genes Lr1, Lr9, Lr10 e Lr24. Os marcadores associados aos genes Lr9, Lr10 e Lr24 apresentaram potencial para uso na seleção assistida, pois foram específicos para plantas contendo estes genes. Para a identificação de RGAs foram utilizadas três combinações de primers degenerados. A maioria das seqüências apresentou os motivos comuns a genes de resistência. Uma seqüência apresentou alta homologia com genes de resistência previamente identificados. Os primers derivados das seqüências identificadas apresentaram alto polimorfismo, sendo que um destes mostrou-se associado ao gene Lr26 e a resistência de planta adulta à ferrugem da folha. A combinação da técnica de AFLP com linhagens diferenciais contrastantes para os genes Lr13 e Lr34 permitiu identificar duas seqüências potencialmente associadas ao gene Lr34. O uso da SSH permitiu identificar genes diferencialmente expressos na resistência não específica à raça à ferrugem da folha no cultivar Toropi. Dentre as seqüências identificadas estão genes codificadores de proteínas de membranas potencialmente associados à percepção do patógeno e genes com domínios característicos de sinalizadores secundários para a resistência como NPR1, Rar1, Sgt1 e calmodulina. Além destas, foram identificados também seqüências com homologia a genes codificadores de enzimas chaves no controle de rotas de síntese de substâncias relacionadas à defesa e envolvidas no metabolismo primário, principalmente produção de energia. Os marcadores e seqüências obtidas e mecanismos elucidados neste trabalho representam ferramentas valiosas para a obtenção de cultivares de trigo com resistência ampla e durável à ferrugem da folha. / Leaf rust is one of the most important wheat diseases worldwide. The genetic resistance is the most efficient and economical method to leaf rust control. Host resistance to leaf rust can either be race-specific or no race-specific. The best strategy to maintain an effective protection against leaf rust consists in resistance gene combinations, independent of the resistance type. Marker-assisted selection greatly facilitates gene pyramidization. The molecular mechanisms of race-specific resistance genes have been well studied, however there is little known about the no race-specific resistance gene mechanisms. The objectives of this project were: I) to validate molecular markers for marker-assisted selection to leaf rust resistance genes in Brazilian wheat cultivars; II) to isolate and characterize resistance gene analogues (RGAs) in wheat; III) to identify molecular markers potentially associated to leaf rust no race-specific resistance genes; IV) to characterize molecular mechanisms from no race-specific resistance genes to leaf rust in wheat. Five PCR-specific markers previously identified as associated to the Lr1, Lr9, Lr10 and Lr24 genes were evaluated. The markers associated to the Lr9, Lr10 and Lr24 genes were specific to the cultivars carrying them in the Brazilian wheat cultivars, demonstrating potential for marker-assisted selection. Three degenerate primer combinations were used for the RGAs identification and most of the identified sequences showed the conserved motifs from resistance genes. One sequence showed high homology with previous identified plant resistance genes. The primers from identified sequences showed high polimorphism, and one of these is associated to the Lr26 leaf rust resistance gene and to the adult plant resistance present in cultivar BR35(?). The use of AFLP (amplified fragment length polymorphism) technique with near-isogenic lines carrying Lr13 and Lr34 genes from wheat cv. Thatcher allowed to identify two sequences potentially associated to the Lr34 gene. SSH were used to identify leaf rust induced genes from no race-specific resistance wheat cultivar Toropi. Among the identified sequences there are proteins of membranes for genes potentially associated to the pathogen perception and genes with secondary signals resistance domains as NPR1, Rar1, Sgt1 and calmodulin binding protein. Besides these, we identified sequences with homology to genes for key enzymes in the control of the related defense substances synthesis and involved in the primary metabolisms, mainly energy production. The markers and sequences obtained and the mechanisms elucidated in this work represent a valuable tool for the development of wheat cultivars with more reliable resistance to leaf rust.

