A associação de tecnologias como transgenia, genômica e proteômica aos programas de melhoramento convencional de árvores, pode acelerar o processo de obtenção de exemplares com características específicas da madeira para a indústria de papel e celulose. A parede celular vegetal é extremamente importante para este setor industrial, pois fornece polissacarídeos como celulose e hemiceluloses. A UDP-glucose pirofosforilase (UGPase, EC 2.7.7.9) é uma enzima chave na produção de UDP-glucose, precursor relevante na interconversão de nucleotídeoaçúcares que constituem os monômeros desses polissacarídeos. O objetivo deste trabalho foi clonar os cDNAs que codificam a UGPase, extraídos do tubérculo de batata (Solanum tuberosum L.) e da raiz de eucalipto (Eucalyptus grandis), e inseri-los por meio de transformação genética via Agrobacterium tumefaciens, respectivamente, no genoma de plantas de fumo (Nicotiana tabacum) e de eucalipto, para alterar o fluxo de carbono de modo a aumentar o conteúdo de pentosanas (xilose e arabinose). O maior teor de pentosanas é benéfico economicamente para a indústria de papel e celulose, pois diminui a energia consumida no refino da polpa além de benificiar a qualidade do papel que se torna mais resitente ao rasgo. O impacto da superexpressão do gene ugp nas plantas de tabaco e de eucalipto obtidas da transformação genética, foi avaliado por meio de análises bioquímicas e morfológicas. A análise de Southern blot indicou uma a quatro cópias do transgene no DNA genômico de dez linhagens T2 de tabaco, e uma cópia em uma linhagem T0 de eucalipto. A análise de qPCR mostrou que todas as linhagens T2 de tabaco apresentaram expressão do gene ugp exógeno, sendo que em quatro o nível de expressão foi maior que nas demais. As linhagens com menor expressão do gene ugp exógeno, com exceção de uma delas, também expressaram menos o gene ugp endógeno, sugerindo que nessas linhagens algum mecanismo de regulação atuou alterando a expressão desse gene, tanto endógeno, quanto exógeno. As linhagens transgênicas de tabaco foram morfologicamente semelhantes às plantas controle quando comparadas quanto à altura da planta, comprimento de internós, área foliar total, diâmetro do caule e massa seca da raiz. As alterações nos tabacos transgênicos, em relação aos controles, verificadas através das análises químicas, foram estatisticamente mais significativas na medula caulinar, onde houve aumento no conteúdo dos monossacarídeos e dos ácidos urônicos. As poucas diferenças encontradas no tecido xilemático sugerem que a planta, de alguma forma, tende a alterar menos a composição da parede celular secundária, do que da parede primária. Também sugerem que o metabolismo dos carboidratos pode afetar o conteúdo de lignina, embora seja sintetizada por outra rota metabólica. A parede celular primária, analizada utilizando a medula das plantas de tabaco e folhas de eucalipto, mostrou um aumento no conteúdo de pentosanas, o que não foi observado na análise de plântulas de tabaco. / Assossiating technologies like transgenesis, genomics and proteomics with conventional forestry breeding can accelerate the process of obtaining new trees with specific wood properties for the paper and pulp industry. Plant cell wall is extremely important for this industry, providing polysaccharides like cellulose and hemicelluloses. UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase, EC 2.7.7.9) is a key enzyme producing UDP-glucose, an important forerunner for nucleotide sugars that constitute the monomers of these polysaccharides. The goal in this work was to clone the cDNAs that encode UGPase, extracted from potato (Solanum tuberosum L.) tuber, and eucalypt (Eucalyptus grandis) root, and transfer through genetic transformation via Agrobacterium tumefaciens, respectively, in tobacco (Nicotiana tabacum) plants and eucalypts, in order to change the carbon flux, increasing the pentosans (arabinose and xylose) content. Higher pentosans content is economicaly important for the paper and pulp industry, as decreases energy consumption at pulp refining and also can benefit paper quality that becomes more resistant to rip. The impact of the ugp gene overexpression over tobacco and eucalypt plants obtained through genetic transformation were morphological and biochemicaly evaluated. Southern blot analysis showed one to four copies of the transgene in the genomic DNA of ten tobacco T2 lines, and one copy in one eucalypt T0 line. The qPCR analysis showed that all tobacco T2 lines expressed exogenous ugp gene, being the expression level in four of them biger than the others. Lines that expressed less exogenous ugp gene, with exception of one of them, equally had less endogenous ugp gene expression level, suggesting that in these lines, some kind of regulation acted changing the gene expression. The transgenic tobacco lines were morphologicaly similar to the control plants when compared for total height, internode lenght, total leaf area, stem diameter and root dry mass. Alterations in transgenics tobacco plants, in relation to controls, checked by chemical analysis, were statisticaly more significants in the pith, where the monosaccharides and uronic acids contents increased. The few diferences founded in the xilematic tissue sugest that the plant, somehow, tends to change less the secondary cell wall composition than the primary wall. They also suggest that the carbohydrate metabolism can affect lignin content, thought it\'s sintetizaded in another metabolic pathway. The primary cell wall, evaluated using tobbaco plants pith and eucalypt leaves, showed an increase in pentosanas content, that wasn\'t observed analising tobacco seedlings.

