Nas metodologias de mapeamento de QTLs tradicionais, a relação de causalidade entre os caracteres fenotípicos e QTLs normalmente não são consideradas. O desenvolvimento deste trabalho contou com a utilização de dados longitudinais de crescimento de progênies oriundas do cruzamento entre os parentais PB217 e PR255 de um plantio de seringueira, localizado em uma área com dois períodos bem definidos ao longo do ano (altas e médias temperaturas; altas e baixas taxas precipitação). O experimento contém 4 medidas de incremento em diâmetro e altura, que são componentes periódicos do crescimento total da cultura, mensurados em um intervalo de dois anos (entre os 18 aos 52 meses de idade das plantas), sendo dois períodos em estação climática favorável ao desenvolvimento e dois em estação desfavorável, intercalados. Dessa forma foram estudados os parâmetros de relacionamento fenotípico e genético com objetivo de construir um diagrama de arquitetura genética que pondere relações de causalidade. Para modelar os dados fenotípicos foi realizado um elaborado modelo multi-caracteres que contemplou a variação espacial das parcelas experimentais e a variação entre os períodos de medição. Para tanto, foram ajustadas matrizes de variância-covariância (VCOV) adequadas à realidade dos dados, e incorporados dados meteorológicos que descrevessem cada um dos períodos. A partir destes modelos, os valores genotípicos ajustados foram utilizados na detecção dos QTLs. Posteriormente, fenótipos e genótipos foram articulados em um diagrama causal estrutural capaz de inferir sobre padrões genéticos de comportamento de crescimento da cultura. Foram mapeados um total de 13 QTLs, sendo que dois deles foram coincidentes para componentes periódicos de diâmetro nos períodos de estação desfavorável. Foi possível identificar efeitos aditivos e devido à dominância interessantes para o desenvolvimento em períodos de menores temperaturas, apontar o parental PR255 como portador de alelos importantes no desenvolvimento em clima adverso, estimar efeitos indiretos de QTLs não mapeados para determinadas características e explicar o padrão comportamental de crescimento no período em que as progênies foram avaliadas. Esta abordagem demonstrou-se proficiente para utilização em programas melhorando genético assistido por marcadores, por agregar informações pertinentes à seleção dos melhores materiais genéticos. / In traditional methodologies of QTL mapping, the causal relationship between phenotypic characters and QTLs are usually not considered. The development of this work involved the use of longitudinal growth data of progenies from parental PR255 and PB217 of a rubber tree plantation, located in an area with two periods of high and medium temperature and low and high precipitation rates well defined throughout the year. The experiment contains four measures of increment of diameter and height, which are periodic growth components of the total crop growing at an interval of two years (from 18 to 52 months old plants), two periods in a favorable climate station and two in a adverse station, intercalated. Was studied the parameters of phenotypic and genetic relationships in order to construct a diagram of genetic architecture to examine these causal relationships. A multi-trait-multi-occasion model that take into consideration spatial variation and climatic variation was developed. It also contains a variation-covariation matrix with appropriate to the reality of the data were adjusted and incorporated meteorological data was conducted to describe each of the periods. From these models the adjusted genotypic values were used in the detection of QTLs and later phenotypes and genotypes were linked in a structural causal diagram to infer about the genetic patterns of behavior. A total of 13 QTLs were mapped to the periodic growth components and total growth. The genetic architecture was able to identify additive effects and effects due dominance interesting to the development in periods of lower temperatures and drought, pointing parental PR255 as carrier of important alleles to development in adverse weather, estimating indirect effects of QTLs that were not mapped to certain characteristics and explain the physiological behavior pattern of growth in the period in which progenies were evaluated. This approach proved to be proficient to use in breeding programs aiming to implement marker assisted selection.