O objetivo deste estudo foi selecionar marcadores morfológicos, capazes de discriminar precocemente plântulas de alfafa (Medicago sativa L.) Crioula com a finalidade de utilizá-los na seleção precoce de alfafa para aptidão ao pastejo e ainda avaliar a eficiência do processo simbiótico entre alfafa e bactéria, Sinorhizobium meliloti, em comparação à adubação nitrogenada na produção de matéria seca. A seleção, avaliação e caracterização de marcadores morfológicos ocorreram na casa de vegetação do Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia da UFRGS, em Porto Alegre, RS, e a avaliação da eficiência do processo de fixação de nitrogênio atmosférico (FBN) foram realizadas na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, RS. Os procedimentos utilizados na seleção de marcadores precoces constaram de experimentos que avaliaram as características morfológicas de alfafa como comprimento do 1°entrenó e o comprimento do 2° entrenó, assim como a simulação de pastejo onde as plantas eram submetidas a desfolhas frequentes (2cm) sob cortes semanais. As avaliações morfológicas dos marcadores evidenciaram diferenças (P<0,05), quando as plântulas de comprimento do 1° entrenó e 2° entrenó curto e longo, foram selecionadas, as quais apresentaram diferenças no seu comprimento (cm), freqüência (%) e estatura. Houve também diferença (P<0,05) quanto à sobrevivência das plantas (%) quando as populações de alfafa foram submetidas à simulação de pastejo. As avaliações revelaram que os marcadores morfológicos selecionados ainda no estágio de plântulas apresentam variabilidade para a aptidão ao pastejo. O marcador morfológico comprimento do 1° entrenó curto é o que apresenta maiores possibilidades de discriminar precocemente os genótipos contrastantes em relação a aptidão ao pastejo. Em nível de campo foi demonstrada a eficiência da estirpe SEMIA-116 recomendada para alfafa na produção MS em relação à testemunha. Porém pela análise da curva de diluição do teor de nitrogênio na parte aérea, evidenciou-se que a efetividade do rizóbio não maximizou à máxima produtividade, demonstrando assim, a possibilidade de se selecionar e testar a nível de campo estirpes mais eficientes. / The aim of this study was to select morphological markers capable to discriminate seedlings of Crioula alfalfa (Medicago sativa L.) in order to be used in early selection of alfalfa for grazing aptitude and also to evaluate the efficiency of the symbiotic process between alfalfa and the bacterium Sinorhizobium meliloti in comparison with nitrogen fertilization on dry matter production. The selection, evaluation and characterization of morphological markers was made in the greenhouse of the Department of Forage Plants and Agrometeorologia of UFRGS in Porto Alegre, RS, and the evaluation of the efficiency of the atmospheric nitrogen fixation was carried out at the Agronomic Experimental Station of Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, RS. The procedures used in the selection of early markers consisted of experiments that evaluated alfalfa morphological characteristics, such as length of 1st and 2nd internode and a simulation of grazing, with the plants being subjected to a continuous and heavy grazing (2cm ) by weekly cuts. Assessments of morphological markers showed differences (P <0.05) when the seedlings were selected based on short or long length of the 1st internode as well as for the length of the 2nd internode, showing differences in their length (cm), frequency (% ) and height. There were also differences (P <0.05) on the survival of plants (%) when the populations of alfalfa were subjected to simulated grazing. The evaluations revealed that the morphological markers selected in the stage of seedlings have variability in relation to grazing aptitude. The morphological marker short length of the 1st internode presents more opportunities to discriminate contrasting genotypes for grazing tolerance in early stages. In the field, it was shown the efficiency of strain SEMIA-116 recommended for alfalfa in the production DM compared to control. However, the analysis of the N dilution curve in shoots showed that the effectiveness of rhizobia did not maximize the productivity, thus demonstrating the possibility to select and test under field conditions strains more efficient.