O setor de produção de coco é atingido por vários problemas que afetam sua produtividade especialmente o uso difundido de plantas sem seleção devido a características intrínsecas da cultura que dificultam a seleção de cultivares com características superiores. O uso eficiente dos recursos genéticos do coco tem encontrado dificuldades na coleta e troca de germoplasma. A cultura de tecidos tem por finalidade viabilizar a troca segura de germoplasma e facilitar o desenvolvimento de variedades produtivas em um programa de melhoramento genético, porém a regeneração de plantas através de técnicas in vitro tem apresentado dificuldades adicionais no estabelecimento de protocolos viáveis. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer um protocolo viável para a regeneração de embriões zigóticos para ser utilizado em programas de melhoramento genético e para o transporte seguro de germoplasma, testando diferentes meios básicos de cultura, presença de reguladores vegetais, concentração de sacarose e fontes de aminoácidos. A regeneração de embriões foi mais efetiva em meio de cultura Y3 (Eeuwens, 1976) com concentração de Fe2SO4 41,7 mg.L -1 e Na2EDTA 55,8 mg.L -1 na presença de glicina e ausência de mio-inositol, contendo carvão ativado. A presença de reguladores vegetais e a caseína hidrolisada foram limitantes inclusive inibindo a germinação. A presença de altas concentrações de sacarose (60 g/L) mostrou melhores resultados. / The sector of coconut production is reached by several problems that affect his productivity especially the spread use of plants without selection due to intrinsic characteristics of the culture that difficult the selections for cultivars whit superiors characteristics. The efficient use of the genetic resources of the coconut has been having difficulties in collecting and germplasm exchange. The tissue culture has for purpose to make possible the safety change of germplasm and to facilitate the development of productive varieties in a program of genetic improvement; however the regeneration of plants through in vitro techniques has been presenting additional difficulties in the establishment of viable protocols. The present work had for objective to establish a viable protocol for the regeneration of coconut zigotic embryos to be used in programs of genetic improvement and for the safe movement of germplasm, testing different basic media of tissue culture, presence of growth regulators, sucrose concentration and sources of amino acids. The regeneration of embryos was more effective in Y3 (Eeuwens, 1976) media with concentration of Fe2SO4 41,7 mg.L -1 and Na2EDTA 55,8 mg.L -1 whit presence of glycine and absence of meso-inositol, containing activated charcoal. The growth regulators and hydrolysate casein presence even inhibited germination. The presence of high sucrose concentrations (60 g/L) showed better results.

O trabalho iniciou um ciclo de seleção recombinando linhagens tolerantes à ferrugem asiática, com o intuito de estimar parâmetros genéticos úteis aos programas de melhoramento, incrementar a tolerância e predizer os cruzamentos mais promissores para extração de linhagens superiores. Foi realizado um dialelo completo, sem recíprocos, entre dez linhagens tolerantes à ferrugem, desenvolvidas pelo Setor de Genética Aplicada às Espécies Autógamas da ESALQ-USP. A geração F2 foi avaliada em covas, sendo estimados parâmetros relacionados aos caracteres agronômicos importantes, sem avaliação de reação à ferrugem. Na geração seguinte, progênies F2:3 foram avaliadas em três ambientes, Anhembi, Areão e ESALQ. A reação à ferrugem foi medida por dois caracteres: notas de reação à ferrugem e diferença de produtividade de grãos (PG) em experimentos com fungicidas distintos. Os resultados evidenciaram que os genitores possuíam alelos de resistência à ferrugem que podem garantir o sucesso da seleção recorrente. A metodologia do contraste de fungicidas discriminou eficientemente os genótipos com tolerância dos genótipos com suscetibilidade. O número de dias para a maturidade influenciou nas notas de reação à ferrugem; então, o grupo de maturação dos genótipos foi estimado para melhor avaliar o comportamento das progênies. Com base nos parâmetros da capacidade geral de combinação para PG e da reação à ferrugem, o genitor USP 191-104-11 (10) apresentou maior potencial de gerar progênies promissoras. Os cruzamentos USP 02-16.045 (2) x USP 16.015 (4), USP 16.015 (4) x USP 97-10.046 (6), USP 11-38 (5) x USP 97-10.046 (6) e USP 02- 16.045 (2) x USP 191-104-11 (10), destacaram-se pelo maior número de progênies com alta PG e tolerantes ou moderadamente tolerantes à ferrugem asiática. / This work started a cycle of selection throughout crosses among soybean lines with tolerance against soybean rust. The objectives were to increment the plant tolerance, to estimate useful genetic parameters for soybean breeding programs and to predict the most promising crosses to extract high yielding lines. A complete diallel, without reciprocal, among 10 rust tolerant lines was performed. Those lines were developed by the Sector of Genetics Applied to Autogamous Species from ESALQ-USP. The F2 generation was evaluated in hill plots and genetic parameters related to important agronomic traits were estimated, without evaluating the rust reaction. In the next generation, F2:3 progenies were evaluated in three environments, Anhembi, Areão and ESALQ. Rust reaction was evaluated throughout two main ways: according to the visual scores of rust reaction and contrasts in seed yield (PG) with fungicide experiments. The results showed that the parents have rust resistance alleles that can guarantee the success of the recurrent selection. The methodology of the fungicide contrasts efficiently discriminated the tolerant from the susceptible genotypes. The number of days to maturity influenced the rust reaction scores; so, the maturity groups of the genotypes were estimated for better evaluation of the performance of the progenies. According to the general combining ability (GCA) for yield and rust reaction, the parent USP 191-104- 11 (10) has the highest potential to generate high yielding lines. The crosses USP 02- 16.045 (2) x USP 16.015 (4), USP 16.015 (4) x USP 97-10.046 (6), USP 11-38 (5) x USP 97-10.046 (6) and USP 02-16.045 (2) x USP 191-104-11 (10) exceeded due the higher number of progenies with high yield and with tolerance or moderate tolerance to asian soybean rust.

