Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-01T10:57:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2013.pdf: 2379319 bytes, checksum: e48602a211183d753b05be7362d82c91 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-04T14:18:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2013.pdf: 2379319 bytes, checksum: e48602a211183d753b05be7362d82c91 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-04T14:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2013.pdf: 2379319 bytes, checksum: e48602a211183d753b05be7362d82c91 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Rice (Oryza sativa L.) is the most important cereal in the world as a major component of the staple food of the world’s population. The increase of the yield potential of new upland rice cultivars has been became highlighted as a main challenge for the plant breeding in this millennium. The increasing mean yield of cultivars becomes more difficult to identify superior genotypes, because the contrasts among elite-lines are becoming smaller. This highlights the importance of developing improved populations with high frequency of favorable alleles and genetic variability. The recurrent selection is a method based on population breeding and the main characteristic is obtaining long-term results. Using the recurrent selection population CNA6 of upland rice, the objectives of this study were: (i) to obtain estimates of genetic and phenotypic parameters among S0:2 progenies for grain yield (PG, in kg ha-1) and plant height (AP, in cm), in four selection cycles; (ii) to determine the influence of the progeny x location interaction on estimates of genetic and phenotypic parameters; (iii) to estimate the genetic progress of the population along the four cycles of recurrent selection for PG, AP and days-to-flowering (DF, in days); and (iv) to evaluate the genetic potential of this population through the expected proportion of superior lines after each selection cycle. It was used the data set from yield trials of S0:2 progenies in the years 2000/01, 2003/04, 2006/07 and 2009/10 from Brazilian Agricultural Research Corporation (Embrapa). In each cycle, the trials were carried out in some locations (Santo Antônio de Goiás-GO; Paragominas-PA; Primavera do Leste, MT; Sinop-MT; Teresina-PI and Vilhena-RO). The experimental design was augmented block of Federer, without replicate within location and with at least three checks. The plots were composed by four rows with five meters long, spacing of 0.30 m, and density of 60 seeds per meter. In each cycle, the data set from PG and AP were subjected to individual analysis of variance for Santo Antônio de Goiás-GO, the unique common location in all cycles, and joint analysis of variance for all locations. Estimates of phenotypic, genotypic and environment correlations among three traits studied was obtained. The average gains per cycle, and average annual gains and total were estimated, as also the weighted coefficients of determination and gains among cycles and the total gain based on contrasts among estimated averages for each cycle. In addition, the expected proportions of superior inbred lines after each selection cycle were obtained, using the average of the checks as standard. Estimates of genetic correlations between PG and AP were -0.42 and between AP and DF the -0.11 , both significant (p0,01), and no correlation was detected among PG and DF. Thus, within this population progenies with higher grain yield had lower plant height, and cycle may be early, medium or late. Estimates of genetic variance among S0:2 progenies suggested that genetic variability was maintained along the cycles of selection for the traits PG and AP. After unfolding of the genotype x location interaction (GxL) was observed predominance of the crossover interaction for PG and AP. Finally, it was found that the GxL interaction affected the estimates of genetic and phenotypic parameters for both traits, due to the wide geographic distribution of the target environments, which the recurrent selection program aims to obtain genetic gains in medium and long term. The results show clearly the efficiency of recurrent selection program in the progress of the population mean for grain yield and plant height, with significant genetic gains observed during the four cycles of selection. The genetic potential of the population to develop superior inbred lines increased during to selection cycles for grain yield and plant height. Despite the absence of genetic gain for days-to-flowering, the genetic potential for this trait was kept in the population during the four cycles elapsed. / O arroz (Oryza sativa L.) é o cereal mais importante do mundo, sendo o componente principal da dieta básica da população mundial. O incremento do potencial produtivo em novas cultivares de arroz de terras altas vem se destacando como um dos principais desafios para o melhoramento genético da cultura neste milênio. À medida que se aumenta a produção média das cultivares, torna-se mais difícil identificar genótipos superiores, visto que as diferenças a serem detectadas são cada vez menores. Isto ressalta a importância do desenvolvimento de populações melhoradas com alta frequência de alelos favoráveis e variabilidade genética. A seleção recorrente apresenta-se como um método que tem como base funcional o melhoramento populacional, sendo sua principal característica a obtenção de resultados em longo prazo. A partir da população de seleção recorrente CNA6 de arroz de terras altas, este trabalho teve como objetivos (i) obter estimativas de parâmetros genéticos e fenotípicos entre progênies S0:2 para produção de grãos (PG, em kg ha-1) e altura de plantas (AP, em cm), em quatro ciclos de seleção; (ii) determinar a influência do componente da interação entre progênies e locais sobre as estimativas de parâmetros genéticos e fenotípicos; (iii) estimar o progresso genético da população ao longo de quatro ciclos de seleção recorrente para PG, AP e dias para florescimento (DF, em