Paspalum notatum é uma espécie forrageira de ampla ocorrência no sul do Brasil. Esta espécie consiste de biótipos diplóides sexuais (P. notatum var. saurae), restritos à Argentina, e apomíticos poliplóides (P. notatum var. notatum). Este trabalho teve por objetivos a caracterização agronômica, molecular e morfológica, e determinar o nível de ploidia em uma coleção de acessos de P. notatum. O experimento foi implantado na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, consistindo de 52 acessos de P. notatum, a cultivar comercial Pensacola e dois biótipos de P. guenoarum, Baio e Azulão. As avaliações foram realizadas em plantas individuais, em delineamento completamente casualisado, com cinco repetições durante os anos de 2008-2009. Houve variabilidade para todas as características morfológicas analisadas, com a formação de 16 grupos morfológicos. O hábito das plantas, pilosidade da bainha e das lâminas foliares foram os caracteres que mais contribuíram para a divergência genética, somando 55,16% da variação. Houve variação das produções forrageiras entre os diferentes acessos. A maioria dos acessos de P. notatum apresentou elevadas produções de matéria seca ao serem comparados com a cultivar Pensacola. Os acessos 48N, 95N, 70N e V4 apresentaram as maiores produções além de apresentarem persistência ao inverno da região. Na caracterização molecular, os oito marcadores SSR formaram nove grupos, com índice de similaridade média de 0,29, variando de zero a 0,83. O conteúdo de informação de polimorfismo variou de 0,41 a 0,69, com todos os locos polimórficos. Dos 25 acessos de P. notatum para os quais foi determinado o nível de ploidia, quatro acessos são diplóides (2n=2x=20 cromossomos) e os demais tetraplóides (2n=4x=40 cromossomos). Os quatro acessos diplóides são pertencentes à P. notatum var. saurae, e foram coletados na região de origem da Pensacola. Os resultados indicaram uma grande variabilidade em todas as análises realizadas, reforçando estudos realizados anteriormente para a espécie. A boa produção forrageira de alguns acessos e a detecção de acessos diplóides, aliado às informações de similaridade genética e morfológica obtidos com este estudo, pode ser de grande importância em futuros estudos de melhoramento genético com a espécie P. notatum. / Paspalum notatum is a forage species widely occurring in Southern Brazil. This species consists of sexual diploid (P. notatum var. saurae), restrict of the Argentina, and apomictic polyploid (P. notatum var. notatum) biotypes. This work has the objective to make the agronomic, molecular and morphological characterization, and to determine the ploidy level of the collection of P. notatum accessions. The experiment was carried out at the Experimental Agronomic Station of Universidade Federal do Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, consisting of 52 accessions of P. notatum, the commercial cultivar Pensacola and two biotypes of P. guenoarum, Baio and Azulão. The assessments were performed in individual plants, in completely randomized design, with five replicates, during the 2008-2009 years. There was variation to the morphological characters analyzed with the formation of 16 morphological groups. The plants growth habit and the leaves pubescence were the characters with the major contribution to the genetic divergence, contributing with around 55,16%. There was variation of the forage production among the different accessions. Most accessions of P. notatum presented high yield when compared to the cultivar Pensacola. The accessions 48N, 95N, 70N and V4 showed high yield and also, showed persistence to the winter of the region. In the molecular characterization, the eight SSR markers formed nine groups, with a genetic similarity (Jaccard Index) of 0,29, ranging from 0,0 to 0,83. The polymorphism information content ranging 0,41 a 0,69, and all locus were polymorphic. The chromosome numbers were determined in 25 accessions of P. notatum, and four were diploids (2n=2x=20 chromosome) and 21 accessions were tetraploid (2n=4x=40 chromosome). The four diploids accessions belong to P. notatum var. saurae, and were collected in the region of origin of the Pensacola. The results showed variability in all analysis performed, in accord with previous studies to this species. The good forage production in some accessions and the detection of diploids accessions, associated with information of genetic and morphological similarity, can be important in futures studies of plant breeding in P. notatum.

O presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar a variabilidade genética existente em um grupo de genótipos de arroz irrigado do banco de germoplasma disponível no programa de melhoramento do Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA) e como objetivos específicos identificar marcadores morfológicos que separem os dois grupos de arroz índica e japônica, avaliar a amplitude da base genética desse germoplasma e comparar o padrão de agrupamento obtido pelos marcadores morfológicos e moleculares.