Os objetivos do presente trabalho se dirigem ao estudo da variabilidade genética e da depressão por endogamia em sete populações de milho de ampla base genética, visando ao melhoramento de populações e obtenção de linhagens endogâmicas promissoras. Foram instalados onze experimentos em blocos casualizados em um local (Anhembi, SP), com diferentes conjuntos (N) de progênies S1 obtidos de sete populações (GO-D: dentado, GO-F: flint, GO-L: espiga longa, GO-G: espiga grossa; e compostos G3, G4 e GO-S). Foram estimadas a variância genética entre médias de progênies (2G), a variância fenotípica entre médias de progênies?^ (2F?^) e o coeficiente de herdabilidade (sentido amplo) para médias de progênies (2X). As estimativas de h 2Xhforam altas para peso de espigas (PE: 0,89 a 0,94), comprimento da espiga (CE: 0,77 a 0,88) e diâmtero da espiga (DE: 0,77 a 0,92); e menores para altura da planta (AP: 0,58 a 0,80) e altura da espiga (AE: 0,54 a 0,84), demonstrando alto potencial das populações para seleção recorrente com progênies S1. A variável PE nas populações base usadas como testemunha, mostrou valores variando de 11200 kg.ha-1 (GO-D) a 12800 kg.ha-1 (G3). As médias de progênies S1 entre populações variaram de 6070 kg.ha-1 (GO-F) a 7380 kg.ha-1 (G4); a depressão por endogamia nas progênies S1 variou de 37,5% (G4) a 48,0% (G3) em relação à população base. Os estudos sobre endogamia envolvendo as sete populações foram conduzidos com amostras da população original não endógama (S0) e das gerações S1 e S2 de autofecundação. Os experimentos foram conduzidos em Londrina (PR) e Piracicaba (SP) em blocos casualizados com parcelas subdivididas, com as populações representadas nas parcelas e as gerações de endogamia nas sub-parcelas. A estimação da depressão por endogamia foi obtida pelo modelo de regressão linear Y = µ0 + ?, sendo ? a depressão por endogamia para 100% de homozigose. A depressão esperada para 50% de homozigose é ?/2, cujo valor em percentagem variou de 25,4% a 41,4% em Piracicaba e de 23,1% a 39,3% em Londrina. Para os demais caracteres, os efeitos depressivos foram menores, geralmente <25% para AP e AE e <15% para DE e CE. / The objectives of the present work were directed for the study of genetic variability and inbreeding depression in seven maize populations of broad genetic base, as a guide for population improvement and development of promising inbred lines. The field evaluation was in eleven experiments (randomized complete blocks) in one location (Anhembi, SP) with different groups (N) of S1 progenies obtained of seven populations (GO-D: dent type, GO-F: flint type, GO-L: long ear, GO-G: thick ear; and composites G3, G4 e GO-S). Estimates were obtained for genetic variance (?^: progeny mean basis), phenotypic variance of progeny means (2G2F?^), and coefficient of heritability (broad sense) for progeny means (2Xh). Estimates of 2Xhwere high for ear weight (PE: 0.89 to 0.94), ear length (CE: 0.77 to 0.88) and ear diameter (DE: 0.77 to 0.92); and lower for plant height (AP: 0.58 to 0.80) and ear height (AE: 0.54 to 0.84), thus showing the high potential of the populations for recurrent selection based on S1 progenies. Ear yield (PE) in the base populations used as ckecks varied from 11200 kg.ha-1 (GO-D) to 12800 kg.ha-1 (G3). The means of S1 progenies varied from 6070 kg.ha-1 (GO-F) to 7380 kg.ha-1 (G4); the inbreeding depression in S1 progenies varied from 37.5% (G4) to 48.0% (G3) relative to the non-inbred population. For the studies on inbreeding in the seven populations samples of the original non-inbred populations (S0) and S1 and S2 generations of inbreeding were used. Filed experiments were carried out in Londrina (PR) and Piracicaba (SP) in randomized blocks with spli-plots, where populations were in the whole plots and inbreeding generations in the sub-plots. The estimates of inbreeding depression were obtained by the linear regression model Y = µ0 + ?, where ? is the iinbreeding depression for 100% homozygosity. The expected inbreeding depression for 50% homozygosity is ?/2, and the estimates in percentage varied from 25.4% to 41.4% in Piracicaba and from 23.1% to 39.3% in Londrina. For the other traits the inbreeding effects were lower, in general <25% for AP and AE and <15% for DE and CE.