dias); e (iv) avaliar o potencial genético dessa população por meio da probabilidade de se gerar linhagens superiores após cada ciclo de seleção. Foi utilizado um conjunto de dados provenientes de ensaios de rendimentos de progênies S0:2 nos anos agrícolas de 2000/01, 2003/04, 2006/07 e 2009/10 da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa). Em cada ciclo de seleção foram conduzidos ensaios em diferentes locais (Santo Antônio de Goiás-GO; Paragominas-PA; Primavera do Leste-MT; Sinop-MT; Teresina-PI e Vilhena-RO). O delineamento experimental adotado foi em blocos aumentados de Federer, sem repetição dentro de local e com mínimo de três testemunhas em cada ciclo. Em cada ciclo de seleção, os dados de PG e AP foram submetidos à análise de variância individual para Santo Antônio de Goiás-GO, o único local comum em todos os ciclos, e análise de variância conjunta com todos os locais. Foram obtidas estimativas de correlações fenotípicas, genéticas e ambientais entre os três caracteres estudados. Foram estimados os ganhos genéticos médios relativos por ciclo, ganhos médios anuais e totais relativos, como também os coeficientes de determinação ponderados e os ganhos entre ciclos e o ganho total com base nos contrastes entre as médias estimadas para cada ciclo. Além disso, foram obtidas as proporções esperadas de linhagens superiores após cada ciclo de seleção, adotando a média das testemunhas como padrão. As estimativas de correlações genéticas entre PG e AP foram -0,42 e entre AP e DF de -0.11, ambas significativas (p0,01), e nenhuma correlação foi detectada entre PG e DF. Assim, dentro dessa população as progênies mais produtivas apresentavam menor porte, podendo ser de ciclo precoce, médio ou tardio. As estimativas de variância genética entre progênies S0:2 sugeriram que a variabilidade genética foi mantida ao longo dos ciclos de seleção para os caracteres PG e AP. Pela decomposição da interação genótipo x local (GxL) foi verificado predominância da parte complexa da interação para os caracteres PG e AP. Por fim, verificou-se que a interação GxL afetou as estimativas de parâmetros genéticos e fenotípicos para ambos os caracteres, em função da ampla distribuição geográfica dos ambientes alvos, os quais o programa de seleção recorrente do arroz de terras altas visa obter ganhos com seleção a médio e longo prazo. Os resultados revelaram claramente a eficiência do programa de seleção recorrente no progresso da média da população, para PG e AP, com ganhos genéticos significativos observados durante os quatro ciclos de seleção. O potencial genético da população em gerar linhagens superiores aumentou ao longo dos ciclos de seleção para PG e AP. Apesar da ausência de ganho genético em DF, o potencial genético para este caráter foi mantido na população durante os quatro ciclos decorridos.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-18T14:36:39Z No. of bitstreams: 2 Tese - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2016.pdf: 4169553 bytes, checksum: 1841a99cece6656c30b62fbd8fda9da5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-18T14:36:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2016.pdf: 4169553 bytes, checksum: 1841a99cece6656c30b62fbd8fda9da5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T14:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Odilon Peixoto de Morais Júnior - 2016.pdf: 4169553 bytes, checksum: 1841a99cece6656c30b62fbd8fda9da5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Genetic gains for quantitative traits associated with the maintenance of genetic variability are important factors in recurrent selection programs. With advances in the area of statistical genomics, selection strategies potentially faster to achieve genetic gains are being developed, such as genomic selection. Using a subtropical population of irrigated rice (CNA12S), conducted during three cycles of recurrent selection, this study had as general objective to evaluate the potential of use of genomic recurrent selection (GRS) in a rice breeding program. Three specific studies were developed. In the first chapter, the efficiency of the genotypic recurrent selection (RS) used in the Embrapa’s rice breeding program was evaluated, in order to obtain genetic gains and maintain the population genetic variability. Ten yield trials of S1:3 progenies were used in the analyses. The evaluated traits were grain yield, plant height and days-to-flowering. Variance and covariance components were obtained using Bayesian approach. Using single nucleotide polymorphisms (SNP) markers, the population diversity and genetic structure also were estimated. Adjusted means of progenies in each cycle were computed and, genetic progress was estimated by generalized linear regression using frequentist approach. The magnitudes of effective population size and genetic variance indicated maintenance of genetic variability over selection cycles. The genetic progress achieved for grain yield was 760 kg ha-1 per cycle (1.95% per year), and for days-to-flowering, it was -6.3 days per cycle (-1.28% per year). It was concluded that the genetic progress already achieved and the genetic variability available in the population demonstrate the efficiency of RS in the improvement of rice populations. In the second chapter, in the context of genomic selection, the relative efficiency of GRS on RS was assessed, as well as the accuracy of different models of genomic prediction, in order to propose a GRS scheme for population breeding of self-pollinating species such as rice. In this study, the genetic material was the S1:3 progenies yield trial of the third selection cycle. From a group of 196 progenies that were phenotyped for eight traits with different heritabilities and genetic architectures, a group of 174 progenies was genotyped for SNP markers. Ten predictive models were fitted to the data set. The proposed GRS scheme, when compared to the RS method, showed higher efficiency, especially in genetic gain per unit of time. From the predictive