O conhecimento do germoplasma disponível permite ao melhorista de fumo planejar estrategicamente o uso de genitores visando à ampliação da variância genética nas populações segregantes. Apesar de acreditar-se que a base genética do fumo é estreita, nenhum estudo foi feito com os genótipos utilizados pelos programas de melhoramento de fumo no Sul do Brasil. Os objetivos deste trabalho foram investigar a base genética e caracterizar genótipos de fumo utilizados em programas de melhoramento no Sul do Brasil através de caracteres fenotípicos e marcadores moleculares, comparando diferentes métodos quanto à capacidade de distinção de genótipos individuais. Trinta e dois genótipos de fumo foram avaliados para 32 características fenotípicas, 271 marcadores RAPD, 86 microssatélites e 484 marcadores AFLP. Características fenotípicas e marcadores moleculares RAPD e AFLP foram eficientes para distinguir os genótipos estudados, permitindo evidenciar moderada similaridade e estreita base genética. Apesar disso, foi encontrada variabilidade para as características fenotípicas de maior importância econômica em fumo, sendo possível caracterizar individualmente os 32 genótipos através de 23 das 32 características fenotípicas avaliadas. Os genótipos K-326 LF e BY-64 divergiram dos demais e se destacaram para características de importância econômica, como rendimento, índice qualitativo de folhas, teor de nicotina e percentual de talo, sendo de grande potencial como genitores em cruzamentos elite. Foram identificados marcadores RAPD e AFLP específicos, capazes de distinguir, individualmente, os genótipos estudados. Os resultados deste estudo permitem concluir que os diferentes métodos utilizados se complementam na distinguibilidade dos genótipos e devem ser utilizados conjuntamente para o desenvolvimento de germoplasma e linhagens superiores de fumo.

Desde o início da história taxonômica de Relbunium, muitos foram os trabalhos que enfatizaram sua autonomia e posição taxonômica. Atualmente, alguns estudos sugerem que as espécies pertencentes a Relbunium devam ser incluídas em uma seção do gênero Galium. Porém, recentes estudos moleculares na tribo Rubieae, destacam Galium como um grupo parafilético, e Relbunium como um gênero independente e monofilético. O problema taxonômico referente a Galium e Relbunium é de difícil solução, devido à ausência de estudos que integrem caracteres morfológicos, ecológicos e moleculares. No presente trabalho objetivou-se adicionar informações para o conhecimento básico das espécies de Relbunium e Galium para o sul do Brasil, a partir de caracteres morfológicos e moleculares, buscando responder a seguinte questão: “Relbunium pode ser considerado um gênero ou apenas uma seção dentro de Galium?”. Para atingir os objetivos, foi analisada a morfologia das espécies, com ênfase nas folhas, flores e frutos para duas espécies de Galium e treze de Relbunium: G. latoramosum, G. uruguayense, R. equisetoides, R. gracillimum, R. hirtum, R. humile, R. humilioides, R. hypocarpium, R. longipedunculatum, R. mazocarpum, R. megapotamicum, R. nigro-ramosum, R. ostenianum, R. richardianum e R. valantioides. Chaves de identificação foram geradas a partir dos resultados das análises morfológicas. As folhas foram analisadas quanto à forma, ápice, padrão de venação, tricomas, estômatos, distribuição de idioblastos secretores e vascularização do hidatódio. Esses caracteres não evidenciaram a separação entre os gêneros, auxiliando apenas na individualização das espécies. A morfologia das flores e frutos auxiliou na diferenciação dos gêneros e espécies estudadas. As flores são comumente bispóricas, a exceção de G. latoramosum. Brácteas involucrais, ausentes em Galium, estão presentes nas espécies de Relbunium, de duas a quatro; nesse gênero há presença de antopódio, ausente em Galium. A corola possui tricomas glandulares unicelulares na face adaxial, e na face abaxial os tricomas, quando presentes, são simples e idioblastos secretores estão presentes apenas em R. gracillimum. O androceu tem quatro estames alternipétalos e exsertos, com anteras dorsifixas e tetrasporangiadas, de deiscência longitudinal. O ovário é ínfero, bicarpelar, bilocular, com um rudimento seminal anátropo e unitegumentado por lóculo. O desenvolvimento dos frutos, a estrutura do pericarpo e da testa foram descritos. Os frutos são do tipo baga, em R. gracillimum e R. hypocarpium, ou esquizocarpo, nas demais espécies. A consistência do pericarpo pode variar de carnosa, nos frutos do tipo baga, a levemente