A fase mais difícil e que exige mais recursos em um programa de melhoramento de milho é a avaliação experimental dos híbridos, pois geralmente um elevado número de híbridos necessita ser avaliado em diversos ambientes. Deste modo, tanto o número de híbridos como o de ambientes são limitados pelos recursos disponíveis, o que poderia levar a uma redução do número de ambientes, e, portanto, conjuntos de híbridos comumente são avaliados em diferentes ambientes levando a comparações desbalanceadas entre os híbridos. A metodologia estatística conhecida como REM/BLUP tem sido amplamente utilizada no melhoramento animal, mas nos programas de melhoramento vegetal a sua utilização tem sido restrita a culturas perenes, onde experimentos desbalanceados são comuns. Há pouca informação na literatura sobre a confiabilidade do método REML/BLUP utilizando dados experimentais para a predição de valores genotípicos sob experimentos desbalanceados para programas de melhoramento de culturas anuais. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar se o método REML/BLUP poderia ser útil para predizer os valores genotípicos de híbridos simples de milho sob situações de desbalanceamento. Um conjunto de 256 híbridos simples foi avaliado em delineamento látice 16 x 16 com duas repetições por ambiente em 13 ambientes e as características analisadas foram produção de grãos, altura da planta e acamamento de plantas. Uma vez que a avaliação constou de 26 observações para cada híbrido simples, suas médias gerais ajustadas computadas pelo método dos quadrados mínimos foram consideradas como seus valores genotípicos, para fins de comparações com as predições dos valores genotípicos pelo método REML/BLUP. As predições dos híbridos simples foram computadas pelo método REML/BLUP considerando conjuntos desbalanceados de híbridos dentro de ambientes e perdas completas dos dados de ambientes. Os dados foram submetidos a um desbalanceamento aleatório e cada situação foi simulada 1.000 vezes utilizando o método bootstrap. Foram computados coeficientes de correlação entre os valores genotípicos preditos e as médias gerais ajustadas, e seus valores foram elevados ao quadrado para obter os valores de R2; assim 1.000 valores de R2 foram obtidos para cada situação considerada. Além disso, foi praticada seleção utilizando os valores genotípicos preditos e as médias gerais ajustadas dos híbridos simples e as percentagens de coincidência foram computadas. Independentemente do caráter analisado, os valores de R2 e o percentual de coincidência dos híbridos simples selecionados mostrou que o REML/BLUP prediz com alta acurácia os valores genotípicos dos híbridos simples com até 20% das perdas de híbridos dentro de ambientes ou com redução de até 23% dos ambientes. Nota-se que o caráter produção de grãos apresentou interação genótipos x ambientes significativa e complexa, e mesmo assim o método REML/BLUP fez a predição dos valores genotípicos com alta acurácia. Deste modo, o método REML/BLUP poderia ser considerado como uma valiosa ferramenta no melhoramento genético de milho para predizer os valores genotípicos dos híbridos sob dados desbalanceados. Entretanto, os resultados também apontaram que há um limite para a sua acurácia, o qual corresponde a cerca de 20% dos dados desbalanceados. / The more difficult phase and that demands more funding in a maize breeding program is the experimental evaluation of the hybrids, because usually a high number of hybrids needs to be evaluated in several environments. Then, both the number of environments and hybrids are limited by the resources available, which could lead to a reduction in the number of environments, and therefore, sets of hybrids are commonly tested in different environments leading to unbalanced comparisons among the hybrids. The statistical methodology known as REM/BLUP has been widely used in animal breeding, but in plant breeding programs its use has been restricted to perennial crops where unbalanced experiments are very common. There is limited information about the reliability of the REM/BLUP method using experimental data for the genotypic values prediction under unbalanced experiments for annual crops breeding programs. Thus, the objective of this research was to assess whether the REM/BLUP method could be useful to predict the genotypic values of maize single-crosses under unbalanced situations. A set of 256 single-crosses was evaluated in a 16 x 16 lattice design with two replications per environment in 13 environments, and the traits analyzed were grain yield, plant lodging and plant height. As the evaluation consisted of 26 observations for each single-cross, their adjusted overall means computed by the least squares method were considered as their genotypic values for the sake of comparisons with the genotypic predictions by REM/BLUP method. The predictions of the single-crosses were computed considering unbalanced sets of hybrids within environments and unbalanced sets of environments. The data were submitted to a random unbalance and each situation was simulated 1,000 times using the bootstrap method. Coefficients of correlation were then computed between the predicted genotypic values and the adjusted overall means, and their values were squared to obtain the R2 values; thus 1,000 R2 values were obtained for each considered situation. Also, selection were performed using the predict values and the adjusted overall means of the single-crosses, and the percentage of coincidence were computed. Regardless of the trait analyzed, the R2 values and the percentage of coincidence of the selected single-crosses showed that the REM/BLUP predict with high accuracy the genotypic values of the single-crosses up to 20% of losses of hybrids within environments and up to 23% of environments reduction. It should be noted that grain yield showed a significant cross-over interaction, and even so the REM/BLUP predicted the genotypic values of the hybrids with high accuracy. Thus, the REM/BLUP method can be considered as a valuable tool in maize breeding programs to predict the genotypic values of the hybrids under unbalanced data. However, the results also pointed out that there is a limit for its accuracy, which is around 20% of unbalanced data.