models assessed, HBLUP (hybrid best linear unbiased prediction, using hybrid relationship matrix based in pedigree and SNP markers) and RForest (random forest) have greater potential for genomic prediction in irrigated rice, given the high accuracy of their predictions for a number of traits. The HBLUP model was notoriously superior for more complex traits, such as grain yield, while RForest stood out for less complex traits. The high extent of linkage disequilibrium in the population suggests that the marker density employed (approximately one SNP per 60 kb) is enough for the practice of genomic selection in populations with similar genetic structure. In the third chapter, the objective was to extend a class of HBLUP models based on reaction norm, in context of multi-environmental trials with genotype x environment interaction, for accommodation of hybrid genetic relationship and information of the assessed environments. The accuracy of alternative models for multi-environmental predictions was evaluated, as well as the relative importance of structures of additive and multiplicative components, using genetic relationship information and environmental covariates. This strategy allowed to evaluate the influence of different approaches to group the genetic-environmental information on the accuracy of models for prediction of breeding value of progenies for agronomic traits. The data consisted of the same ten trial of S1:3 progenies, carried out during three recurrent selection cycles. Six predictive HBLUP models of reaction norm were considered, using genetic and environmental covariates, as well as interactions between these effects. Genomic information was derived from SNP markers obtained for the 174 progenies of the third selection cycle. The 401 environmental covariates, the genetic information (hybrid genetic relationship) and the interactions among these effects explained an important portion of the phenotypic variance, allowing an increase in the predictive accuracy of models. The use of genetic information and environmental covariates only from the respective selection cycle is enough for accurate predictions of unphenotyped progenies, even in non-sampled environments. This is the first study to take into account simultaneously hybrid genetic relationship, stemming from pedigree information plus SNP markers, and environmental covariates in multi-environmental models based on reaction norm for breeding value prediction in target environments of a recurrent selection program. / A obtenção de ganhos genéticos para caracteres quantitativos associada à manutenção da variabilidade genética são fatores importantes em programas de seleção recorrente. Com os avanços no campo da estatística genômica, estratégias de seleção potencialmente mais rápidas para alcance de ganhos genéticos estão sendo desenvolvidas, como a seleção genômica. Partindo-se de uma população subtropical de arroz irrigado (CNA12S), conduzida durante três ciclos de seleção recorrente, este estudo teve como objetivo geral avaliar o potencial de emprego do esquema de seleção recorrente genômica (GRS) em programas de melhoramento genético de arroz. Três estudos específicos foram desenvolvidos. No primeiro deles, avaliou-se a eficiência do esquema de seleção recorrente genotípica (RS) utilizado no programa de melhoramento de arroz da Embrapa, na obtenção de ganhos genéticos e manutenção da variabilidade genética populacional. O material experimental utilizado constituiu-se de dez ensaios de rendimento de progênies S1:3 associadas a cada ciclo de seleção. Os caracteres avaliados foram produtividade de grãos, altura de planta e número de dias até o florescimento. Componentes de variância e covariância foram obtidos via abordagem Bayesiana e, com uso de marcadores SNP (single nucleotide polymorphisms) associados às progênies, também a diversidade e a estrutura genética populacional. Médias ajustadas de progênies em cada ciclo foram computadas e, por regressão linear generalizada, estimou-se o progresso genético, via abordagem frequentista. As magnitudes do tamanho efetivo populacional e da variância genética indicaram manutenção da variabilidade genética ao longo dos ciclos de seleção. O progresso genético alcançado para produtividade de grãos foi de 760 kg ha-1 por ciclo (1,95 % ao ano) e para dias para florescimento, -6,3 dias por ciclo (-1,28 % ao ano). Concluiu-se que, o progresso genético já alcançado e a variabilidade genética disponível na população demonstram a eficiência de RS no melhoramento de populações de arroz. Num segundo estudo, no contexto de seleção genômica, avaliou-se a eficiência relativa de GRS sobre o esquema de RS; além da acurácia de diferentes modelos de predição genômica, buscando-se propor um esquema de GRS para melhoramento populacional de espécies autógamas como o arroz. Nesse estudo, o material genético foi composto por um ensaio de rendimento de progênies S1:3 do terceiro ciclo de seleção. Do grupo de 196 progênies fenotipadas para oito caracteres, com herdabilidades e arquiteturas genéticas diferentes, um grupo de 174 progênies foi genotipado para marcadores SNP. Dez modelos preditivos foram ajustados ao conjunto de dados. O esquema de GRS, quando comparado ao de RS, apresentou maior eficiência, sobretudo em ganho genético por unidade de tempo. Dos modelos preditivos avaliados, HBLUP (hybrid best linear unbiased prediction, com uso de matriz híbrida de parentesco baseada em pedigree e marcadores SNP) e RForest (random forest) apresentaram maior potencial para predição genômica, haja vista a elevada acurácia de suas predições para maior número de caracteres. O modelo HBLUP foi notoriamente superior para caracteres mais complexos, como produtividade de grãos, enquanto RForest destacou-se para caracteres menos complexos. A alta extensão do desequilíbrio de ligação na população sugere que a densidade de marcadores empregada (aproximadamente um SNP por 60 kb) é suficiente para a prática de predição genômica em populações com estrutura