seca, nos frutos esquizocarpos. Entre as espécies, observou-se uma variação com relação ao exocarpo, que pode ser liso, piloso ou com idioblastos secretores. A testa é constituída por apenas uma camada de células, que em R. hypocarpium mostra-se descontínua. Além das descrições morfológicas, foram realizados estudos moleculares das espécies, através do seqüenciamento de fragmentos do DNA nuclear (ITS) e plastidial (trnL-F). A partir dos resultados obtidos formam elaborados cladogramas com base nos dados morfológicos e moleculares. O cladograma construído a partir dos dados morfológicos (vegetativos e reprodutivos) evidenciou a distinção dos dois gêneros, ou seja, sustenta Relbunium como táxon independente. Nesse cladograma observa-se que a VI presença ou ausência de brácteas foi determinante, e proporcionou a separação dos gêneros. A uniformidade dos caracteres morfológicos vegetativos entre as espécies auxiliou apenas na distinção das espécies de Relbunium. Com relação aos dados moleculares, os fragmentos de DNA utilizados mostraram-se pouco informativos. A análise do fragmento ITS, em especial, contribuiu para confirmação da relação entre algumas espécies (R. hirtum e R. ostenianum, e R. humile e R. mazocarpum). A análise combinada dos dados morfológicos e moleculares não caracterizou Relbunium como um clado monofilético, sendo sua manutenção não sustentada, isso, principalmente, devido à falta de diferenças moleculares entre as espécies. Conclui-se que para o grupo em questão as análises morfológicas, das folhas, flores e frutos, foram suficientes para destacar Relbunium como um gênero autônomo e monofilético na tribo Rubieae. / Since the benning of the Relbunium taxonomic history many studies were realized about his autonomy and position. Actually, some analyses suggest that Relbunium species must be transfered to a Galium section. Recent molecular analyses of the tribe Rubieae, showed Galium as a paraphyletic group and Relbunium as an independent monophyletic group. In this work our attempt was to generate complementary data that could improve the knowledge of Relbunium and Galium from the south of Brazil. Our objective was produce valuable data though morphological and molecular analyzes in order to help answering this question: “Does Relbunium really constitute a separate genus from Galium or is it a section from Galium?”. Morphological analyzes were realized for the leaves, flowers and fruits from two Galium and thirteen Relbunium species: G. latoramosum, G. uruguayense, R. equisetoides, R. gracillimum, R. hirtum, R. humile, R. humilioides, R. hypocarpium, R. longipedunculatum, R. mazocarpum, R. megapotamicum, R. nigro-ramosum, R. ostenianum, R. richardianum e R. valantioides. Identification keys were generated using results from the morphological analyses. Leaf morphology was characterized based on the shape of the entire lamina and the apex, the type of venation, the presence, types and distribution of trichomes, stomata, and secretory idioblasts, and the vascularization of hydathodes. Leaf characters did not allow a clear separation among genera, only an individualization of the species. Flower and fruit morphology helped differentiating the genera and species studied. Flowers are commonly bisporic, except for G. latoramosum. Involucrate bracts are absent in Galium, but 2 to 4 bracts and an anthopodium occurred in Relbunium. For the studied species, unicellular glandular trichomes were presented in the adaxial surface of the corolla, but whenever present in the abaxial surface, they were always from the simple non glandular type. Secretory idioblasts are present only in R. gracillimum. The androecium presented four exserted stamens alternated with petals, with dorsifixed and tetrasporangiated anthers of longitudinal dehiscence. The ovary is inferior, bicarpellate and bilocular with an anatropous and unitegmic ovule per locule. The type and texture of fruits, and the anatomy of the pericarp and the seed coat also helped separation of the studied species. Almost dry schizocarp fruits occurred in all of them, except for R. gracillimum and R. hypocarpium, that presented fleshy berry fruits. The exocarp surface was glabrous or hairy, or presented secretory idioblasts. The seed coat was constituted by a monolayer epidermis, that is discontinuous in R. hypocarpium. Molecular analyzes were realized through DNA sequencing of nuclear (ITS) and plastidial (trnL-F) fragments. After that, molecular and morphological data were used to construct cladograms. When obtained only with morphological data the cladograms resulted in the separation of Relbunium from Galium, mainly based on the presence of bracts. However using only the molecular data from ITS and trnL-F fragments, results were poorly informative. The analyses of the ITS fragments confirmed the morphological similarities among the species as R. hirtum and R. ostenianum, R. humile and R. mazocarpum. Our results show that only morphological analyses characterized Relbunium as a monophyletic group in the Rubieae tribe.