A cultura do milho é uma das atividades agrícolas de maior importância no Brasil. O país é o terceiro maior produtor mundial e a produtividade média passou de 1800 kg ha-1 para 3000 kg ha-1 nos últimos 15 anos. A produção de grãos e a tolerância à seca são caracteres complexos e de difícil seleção e uma possibilidade para se aumentar a eficiência dos programas de melhoramento que visam o incremento da produção de grãos e a tolerância à seca seria através da seleção indireta para caracteres relacionados a elas como o stay-green e os componentes da produção. O presente trabalho teve por objetivo estudar os caracteres stay-green, produção de grãos e seus componentes em milho com a finalidade de reunir informações sobre a herança desses caracteres. Para tanto foi utilizada uma população obtida pelo cruzamento das linhagens L-14-04 B e L-08- 05 F, contrastantes para diversos caracteres. Progênies F2:3 derivadas desses cruzamento foram retrocruzadas com as linhagens parentais formando dois conjuntos com 250 progênies de retrocruzamento cada. Essas progênies foram avaliadas em até seis ambientes segundo o delineamento de látice simples 10x10 para os caracteres produção de grãos (PG), e seus componentes: comprimento de espiga (CE), diâmetro de espiga (DE), número de fileiras por espiga (NFi), número de grãos por fileira (NGF) e peso de 500 grãos (P500) e para o caráter relacionado a tolerância à seca stay-green (SG). Um mapa de ligação obtido com 177 marcadores SSR foi utilizado para mapear QTL para esses caracteres em cada uma das populações de retrocruzamento através da metodologia de mapeamento por intervalo composto expandido para múltiplos ambientes (mCIM). Os efeitos genéticos aditivos e de dominância para cada QTL mapeado foram obtidos por meio de contrastes entre os efeitos dos QTL mapeados nas duas populações de retrocruzamento. Foram mapeados 217 QTL para os sete caracteres avaliados sendo alguns desses de maior efeito, estáveis através dos diversos ambientes e co-localizados com QTL para outras características, o que os tornam bons candidatos para seleção assistida por marcadores moleculares. O grande número de QTL mapeados nesse estudo confirma não só a complexidade desses caracteres como também o poder de detecção do método de mapeamento (mCIM) e do delineamento utilizado nesse estudo (delinemento III). / Maize is one of the most important agricultural activities in Brazil. The country is the third largest world producer and the yield rose from 1800 kg ha-1 to 3000 kg ha-1 in the last 15 years. The grain yield and drought tolerance are complex traits, difficult to select. A possibility to increase the efficiency of breeding programs that aims to improve the grain yield and drought tolerance would be through indirect selection for traits related to them as the stay-green and yield components. The aim of this work was to study the characters stay-green, yield and its components in maize in order to gather information on the inheritance of these characters. For this purpose it was used a population obtained by crossing the lines L-14-04 B and L-08-05 F, contrasting to several traits. Progenies F2:3 from this cross were derived from backcrosses to the parental lines forming two sets of backcross progeny with 250 each. These progenies were evaluated in up to six environments according to the simple lattice design 10x10 for grain yield (PG), and their components: ear length (CE), ear diameter (DE), number of rows per ear (NFI), number of grains per row (NGF), weight of 500 grains (P500) and the drought tolerance related trait stay-green (SG). A linkage map obtained with 177 SSR markers were used to map QTL for these traits in each backcross population through the methodology of composite interval mapping expanded to multiple environments (mCIM). The additive and dominance genetic effects for each mapped QTL were obtained by means of contrasts between effects of QTL mapped in the two backcross populations. Two hundred seventeen QTL were mapped for seven traits evaluated, some of these are of mayor effect, stable through the various environments and co-located with QTL for other characteristics, what make them good candidates for molecular marker assisted selection. The large number of QTL mapped in this study confirms not only the complexity of these characters but also the detection power of the mapping method (mCIM) and of the design used in this study (design III).