genética similar. No terceiro estudo buscou-se estender uma classe de modelos preditivos HBLUP baseados em norma de reação (contexto de ensaios multiambientais com interação genótipos × ambientes), para acomodar informações de parentesco e de covariáveis associadas aos ambientes de avaliação. Assim, avaliouse a acurácia preditiva de modelos alternativos para predições multiambientais, bem como a importância relativa de estruturas de componentes aditivos e multiplicativos; além da influência de diferentes abordagens de agrupamento de informações genético-ambientais sobre a acurácia dos modelos. O material genético constituiu-se nos mesmos dez ensaios de rendimento de progênies S1:3, conduzidos durante três ciclos de seleção recorrente. Foi considerada uma sequência de seis modelos preditivos de norma de reação, do tipo HBLUP, com uso de covariáveis genéticas e ambientais, além de interações entre esses efeitos. A informação genômica foi proveniente de marcadores SNP obtidos por genotipagem de 173 progênies do terceiro ciclo de seleção. As covariáveis ambientais (num total de 401), informações genéticas (parentesco híbrido) e as interações entre esses efeitos explicaram importante porção da variância fenotípica, o que possibilitou aumento da acurácia preditiva dos modelos. O emprego de informações genéticas e de covariáveis ambientais apenas do respectivo ciclo de seleção mostrou-se suficiente para predições acuradas do desempenho de progênies não fenotipadas, mesmo em ambientes não amostrados. Este estudo é pioneiro em considerar conjuntamente parentesco híbrido, oriundo de informações de pedigree mais marcadores SNP, e covariáveis ambientais em modelos multiambientais baseados em norma de reação, para predição de valor genético em ambientes-alvo de programas de seleção recorrente.

Nas ultimas décadas, a elevação do consumo e do custo dos fertilizantes minerais tem preocupado o setor agrícola mundial. Portanto, o uso do lodo de esgoto tratado (biossólido) como adubo está sendo incentivado em diversos países, visto que aumenta a produtividade e gera benefícios pela reciclagem da matéria orgânica e nutrientes contidos em sua composição. Ainda assim, a presença de elementos potencialmente tóxicos (ex. metais pesados) no lodo e a falta de conhecimento sobre o seu efeito residual no ambiente, principalmente, em casos onde há a alteração do uso agrícola do solo, têm contribuído para a sua disposição final em aterros sanitários. Esta pesquisa pressupõe que o uso agrícola do lodo de esgoto, mesmo algum tempo após a sua aplicação ao solo, continua exercendo efeito residual favorável sobre a produtividade (biomassa) e a ciclagem de nutrientes em plantios de eucalipto, bem como em culturas de plantas alimentícias. No município de Itatinga-SP, foram instalados três experimentos com povoamentos de Eucalyptus grandis, sendo: (1) Prática de desbaste em dois talhões de eucalipto plantados em 1998, sobre Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Latossolo Vermelho Escuro (LVE), e adubados com 20 t ha-1 lodo de esgoto; (2) Prática da talhadia (condução de rebrota) em parcelas cultivadas com eucalipto e adubadas (em 2003) com 10, 20 e 30 t ha-1 de lodo de esgoto, aplicadas na forma úmida (torta) e seca (granulado) e (3) Prática de reforma em parcelas de eucalipto adubadas (em 2005) com 15 t ha-1 dos lodos produzidos pelas estações de tratamento de esgoto de Barueri, São Miguel e Parque Novo Mundo. Um quarto experimento procurou simular a alteração do uso agrícola do solo, pela substituição de povoamentos de eucaliptos adubados com lodo de esgoto (há catorze anos) por áreas de cultivo das espécies: Lactuca sativa L. (alface), Raphanus sativus L. e Oryza sativa L. (arroz de sequeiro). Neste experimento, as plantas foram cultivadas em vasos preenchidos com dois tipos de latossolo (LVA e LVE), ambos coletados em talhões de E. grandis adubados há catorze anos com lodo de esgoto. De modo geral, a adubação dos plantios de eucalipto com os lodos de esgoto elevou o teor de fósforo, cálcio e zinco no solo. Nas áreas de desbaste, as concentrações foliares de nutrientes foram mais elevadas nas árvores cultivadas sob efeito residual do lodo de esgoto; todavia, este efeito não foi suficiente para alterar o crescimento do tronco (em circunferência) das árvores. Na área de talhadia, a adubação com 10 t ha-1 de lodo de esgoto aplicado seco exerceu efeito residual positivo sobre a produção de biomassa aérea. Na área de reforma, a biomassa acumulada pelas árvores cultivadas sob efeito residual do lodo foi superior (até 150%) em relação à testemunha; além disso, este efeito residual do lodo trouxe reflexos positivos também na ciclagem de nutrientes, devido à maior deposição de folhedo. Sob o efeito residual do lodo de esgoto, as plantas alimentícias acumularam 2 a 5 vezes mais biomassa em relação ás respectivas testemunhas, principalmente ao serem cultivadas no LVA. Essas plantas apresentaram, também, concentrações mais elevadas de cádmio nas folhas, bem como de cromo e níquel nas raízes; todavia, em nenhum dos cultivos, foram excedidos os limites de metais pesados preconizados pela Agência de Vigilância Sanitária (ANVISA) do Brasil. / Over the last few decades, the increase in consumption and in the cost of mineral fertilizers has concerned overall agriculture. Therefore, the use of treated sewage sludge (biosolids) as fertilizer has being encouraged in many countries, inasmuch as it increases productivity and generates benefits by the recycling of organic matter and nutrients in its composition. Nevertheless, the presence of potentially toxic elements (e.g. heavy metals) in the sludge and the lack of knowledge about its long term effect on the environment, especially in cases where there is a change in agricultural use, have contributed to its final disposal in landfills. This research assumes that the agricultural use of sewage sludge, even some time after its application to the soil, have a favorable long term effect on productivity (biomass) and nutrient