Metodologias de mapeamento de QTLs modernas empregam abordagem multivariada e se beneficiam da matriz de covariâncias fenotípicas para melhorar as estimativas de localização e efeitos de QTLs. No entanto, a correlação fenotípica pode ser em parte atribuída às relações de causalidade entre os fenótipos e mesmo as abordagens de mapeamento de QTLs multivariadas atuais têm desconsiderado tais relacionamentos. Dentre as metodologias científicas desenvolvidas para o estudo da causalidade em dados observacionais, destacam-se os modelos de equações estruturais e os modelos gráficos. Neste trabalho, foi estudado um conjunto de caracteres fenotípicos relacionados à morfologia de raízes, absorção de fósforo e acúmulo de biomassa em uma população composta de 145 linhagens endogâmicas recombinantes (RILs) do programa de melhoramento de milho da EMBRAPA Milho e Sorgo. O mapeamento de QTLs para os caracteres fenotípicos foi realizado utilizando mapeamento de múltiplos intervalos univariado (MIM) e multivariado (MT-MIM). A análise MIM revelou QTLs afetando diâmetro de raízes, área de superfície de raízes finas, peso seco da parte aérea e concentração de fósforo na parte aérea e nas raízes. A análise MT-MIM revelou 12 QTLs, com diferentes padrões de pleiotropia, com efeitos marginais para as sete variáveis analisadas. Um modelo de relacionamento causal entre os caracteres fenotípicos foi desenvolvido utilizando conhecimento prévio e modelagem de equações estruturais. O modelo de equações estruturais apresentou fluxo unidirecional de causalidade entre as variáveis, com as variáveis de morfologia de raízes exercendo efeito sobre as variáveis de acúmulo de biomassa, que por sua vez, têm efeito sobre as variáveis de absorção de fósforo. A aplicação do algoritmo PC para a descoberta de causalidade automatizada baseada nos padrões de independências condicionais não foi capaz de orientar todas as relações de causalidade descobertas, porém revelou um relacionamento mais complexo que o modelo de equações estruturais, com potenciais ciclos de retroalimentação causais. O emprego de algoritmos de descoberta de causalidade baseados em informações de QTLs, chamados QDG e QPSO, permitiu a orientação de todos os relacionamentos de causalidade encontrados pelo algoritmo PC e confirmou a existência de dois ciclos vizinhos de relacionamento causais entre as variáveis estudadas. Como regra geral, os QTLs pleiotrópicos detectados pela metodologia MT-MIM apresentaram efeitos sobre caracteres fenotípicos alinhados causalmente nos modelos propostos pelos algoritmos PC e QDG, sugerindo que alguns dos QTLs detectados são na realidade efeitos indiretos de QTLs situados em posição mais elevada no modelo causal. O emprego da abordagem MT-MIM aliada à análise de causalidade permitiu melhor compreensão da arquitetura genética dos caracteres de morfologia de raiz, acumulação de biomassa e aquisição de fósforo em milho. / Modern QTL mapping approaches are multivariate and take advantage of the phenotypic covariance matrix to improve estimates of QTL positions and effects. However, phenotypic correlation can also be assigned to the causal relationship among phenotypes, and even modern multivariate QTL analysis does not take these relationships into account. Structural equation models and graphical models are the main methodologies to study causality from observational data. We studied a set of phenotypes related to root morphology, biomass accumulation and phosphorus acquisition in maize. These phenotypes were measured in a maize population from the EMBRAPA breeding program composed of 145 recombinant inbred lines (RILs) derived from the crossing of two divergent lines for phosphorus acquisition efficiency. QTL mapping for the traits was performed using univariate (MIM) and multivariate (MT-MIM) multiple interval mapping. MIM analysis revealed QTL affecting root diameter, fine root surface area, shoot dry weight and root dry weight. MT-MIM analysis revealed 12 QTL with different pleiotropy patterns and QTL with marginal effects affecting all seven studied characters. A causal model for phenotype characters was developed using a priori knowledge and structural equation model techniques. The structural equation model presented an unidirectional causal flow among the variables, with root morphological traits exerting causal effects over biomass traits, which in turn cause phosphorus acquisition traits. Using PC algorithm for an automatic search of causal models based on conditional independence was not able to orient all discovered causal relationships among traits but revealed a more intricated relationship than the structural equation model, with potential causal feedback loops among the traits. Employing causal search algorithms based on QTL information (named QDG and QPSO) allowed the orientation of all causal relationships detected by PC algorithm and it has also confirmed the presence of two neighbor causal cycles among the studied traits. As a general rule, pleiotropic QTL detected by MT-MIM approach exerted effects over traits according to the causal model discovered by PC and QDG algorithms, suggesting that some of the QTL detected effects were indirect effects of QTL located upstream at the proposed causal model. Employing MT-MIM approach and causal analysis has allowed a better comprehension of genetic architecture underlying root morphology, biomass accumulation and phosphorus acquisition traits in maize.