Os caracteres quantitativos normalmente têm elevada importância agronômica e econômica, sendo geralmente os mais importantes nos programas de melhoramento das mais diversas espécies, como é o caso do milho (Zea mays L.). Dentre os vários caracteres considerados, destaca-se a produção de grãos e seus componentes. Dessa forma, o objeto de estudo do presente trabalho foi mapear QTL´s relacionados à vários caracteres de importância agronômica, estimar seus efeitos genéticos e entender as causas da correlação genética (pleiotropia ou ligação), em uma população de milho tropical. Para tanto, foi utilizada uma população com 400 progênies F2:3, foram avaliadas em quatro delineamento látice 10 x 10 em cinco ambientes. Os métodos de mapeamento utilizados foram o Mapeamento por Intervalo Composto (CIM), de forma univariada e multivariada considerando múltiplos caracteres (mCIM). O mapa de ligação previamente construído possui 117 locos marcadores microssatélites, com distância média de 14 cM entre eles em média. Os caracteres avaliados foram: produção de grãos (PG), peso da espiga (PE), prolificidade (PROL), número de espigas (NE), número de ramificações do pendão (NRP), rendimento (REND); altura de planta (AP), altura da espiga (AE), comprimento da espiga (CE), diâmetro da espiga (DE), número de fileiras da espiga (NFI), número de grãos por fileira (NGFI), número de folhas acima da primeira espiga (NFO), posição relativa da espiga (PR), porcentagem de acamamento de plantas (ACP) e porcentagem de quebramento do colmo (QUE). Em geral poucos QTL´s foram mapeados devida à alta interação G x A, e esses resultados foram consistentes com os apresentados na literatura. Usando o mCIM, foi possível separar QTL´s ligados de QTL´s com efeito pleiotrópico, permitindo melhor entendimento das causas genéticas da correlação. De forma geral, caracteres mais correlacionados como PG e AP tiveram predomínio de QTL´s pleiotrópicos, enquanto que caracteres menos correlacionados (como por exemplo, CE e NGFI) tiveram QTL´s segregando de forma independente ou com ligação entre si, ou seja, com baixa presença de efeitos pleiotrópicos. Caracteres correlacionados negativamente com os demais em geral apresentaram efeitos aditivos com sinais opostos aos dos demais caracteres. Dessa forma, foi possível identificar regiões que podem ser manipuladas para realizar seleção assistida de forma mais eficiente. De forma geral, foi difícil localizar QTL´s de grande efeito, principalmente com uso do mCIM, dada a presença de elevada interação entre genótipos e ambientes, que fez que que apenas os QTL´s mais estáveis fossem mapeados. / Quantitative traits normally are the most important ones in plant breeding programs for several species, such as maize (Zea mays L.). Several traits are commonly evaluated and grain yield and its components are normally the major focus of selection. The objective of this study was to map QTL related to the several traits of agronomic importance, estimating their genetic effects and genomic locations, aiming to understand the genetic causes of correlation (pleiotropy or linkage) in tropical maize population. A population with 400 F 2:3 inbred lines was used and the progenies were evaluated in five different environments in Piracicaba, São Paulo, Brazil. QTL were mapped using Composite Interval Mapping (CIM) for several traits in a univariate way, and also using an extension of CIM allowing QTL mapping for several traits simultaneously (multivariate CIM, or mCIM). The genetic map was previously estimated and had 117 microsatelite loci, with average distance of 14 cM between them. The traits considered were: grain yield (GY), ear weight (EW), prolificacy (PROL), ear number (EN), tassel branch number (TBN), plant height (PH), ear height (EH), ear length (EL), ear diameter (ED), kernel row number (KRN), kernels per row (KR), leaf number (LN), ear position (EP) and stalk lodging (SL). In general, few stable QTL were mapped due to high G x E interaction, and the results were consistent with previous ones reported on the literature. Using mCIM, it was possible to separate linked QTL from QTL with pleiotropic effects, allowing a better understand of the genetic causes of the correlation. In general, traits with higher correlation such as GY and PH tend to have more pleiotropic QTL than low correlated traits, such as EL and KR, which have some linked QTL. Negative correlated traits in general had QTL with additive effects with opposite signs. Based on the results, it was possible to identify regions that can be manipulated to do marker assisted selection in a more efficient way, combining QTL alleles in order to build favorable genotypes.

No programa de melhoramento genético de feijoeiro do Instituto Agronômico (IAC) foram disponibilizadas até a presente data 38 cultivares de feijoeiro, contribuindo para o aumento da produtividade média no Brasil e, principalmente, no estado de São Paulo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o progresso genético obtido para produtividade do feijoeiro com a pesquisa desenvolvida pelo IAC no período de 1989 a 2007. Foram avaliados 211 experimentos e 134 linhagens avançadas, distribuídas em 10 ciclos de seleção e conduzidas em três épocas de semeadura do feijoeiro. O progresso genético foi estimado para os períodos de pesquisa de 1989 a 1996 e de 1997 a 2007 em função das características dos experimentos de avaliação. No segundo período, estimou-se também o ganho por épocas de semeadura e tipos de tegumento. Nas análises, utilizou-se um modelo misto cujos efeitos foram obtidos por meio de quadrados mínimos ponderados, obtendo-se médias ajustadas em relação à produtividade média dos genótipos. Em seguida, a partir das médias ajustadas, realizou-se a análise de regressão linear para obtenção do progresso genético estimado por ciclo de seleção. No período entre 1989 a 1996, obteve-se um ganho relativo significativo de 1,91% por ciclo de seleção. Para o período de 1997 a 2007, o ganho obtido foi negativo (-0,51%), mas não significativo estatisticamente, ou seja, pode ser considerado como uma estabilização no ganho em produtividade. Embora a