cycling in eucalypt stands, as well as in cultures of food plants. For this study, three experiments with Eucalyptus grandis were installed in Itatinga/SP: (1) Thinning practice in two eucalyptus stands planted in 1998, on sandy and clayey ferralsol (LVA and LVE, by its acronym in Portuguese), both fertilized with 20 t ha-1 of sewage sludge; (2) Coppicing practice (sprouting conduct) in eucalyptus plots fertilized (in 2003) with 10, 20 and 30 t ha-1 of wet and dry sewage sludge; and (3) Reform techniques in eucalyptus plots fertilized (in 2005) with 15 t ha-1 of sludge produced by Barueri\'s, São Miguel\'s and Parque Novo Mundo\'s wastewater treatment plants. A fourth experiment simulated the change of use of agricultural soil, by replacing eucalyptus stands fertilized with sewage sludge (fourteen years ago) for vegetable species: Lactuca sativa L. (lettuce), Raphanus sativus L. (radish) and Oryza sativa L. (upland rice). In this experiment, plants were grown in pots filled with two types of ferralsol (LVA and LVE), both collected in E. grandis stands fertilized with sewage sludge (14 years ago). In general, the eucalyptus stands fertilization with sewage sludge increased the phosphorus, calcium and zinc content in the soil. In thinning stands, the leaf nutrient concentrations were greater in trees grown under long term effect of sewage sludge; however, this effect was not sufficient to alter the growth of the trunk (in circumference). In coppice stands, the fertilization with 10 t ha-1 of dry sewage sludge had positive long term effect on the biomass production. In areas undergoing stand reform, the biomass accumulated by trees grown on long term effect of the sewage sludge was greater (150%) than the control. Furthermore, this effect of the sludge also brought positive impacts on nutrient cycling, due to an increasing in the leaf fall production. Under the long term effect of sewage sludge, the food plants accumulated 2 to 5 times more biomass than respective control treatments, especially if they are grown on the LVA. These plants also showed greater cadmium concentrations in the leaves, as well as greater chromium and nickel concentration in the roots. However, the concentrations of heavy metals didn\'t exceed the limits recommended by the Brazilian Health Surveillance Agency (ANVISA, by its acronym in Portuguese) in any of the crops.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_eduardo_da_silveira_goulart.pdf: 299684 bytes, checksum: 7ca742a050e5fef40fcdef705495dd58 (MD5) Previous issue date: 2012-12-05 / The practices and techniques used in irrigated rice to obtain better performances include the optimal density and the best arrangement of plants in the area. This study aims to evaluate the behavior and plasticity in the yield and grain quality of three rice hybrids with different sowing arrangements in the density and row spacing. The experimental field was conducted in rice season 2010/2011 in Capão do Leão, Viamão and Uruguaiana at Rio Grande do Sul state. Three different sowing arrangements, involving row spacing with 17 cm, 34 cm and 17cm intercalated with 34 cm which corresponded respectively to densities of 40 kg.ha-1, 20 kg.ha-1 and 32 kg.ha-1. The experimental design used was randomized blocks with sub divided plots with three replications considering each location as a replication. Were evaluated the yield and grain quality. The results show that the grain yield and grain quality components of hybrid rice were not affected by sowing arrangement. The hybrids behavior demonstrates the plasticity to compensate lower densities and different distance between planting rows. This allow recommendations of seeding rates and row spacing for these hybrids reducing the amount of seed to be sown per area compared with what is currently recommended. It means cost reduction and can make the use of this technology more attractive and widely used in commercial rice fields. / Entre as práticas empregadas no cultivo do arroz irrigado para se obter melhores rendimentos, a escolha da densidade ideal e do melhor arranjo de plantas na área são muito importantes. O presente trabalho objetiva avaliar o comportamento e a plasticidade de três híbridos de arroz com relação à produtividade e qualidade industrial, quando os arranjos de semeadura envolvem variações na densidade e espaçamento entre linhas. O trabalho foi conduzido na safra 2010/2011 nos municípios do Capão do Leão, Viamão e Uruguaiana. Foram testados três arranjos de semeadura, com espaçamentos entre linhas de 0,17m, 0,34m e linhas intercaladas com 0,17 e 0,34m, que corresponderam respectivamente às densidades de 40kg.ha-1, 20kgha-1 e 32kg.ha-1. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com parcelas subdivididas, com três repetições, considerando o local como repetição. Avaliou-se o rendimento e a qualidade industrial dos grãos. Os resultados mostram que a produtividade e os componentes de qualidade industrial dos genótipos não foram afetados pelos diferentes arranjos de semeadura. Este comportamento mostra a plasticidade dos híbridos em compensar as densidades menores e as diferentes distribuições das linhas de semeadura. Isso torna possível a flexibilização das recomendações de densidades de semeadura e espaçamentos entre linhas para estes híbridos, permitindo a redução da quantidade de sementes a ser semeada por área, em relação ao que está sendo atualmente recomendado, dessa forma reduzir os custos de produção e tornar o uso desta tecnologia mais atraente e largamente utilizada nas lavouras comerciais de arroz irrigado.