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-30T13:32:48Z No. of bitstreams: 1 2016_CléiaSantosCabral.pdf: 2724884 bytes, checksum: 13ed53ddad55c8137a1e96b9bd0b4b3e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-10T17:58:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CléiaSantosCabral.pdf: 2724884 bytes, checksum: 13ed53ddad55c8137a1e96b9bd0b4b3e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T17:58:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CléiaSantosCabral.pdf: 2724884 bytes, checksum: 13ed53ddad55c8137a1e96b9bd0b4b3e (MD5) / A alface (Lactuca sativa L.) é uma das hortaliças mais importantes no Brasil e no mundo. A murcha de fusário (causada por distintas raças do fungo Fusarium oxysporum f. sp. lactucae – FOLAC) é uma das principais doenças de da alface em regiões tropicais e subtropicais. Devido à dificuldade de implementação de estratégias eficazes de controle químico e cultural, o uso de cultivares com resistência genética é o método mais prático de manejo da doença. Fontes estáveis de resistência à raça FOLAC 1 foram encontradas, mas a base genética dessa característica ainda se encontra mal caracterizada. A integração da seleção assistida por marcadores (SAM) em programas de melhoramento convencional irá acelerar o desenvolvimento e lançamento de cultivares de alface com resistência genética a esse patógeno. O presente estudo teve como objetivos: elucidar os fatores genéticos associados à resistência a murcha de fusário (Capítulo 2) e idenficar marcadores moleculares potencialmente ligados aos fatores de resistência a isolados de FOLAC raça 1 identificados na cultivar ‘Vanda’ (Capítulo 3). O estudo da herança genética da resistência a FOLAC raça 1 foi conduzido com populações segregantes (F2 e F3) obtidas do cruzamento entre um parental suscetível ‘Gizele’ e ‘Vanda’. Populações foram inoculadas com uma suspensão de esporos do patógeno (3 x 106 microconídios/mL) por meio de corte e imersão de raízes e avaliadas quanto à resistência por meio de escala de notas. O DNA genômico das plantas resistentes e suscetíveis foi extraído e usado como molde em diferentes sistemas de marcadores (RAPD, SCAR, DR analogs, SRR e CAPS), visando identificar polimorfismos ligados a essa característica. Com relação à resistência a FOLAC raça 1, os estudos indicaram um controle genético relativamente simples na cultivar ‘Vanda’, com os resultados de segregação indicando um locus monogênico com uma provável combinação de efeitos de dosagem e penetrância incompleta. No entanto, os diferentes sistemas de marcadores moleculares utilizados nessa primeira etapa do trabalho não permitiram encontrar polimorfismos com estreita ligação com o(s) fator(es) de resistência. Desta forma, uma nova etapa do trabalho foi conduzida visando identificar por meio do método genotyping-by-sequencing (GBS) marcadores moleculares ligados a resistência (Capítulo 4). O GBS foi explorado na identificação de SNPs (single nucleotide polymorphisms) empregando DNA extraído dos dois parentais e de um conjunto de 82 indivíduos da população F2 derivados do cruzamento entre ‘Vanda’ x ‘Gizele’. Cada indivíduo foi genotipado utilizando o Illumina Hiseq 3000, que produziu 4,5 milhões de reads por amostra. Um total de 10.017 SNPs foi identificado entre os parentais. Estes SNPs foram avaliados para ligação com o fenótipo de resistência nos 82 indivíduos F2. Os dados genotípicos foram condensados em 1.484 scaffolds ou supercontigs. Um subconjunto de 417 scaffolds contendo polimorfismos foi selecionado para a construção de um mapa de ligação após filtragem baseada em missing data (< 20%), teste de qui-quadrado (3:1 p>0,05) e número de SNPs por scaffold. O mapa foi composto por 17 grupos de ligação, com um comprimento total de 1.132,984 cM. A análise de QTL (quantitative trait loci) para resistência a FOLAC raça 1 foi realizada no mapa de ligação com os conjuntos de dados de severidade da doença obtido nas populações F2 e F3. Dois QTLs de efeito maior foram identificados