estimativa do ganho, no segundo período, tenha sido estável este valor foi cerca de 1000 kg/ha superior em relação à média obtida no primeiro período. Considera-se como a principal causa na estabilização do ganho em produtividade a mudança nos objetivos do programa de melhoramento que buscou obter linhagens com melhor qualidade tecnológica (maior tamanho de grãos e menor tempo de cozimento). Os resultados observados por épocas de semeadura revelaram que na época das águas ocorreu a maior produtividade média, enquanto que na época de inverno, o melhor índice de progresso genético. A separação por tipo de tegumento resultou na ocorrência de ganhos negativos como já esperado, mas não significativos estatisticamente, com valores de -0,64% por ciclo de seleção para o tegumento tipo preto e -0,12% por ciclo de seleção para o tegumento tipo carioca. Considerando-se o progresso genético obtido para os dois períodos de pesquisa, no valor de 0,25% por ciclo de seleção, e a área cultivada de 192 mil hectares no Estado de São Paulo, na safra de 2006/2007, tem-se que este ganho representa um aumento de produtividade em torno de 14.000 sacas de 60 kg. Esse resultado revela que as estratégias de melhoramento de feijoeiro praticadas pelo programa do IAC foram eficientes no desenvolvimento de genótipos superiores. / The genetic breeding program of common beans at Instituto Agronômico (IAC) has released 38 cultivars to the present date, thus contributing to increase the average yield of the crop in Brazil and, mainly, in the state of São Paulo. In this context, the goal of the present work was to evaluate the genetic gains obtained in yield for common beans due to the research developed by IAC during the period comprised from 1989 to 2007. A total number of 211 experiments and 134 advanced lines were evaluated, distributed along 10 selection cycles and carried out in three distinct sowing seasons. Genetic progression was estimated for the research periods of 1989 to 1996 and from 1997 to 2007 depending on the characteristics of the evaluation experiments. During the second period, the gain per sowing season and per tegument type has also been estimated. The analyses have employed a mixed model whose effects were obtained by weighted minimum squares, generating weighted averages according to the mean yield of the genotypes. Subsequently, the linear regression analysis was performed based on the weighted averages in order to calculate the estimated genetic gain per selection cycle. In the period from 1989 to 1996, a significant relative gain of 1.91% per selection cycle was obtained. For the subsequent period of 1997 to 2007, a non-significant negative gain (-0.51%) was obtained, it reflects the stabilization of the yield gain in the period. Although the gain estimate for the second period was stable, the value was approximately 1000 kg/ha superior to the average obtained in the first period. The main cause of the observed stability in the yield gain is likely to be due to the shift in the breeding program goals towards the generation of lines with higher technological features (bigger seeds and shorter cooking time). The results obtained for the distinct sowing seasons indicate that the rainy season favored higher average yield, whereas the winter sowing season exhibited better indices of genetic gain. The classification according to the tegument type resulted in negative gain as expected, although not at statistical significance levels, with values of -0.64% per selection cycle for black tegument and -0.12% per selection cycle for carioca tegument type. Considering the genetic gain for the research cycles investigated, the average of 0.25% gain per selection cycle and the cultivated area of 192 thousand hectares in the state of São Paulo, during the harvesting season of 2006/2007, the gain represents an increase of yield of approximately 14,000 bags of 60 kg. The results reveal that the breeding strategies for common beans employed at IAC were effective to develop superior genotypes.

O mapeamento de QTLs em cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é de grande importância para entendimento da arquitetura genética de caracteres quantitativos e aperfeiçoamento dos programas de melhoramento. Entretanto uma situação comum é a ocorrência de genótipos de marcadores não observados, ocasionando viés na estimativa e localização de possíveis QTLs. Portanto, métodos que consideram a informação de genótipos não observados devem ser utilizados. O presente trabalho teve como objetivo detectar QTLs em uma população de irmão completos de cana-de-açúcar utilizando o método de mapeamento por intervalo com a implementação da abordagem da imputação múltipla. A população de mapeamento foi composta por 220 indivíduos oriundos do cruzamento entre os genitores IACSP95-3018 e IACSP93-3046. Os caracteres avaliados foram : percentual de fibra (Fibra), conteúdo de sacarose (POL), produção de cana por parcela (PC) e produção de açúcar por parcela (PP). Foram utilizadas dez imputações para gerar pseudomarcadores a cada 1cM no mapa de ligação que totalizou 4370 cM. Observou-se que ao total, 57 QTLs foram mapeados nos 113 grupos de ligação avaliados, sendo 14 QTLs para o caráter Fibra, 19 para POL, 12 para PC e 12 para PP. O valor de LOD Score e R2 variaram entre 3,82-7,52 e 6,49%-16,61%, respectivamente. Foi observado que em geral, os efeitos aditivos e de dominância foram significativos, predominando os efeitos aditivos. Além de reduzir o viés ocasionado pelos genótipos não observados, a abordagem da imputação múltipla aumentou o poder de detecção de QTLs, mapeando QTLs com sucesso. Assim, acredita-se que os resultados do presente trabalho, contribuiram para futuros estudos que objetivem a melhor compreensão da arquitetura genética dos caracteres quantitativos da cana-de-açúcar. / QTL mapping in sugarcane (Saccharum spp.) is important to understand the genetic architecture of quantitative traits that are important in breeding programs. However, the ocurrence of missing marker phenotypes is common and decrease the power to detect QTL and causes bias in estimates of locations and effects