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_madelon_lopes.pdf: 412041 bytes, checksum: 7cffdcc13d1d613161f3352ea9700569 (MD5) Previous issue date: 2008-06-05 / The aim of this work was to a) compare the standard official methodology in Brazil for the determination of the moisture content of rice and soybean seeds (i.e. oven dried at 105°C for 24 hours) to the ISTA standard method (103°C for 17 hours), and b) test the possibility to determine whether the moisture content (MC) of rice and soybean seeds can be accurately estimated drying for a period shorter than 24h. Previously, a study was performed to establish the influence of the sample position within the oven, aimed to reduce the variation of the results on MC among different seed samples. The rice and soybean seeds tested in the experiment showed MC as determined by oven drying at 105°C/24h of 9.0%; 17.6% and 7.5%; 16.8%, respectively. The MC of whole rice and soybean seeds was estimated through oven drying at temperatures of 70, 103, 105 e 130°C for periods of 1, 3, 5, 7, 17, 24, 48, 72 and 96 hours for each level of temperature. Following ISTA standards, ground seeds were employed to determine their MC through the standard procedure (oven dried at 103°C/17h), whereas for the alternative procedure rice seeds were oven dried at 130°C for two hours. It was concluded that drying at 105°C/24h either underestimate the MC of rice and soybean seeds, when the MC was under 10% and overestimate when was equal or superior of 17,6%. It is possible to estimate its value in whole soybean seeds by drying them at 130°C for less than 24h depending of the seeds MC. / O presente trabalho teve como objetivos: a) comparar o método oficial de determinação do grau de umidade de sementes de arroz e soja utilizados no Brasil (Estufa a 105°C/24 horas) com o método de referência Estufa a 103°C/17 horas, adotado pela ISTA, e b) verificar a possibilidade de determinação do grau de umidade das sementes de arroz e soja em tempo inferior a 24 horas. Estudo prévio foi realizado para verificar a influência da posição da amostra na estufa com a finalidade de reduzir a variação na determinação do grau de umidade das sementes analisadas. Foram utilizadas sementes de arroz e de soja, com graus de umidade obtidos pelo método de Estufa a 105°C/24 horas de 9,0%; 17,6% e 7,5%;16,8%, respectivamente. Foram determinados os graus de umidade das sementes inteiras de arroz e soja, em estufa do tipo mecânico de ar forçado, submetidas às temperaturas de 70, 103, 105 e 130°C por um período de 1, 3, 5, 7, 17, 24, 48, 72 e 96 horas, para cada uma das temperaturas utilizadas. Foram utilizadas sementes moídas, segundo critérios da ISTA, para a determinação do teor de água pelo método de referência (Estufa a 103°C/17 horas), e para a determinação do grau de umidade pelo método alternativo para sementes de arroz Estufa a 130°C por 2 horas. O método de Estufa a 105ºC/24h subestima o teor de água das sementes de arroz e soja com grau de umidade inferior a 10% e superestima o teor de água das sementes quando for igual ou superior a 17,6%. É possível determinar o teor de água das sementes de soja em tempo inferior a 24 horas, utilizando sementes inteiras e temperatura de 130ºC, dependendo do teor de água das sementes.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_bento_lima.pdf: 352277 bytes, checksum: 068b6ef57c8c5363bd38978cd428f6fa (MD5) Previous issue date: 2010-12-21 / Rio Grande do Sul, which produces a variety of crops being the important cereal rice sown in spring / summer and wheat and barley with high potential for cultivation in the autumn / winter. The state accounts for the increased production of rice (Oryza sativa L.) in Brazil, with an acreage of about one million hectares per year. The wheat (Triticum aestivum L.) is intended for grain production, which are processed into flour for the bakery and pasta, the culture of barley (Hordeum vulgare L.) is intended for grain production, which are transformed malt in the brewing industry. The use of silicon has the potential to reduce the use of agrochemicals and increase productivity through balanced nutrition and physiologically more efficient. Silicate clay is a whitish powder contains 77.9% SiO2 at pH 5.5. This study aimed to evaluate the physiological quality, seed yield in the field of grain treated with silicate clay as a source of silicon. We used two foliar treatments with four applications and on the ground with three doses were: T1 360 kg ha ˉ ¹, T2 720 kg ha ˉ ¹ in four foliar applications on vegetative stages V4, V9 and reproductive R2 and R6 and at sowing T3 360 kg ha ˉ ¹, 720 kg ha T4 and T5 ˉ ¹ zero. We conclude that the use of silicate clay had no interference in the physiological quality and productivity of rice seeds and the response was different for genotypes of wheat and barley. / O Rio Grande do Sul, estado que produz uma diversidade de culturas sendo o arroz o importante cereal semeado na primavera/verão e o trigo e a cevada com grande potencial de cultivo no outono/inverno. O estado responde pela maior produção de arroz (Oryza sativa L.) do Brasil, com uma área cultivada de aproximadamente um milhão de hectares por ano. A cultura do trigo (Triticum aestivum L.) se destina a produção de grãos, que são transformados em farinha para a indústria de panificação e massas, a cultura da cevada (Hordeum vulgare L.) se destina a produção de grãos, que são transformados em malte na indústria cervejeira. O uso do elemento silício tem potencial para diminuir o uso de agro-químicos e aumentar a produtividade por meio de uma nutrição equilibrada e fisiologicamente mais eficiente. argila silicatada é um pó esbranquiçado contém 77.9% de SiO2 com pH 5,5. Este estudo teve como objetivo avaliar a qualidade fisiológica, produtividade em sementes destes cereais tratados a campo com argila silicatada como fonte de silício. Utilizou-se dois tratamentos foliares com quatro aplicações e no solo com três doses que foram: T1 360 kg haˉ¹, T2 720 kg haˉ¹, em quatro aplicações foliares nos estádios vegetativos, V4, V9 e reprodutivos R2 e R6 e no sulco de semeadura T3 360 kg haˉ¹, T4 720 kg haˉ¹ e T5 zero. Conclui-se que o uso de argila silicatada não teve interferência na qualidade fisiológica e produtividade de sementes de arroz e a resposta foi diferente para genótipos de trigo e cevada.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_leticia_carvalho_benitez.PDF: 2280565 bytes, checksum: b42ec255c82d36f41734b4fa831b83a0 (MD5) Previous issue date: 2012-05-02 / In agricultural systems, production is hardly influenced by adverse environmental conditions, including salinity.... / Nos sistemas agrícolas, a produção é severamente influenciada por condições ambientais adversas, dentre as quais se destaca a salinidade....