no cromossomo 9, explicando 30 a 40% da variação fenotípica observada na população F3 e F2, respectivamente. Um QTL de efeito menor foi detectado no cromossomo 4, explicando 0,06% da variação fenotípica na população F3. Desta forma, o presente estudo estabelece a porção mediana do cromossomo 9 como sendo a localização física do principal locus de resistência para FOLAC raça 1 presente na cultivar ‘Vanda’. Portanto, os marcadores moleculares localizados na proximidade desta região genômica são candidatos para o desenvolvimento de ferramentas de SAM em programas de melhoramento genético visando incorporar essa característica em linhagens elite de alface. / Lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the most important leafy vegetable crops in Brazil and worldwide. Fusarium wilt (caused by distinct races of the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lactucae – FOLAC) is one of the main soil-borne diseases of lettuce in tropical and subtropical regions. Due to the complexity of implementing effective cultural and chemical control, the most practical disease management strategy has been the use of cultivars with genetic resistance. Stable sources of resistance to FOLAC race 1 have been found, but the genetic basis of this trait is yet poorly characterized. The integration of marker assisted selection (MAS) in conventional breeding programs would be an important contribution to accelerate the development and release of lettuce cultivars with genetic resistance to this pathogen. In this context, the present study aimed to elucidate the inheritance of resistance to FOLAC race 1 detected in the cultivar Vanda (Chapter II) and to search for molecular markers linked to FOLAC race 1 resistance factor(s) (Chapter III). Inheritance studies were carried out using segregating populations (F2 and F3 families) derived from the cross between a susceptible cultivar (Gizele) and a FOLAC race 1 resistant cultivar (Vanda). The parental lines and the segregating populations were inoculated via root dipping technique with a conidial suspension adjusted to 3 x 106 microconidia/mL. Reaction to one FOLAC race 1 isolate was evaluated using a disease rating scale ranging from 1 (= no symptoms) to 5 (= dead plant). The studies indicated a simple genetic control of FOLAC race resistance in cultivar Vanda, with segregation results indicating a single gene locus with a likely combination of dosage effects and incomplete penetrance. Genomic DNA of resistant and susceptible plants was extracted and used as a template in PCR assays with different marker systems (RAPD, SCAR, DR Analogs, SSRs and CAPS) aiming to identify polymorphisms linked to the resistant reaction. However, none of the evaluated molecular techniques were able to identify markers in close linkage with the resistance factor(s). Therefore, a new phase of the present study was conducted with the objective of searching for markers linked to resistance through the employment of the genotyping-by-sequencing (GBS) strategy (Chapter IV). The GBS strategy was employed using DNA extracted from the parental lines and 82 phenotyped F2 individuals derived from the same cross between Gizele x Vanda. Each individual was genotyped using the Illumina Hiseq 3000. A total of 4.5 million reads was obtained per sample with 10,017 SNPs being identified among the parental lines as well as among the 82 F2 individuals. Genotypic data were condensed into 1484 scaffolds. Four hundred seventeen (417) scaffolds containing polymorphisms were selected for the construction of the linkage map after filtering based on missing data (< 20%), chi-square test (3: 1 p> 0.05) and number of SNPs per scaffold. The final map consisted of 17 linking groups with a total length of 1,132.984 cM. The QTL analysis for resistance to FOLAC race 1 was performed on the linkage map based upon the disease severity datasets of F2 population and F3 families. Two major effect QTLs were identified on chromosome 9, explaining 30 to 40% of the phenotypic variation observed in the population F3 and F2, respectively. One QTL of minor effect was also identified on chromosome 4, explaining 0.06% of the phenotypic variation in the F3 population. This study establishes the central region of chromosome 9 as the physical location of a major resistance locus to FOLAC race 1 found in Vanda. Molecular markers in close proximity to this genomic region are candidates for the development of MAS tools for breeding programs aiming to incorporate this trait into elite lettuce lines.