of QTL. Therefore, methods that include missing marker phenotypes should be considered. Our work was aimed at detecting QTL in a full-sib family of sugarcane via interval mapping method using the multiple imputation approach. The mapping population was composed of 220 individuals derived from a biparental cross between IAC95-3018 and IACSP93-3046. The evaluated traits related to yield were: fiber content (Fiber), sugar content (POL), cane yield in kg.plot1 (PC), sugar yield in kg.plot1 (PP). Ten imputation data sets were build using a 1-cM grid to infer pseudomarker genotype along the genetic linkage map. The QTL mapping on the data with imputed pseudomarker genotypes detected 57 QTLs; 14 QTL were obtained for Fiber; 19 for POL; 12 for cane yield and 12 for sugar yied. The LOD Score value and the R2 proportional to the average weight of all pseudomarker realizations at each grid position ranged from 3.82-7.52 and 6.49%- 16.61%, respectively. In general, it was observed that additive and dominance effects were significant, with predominance of additive effects. The application of multiple imputation approach was successful in reducing the bias and increasing the power of QTL detection. Thus, it is believed that the results of this work contribute to future studies to understand the genetic architecture of quantitative traits in sugarcane

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma cultura muito importante para a produção de açúcar e álcool no Brasil. Um importante avanço a respeito do seu genoma tem surgido com o emprego de marcadores moleculares, os quais têm sido extensamente utilizados para diversas finalidades, como o mapeamento de QTLs a partir de cruzamentos bi-parentais. Entretanto, o uso de populações oriundas de cruzamentos controlados tende a limitar os eventos de recombinação genética, gerando menor resolução de mapeamento. Nesse sentido, o mapeamento associativo surge como ferramenta promissora no estudo de QTLs, uma vez que podem ser utilizadas populações naturais, coleções de germoplasmas, conjunto de materiais elite, entre outros, possibilitando detectar eventos de recombinação em um contexto histórico-evolutivo. Para definir as melhores estratégias de mapeamento associativo, é fundamental conhecer o desequilíbrio de ligação (DL) e a estrutura genética presentes em determinada população, de modo a verificar o número de marcadores necessários e promover o controle de falsos positivos. Assim, este trabalho teve como objetivo analisar o DL e a estrutura populacional ao longo do genoma de variedades comerciais e clones de interesse para o melhoramento da cana-de-açúcar no Brasil, com base em 135 indivíduos do painel brasileiro de variedades de cana-de-açúcar (PBVCA). Esse painel, que foi desenvolvido principalmente para a realização do mapeamento associativo, reúne ancestrais importantes, variedades mais cultivadas, clones promissores, principais genitores em cruzamentos e variedades utilizadas em programas de mapeamento. Um total de 1.474 marcadores polimórficos foi obtido, considerando 86 EST-SSRs e 14 SSRs. Um mapa de ligação prévio foi utilizado para verificar as distâncias entre marcadores mapeados do PBVCA. O teste exato de Fisher foi realizado entre todos os possíveis pares de locos e usado como uma medida do DL. A estrutura populacional foi analisada através do método probabilístico implementado no STRUCTURE e do método Neighbor-Joining, este baseado na dissimilaridade genética, calculada pelo simple matching, entre todos os pares de indivíduos. Forte DL foi observado em uma distância de até 15 cM, principalmente nos primeiros 5 cM. Quatro subpopulações foram detectadas no PBVCA através de ambos os métodos, que parecem estar de acordo com informações oriundas de pedigree. Esses resultados podem fornecer direcionamentos importantes para futuros estudos de mapeamento genético, os quais certamente precisarão considerar o elevado nível de ploidia da cana-de-açúcar. / Sugarcane (Saccharum spp.) is a very important crop for sugar and alcohol production in Brazil. A great progress on its genome has emerged through molecular markers, which have been widely used for several purposes, such as QTL mapping based on bi-parental crosses. However, the use of populations derived from designed crosses tend to limit the genetic recombination events, resulting in a lower mapping resolution. In this sense, association mapping has emerged as a promising tool for QTL detection, since may be used natural populations, germplasm collections, elite set of materials, and others, allowing to detect recombination events in a historical and evolutionary context. To define the best strategies of association mapping, it is fundamental to account linkage disequilibrium (LD) and genetic structure existing in a certain population, so to verify the number of molecular markers and to promote the control of false positives. Here we measured LD and population structure across the genome of commercial varieties and clones of interest for sugarcane improvement in Brazil, based on 135 individuals from the Brazilian collection of sugarcane varieties (BCSV). This collection, which was mainly developed for association mapping, brings together important ancestral species, most planted varieties, promising clones, most used varieties as progenitors and varieties from the genetic mapping programs. A total of 1,474 polymorphic markers was scored, considering 86 EST-SSRs and 14 SSRs primers. A previous genetic map was used to verify distances between mapped BCSV markers. Fisher exact test was performed for all pairs of markers and used as a LD measure. Population structure was assessed by the probabilistic model implemented in STRUCTURE and the Neighbor-Joining method, based on simple matching dissimilarity between all pairs of individuals. Strong LD was observed up to 15 cM, mainly within the first 5 cM. Four subpopulations were detected in the BCSV with both methods, which is in agreement with pedigree informations. These results can provide important directions for future studies of genetic mapping, which would certainly need to consider high ploidy level of sugarcane.