Small heat shock proteins (sHSPs) are a ubiquitous family of molecular chaperones that play a vital role in maintaining protein homeostasis in cells. They are the first line of defence against the detrimental effects of cellular stress conditions like fluctuations in temperature, pH, oxidative and osmotic potentials, heavy metal toxicity, drought and anoxia. Many sHSPs are also constitutively expressed during developmental stages of different plant tissues. Members of this family are ATP-independent chaperones, with monomeric masses varying from 12-40 kDa. A characteristic feature of sHSPs is their ability to assemble into large oligomers, ranging from dimers to 48-mers. Under stress conditions, these oligomers dissociate and/or undergo drastic conformational changes to facilitate their binding to misfolded substrate proteins in the cell. This interaction prevents the substrate from aggregating during stress. When physiological conditions are restored, the substrates are transferred to other ATP-dependent heat shock proteins for refolding. Thus sHSPs do not refold their substrates, but instead prevent them from aggregating and maintain them in a „folding-competent‟ state. The clientele of sHSPs includes proteins with a wide range of molecular masses, secondary structures and pIs. This promiscuity has led to sHSPs occupying key positions in the protein quality control network. As molecular chaperones that protect proteins, sHSPs prevent disease. Concomitantly, mutations in sHSPs have also been linked to various human diseases. Till date, high resolution crystal structures are available only for 3 sHSP oligomers. This insufficiency of structural information has hindered our understanding of the mechanism of chaperone function, the link between the oligomeric status and chaperone activity, identification of substrate binding sites and the role of the flexible terminal segments in mediating both the oligomerization and chaperone function. We undertook structural and functional characterization of plant and bacterial sHSPs in order to address some of these questions. Chapter 1 of this thesis gives an overview of the sHSP family, with special emphasis on the oligomeric assemblies of sHSPs of known structures. We highlight what we know about this family through mutational studies, what is as yet unknown, and why it is important to study this family. Chapter 2 describes our efforts at structural and functional characterization of 5 sHSPS in rice, each targeted to a different organelle. We probed the role played by the N-terminal region in mediating oligomer assembly and in the chaperone activity of the protein. Rice sHSPs displayed a wide range of hydrodynamic radii, from 4 nm to 14 nm, suggesting that their oligomeric assemblies are likely to be diverse. In chapter 3, we discuss our attempts at the structural characterization of a bacterial sHSP, Aggregation suppressing protein A, or AgsA from Salmonella enterica. We obtained a high resolution crystal structure of the dimer of the core sHSP domain. We compared this dimer with other known sHSP dimers, reported the deviations that we observed and analysed the structure to account for these differences. We used this dimer structure to successfully obtain solutions for low resolution X-ray diffraction data for oligomers of different truncated constructs of AgsA. We observed that a C-terminal truncated construct formed an octahedral 24¬mer (4.5 Å resolution), whereas a construct truncated at both termini formed a triangular bipyramidal 18-mer (7.7 Å resolution), an assembly hitherto unobserved for any sHSP. A similar 18-mer was obtained when the C-terminal truncated construct was incubated with a dipeptide prior to crystallisation (6.7 Å resolution). The cryo-EM map of the wild type protein (12 Å resolution) could be fitted with a different 18-mer. The low resolution of the data pre-empted an atomic-level description of the interfaces of the assemblies. However, our work highlights the structural plasticity of this protein and probes the sensitivity of the oligomeric assembly to minor differences in construct length.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The irrigation of the rice crop is essential for good plant growth, assisting in achieving high grain yield levels. However, it results in large water volume used, thus the efficiency of water use is a major challenge to the sustainability of the crop. In this matter, early irrigation withholding can be considered an option for saving water. However, this practice can prejudice the quality of the crop, in yield and grain quality. In rice cultivars with large panicles, as in the case of hybrid rice, early withholding may be reflected in the quality of the grains from the bottom of the panicle, due to the difficulty of kernel filling in this region. Research was conducted during the growing seasons 2011/12 and 2012/13 , in order to verify the effect of anticipated moments of withholding irrigation on yield and water use efficiency ( Chapter II ) , and grain quality ( Chapter III ) of two rice cultivars . The experiments were conducted in the floodplains of the Departamento de Fitotecnia of the Federal University of Santa Maria (UFSM), using the experimental design of randomized blocks with four replications. Each experiment was composed of the factorial design appropriate to the factorsconsidered. Early withholding irrigation reduces the volume of water used in the rice crop, but depending on the moment and the cultivar, it can reduce productivity. For withholding irrigation performed before the recommended time it should be taken into account the cultivar, soil type and possible rainfall after the end of irrigation. Harvests with lower humidity than that recommended by research show a reduction in milling quality. Early withholding does not affect the milling quality, translucency, opaque and chalky grains; however, there was no difference in quality between the studied cultivars. / A irrigação da lavoura de arroz é fator imprescindível para o bom desenvolvimento da planta, auxiliando na obtenção de elevados níveis de rendimento de grãos. Entretanto resulta em grande volume de água utilizado, sendo a eficiência de uso de água um dos grandes desafios para a sustentabilidade da cultura. Neste sentido, a supressão antecipada da irrigação pode se constituir num aspecto de economia no uso de água. No entanto, essa prática pode comprometer a qualidade da lavoura no que se refere ao rendimento e à qualidade dos grãos. Em cultivares de arroz com características de panícula grande, como no caso do arroz híbrido, a supressão antecipada pode se refletir na qualidade dos grãos da parte inferior da panícula, em função da dificuldade do enchimento dos grãos nesta região. As ações de pesquisa foram conduzidas a campo durante as safras de cultivo de 2011/12 e 2012/13, com objetivo de verificar o efeito de momentos de supressão antecipada da irrigação no rendimento e na eficiência de uso da água (Capítulo II), e na qualidade dos grãos (Capítulo III) de dois cultivares de arroz irrigado. Os experimentos foram conduzidos a campo na área de várzea do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), utilizando o delineamento experimental de blocos ao acaso com quatro repetições. Cada experimento foi constituído pelo delineamento fatorial adequado aos fatores em análise. A supressão antecipada da irrigação reduz o volume de água utilizado na lavoura, mas dependendo da época e do cultivar utilizado, pode reduzir a produtividade. Para a supressão da irrigação realizada antes da época recomendada deve-se levar em consideração o cultivar, tipo de solo e a possível precipitação pluvial após o término da irrigação. Colheitas realizadas com grau de umidade abaixo do preconizado pela pesquisa apresentam redução no rendimento de grãos inteiros. A supressão antecipada não interfere na qualidade de grãos inteiros, vítreos, opacos e gessados, no entanto, há diferença de qualidade entre os cultivares pesquisados.

Dans la rhizosphère du riz (Oryza sativa), certaines bactéries qualifiées de PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), dont Azospirillum, sont capables de stimuler la croissance de cette céréale. Les effets bénéfiques de l’interaction PGPR-plante semblent conditionnés par la capacité de PGPR à interagir de façon précoce avec son hôte et d’induire chez ce dernier une réponse physiologique spécifique. Pour autant, peu d’informations sont disponibles quant à la nature et le degré de spécificité de la réponse physiologique de la plante à son interaction avec une PGPR. L’objectif de cette étude a donc été d’analyser, par profilage métabolique, la réponse physiologique du riz à son interaction avec Azospirillum et d’évaluer le degré de spécificité de cette réponse en fonction des partenaires de l’interaction. Dans ce but, nous avons comparé les profils chromatographiques des métabolites secondaires de deux cultivars de riz, Cigalon et Nipponbare, après inoculation ou non par les PGPR Azospirillum lipoferum 4B et Azospirillum sp. B510. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus en présence d’une bactérie pathogène Burkholderia glumae AU6208 et d’une bactérie commensale Escherichia coli B6. En parallèle, la croissance végétale et l’architecture racinaire des cultivars ont été comparées, et la colonisation des systèmes racinaires par les PGPR a été suivie. Nous avons montré que chaque souche d’Azospirillum est capable de coloniser les deux cultivars, et qu’elle augmente préférentiellement la croissance du cultivar dont elle a été isolée. Le métabolisme secondaire du riz est profondément modifié en réponse à chacune des interactions biotiques testées. Dans ce cas des interactions riz-PGPR, la réponse est souche-cultivar dépendante. L’ensemble des résultats suggèrent l’existence d’une spécificité d’interaction entre la souche d’Azospirillum et son cultivar d’origine / In rice (Oryza sativa) rhizosphere, some bacteria designed as PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) like Azospirillum, are able to enhance the growth of this crop. The beneficial effects of PGPR-plant interactions seem to be influenced by the ability of PGPR to interact at an early stage with its host and induce a specific physiological response. However, little information is available about the nature and degree of specificity of the physiological response of the plant to its interaction with PGPR. Thus, the aim of this study was to analyse, by using a metabolic profiling approach, the physiological response of rice to its interaction with Azospirillum and to assess the degree of specificity of this response according to interaction partners. To this purpose, chromatographic profiles of secondary metabolites of two rice cultivars, Nipponbare and Cigalon, were compared in non-inoculated plants and in plants inoculated by the PGPR Azospirillum lipoferum 4B and Azospirillum sp. B510. The results were compared with those obtained in the presence of pathogenic bacteria Burkholderia glumae AU6208 and a commensal bacteria Escherichia coli B6. In parallel, plant growth and root architecture of rice cultivars were compared, and root system colonization by PGPR was followed. We showed that each strain of Azospirillum is able to colonize both cultivars, and to preferentially increase the growth of the cultivar from which it was isolated. In addition, rice secondary metabolism is profoundly altered in response to each tested biotic interaction. In the case of rice-PGPR interactions, the response is strain-cultivar dependent. The overall results of this work suggest the existence of interaction specificity between Azospirillum strain and its cultivar of origin