Sorgo sacarino e cana-de-açúcar são duas importantes gramíneas com fins potencialmente bioenergéticos. No entanto, apesar do conhecido relacionamento evolutivo, os genomas dessas espécies diferem em complexidade e tamanho. O sorgo, Sorghum bicolor, é diploide, com número básico de cromossomos igual a dez, os quais totalizam ~ 726 Mb já sequenciadas. Já a cana cultivada, Saccharum × officinarum, é um autopoliploide com frequente aneuploidia, e apresenta genoma monoploide estimado em ~ 1 Gb. Provavelmente, decorre deste fato, e dos cruzamentos interespecíficos que originaram as variedades atuais, a relativa dificuldade em se realizar estudos genéticos em cana, e, como consequência, em se incrementar os trabalhos de melhoramento na espécie. Nesse contexto, a possibilidade de integrar estudos de mapeamento entre sorgo e cana torna-se viável dado o emprego de metodologias apropriadas. O presente trabalho objetivou mapear e comparar QTLs para caracteres agro-industriais nos genomas de ambas as espécies, baseando-se no relacionamento evolutivo existente entre elas. Para tanto, foram utilizadas duas populações de mapeamento. A população de sorgo sacarino foi constituída por 223 RILs genotipadas por mais de cem mil marcadores baseados em GBS fisicamente mapeados contra o genoma da espécie. A população de cana-de-açúcar constituiu-se de uma progênie F1 segregante com 153 indivíduos genotipados por 500 marcadores baseados em géis (SSR e TRAP) e 7.049 marcadores baseados em GBS, segregando em dose única. Esses marcadores possibilitaram a construção de um mapa genético informativo e saturado, com 993 marcadores distribuídos ao longo de 223 grupos de ligação, totalizando 3.682,05 cM. Ambas as populações foram avaliadas para quatro caracteres de interesse bioenergético: altura de colmos, toneladas de colmos ou de massa verde por hectare, e porcentagens de pol de caldo e de fibra. Modelos mistos foram utilizados para a análise dos dados fenotípicos, evidenciando a existência de interação genótipo-ambiente a partir da estruturação de matrizes de variâncias-covariâncias genéticas. As médias ajustadas conjunta e marginalmente foram utilizadas na descoberta de QTLs. Para este fim, modelos de mapeamento de múltiplos intervalos uni- e multivariados foram utilizados e determinaram a descoberta de 53 e 36 regiões contendo QTLs para as populações de sorgo e cana, respectivamente, para o conjunto dos quatro caracteres. Os genomas foram comparados utilizando os marcadores baseados em GBS de cana com informação posicional em relação ao genoma do sorgo. Um total de 16 regiões sintênicas identificadas entre as espécies possibilitaram inferências a respeito do controle evolutivamente conservado dos caracteres relacionados. Mais oito regiões foram adicionadas a estas após análise de marcadores individualmente para a população de cana. A descoberta dessas regiões subjacente à variação de caracteres bioenergéticos sugere aplicações na clonagem de genes e na seleção assistida por marcadores, beneficiando os programas de melhoramento de ambas as espécies. / Sweet sorghum and sugarcane are two important grasses for bioenergy purposes. However, despite their known evolutionary relationship, the genomes of these species differ in complexity and size. Sorghum bicolor is a diploid species, with basic chromosome number of ten and ~ 726 Mb completely sequenced, whereas Saccharum × officinarum has a autopolyploid genome with frequent aneuploidy and monoploid size estimated at ~ 1 Gb. Therefore, genetic studies and breeding in sugarcane is challenging. In this context, the possibility of integrating mapping studies between sorghum and sugarcane becomes feasible given the recent development of appropriate methodologies. In this work, we aimed to map and compare QTLs for bioenergy traits in both species. To do this, two mapping populations were used. The population of sorghum consisted of 223 RILs genotyped by more than one hundred thousand GBS-based markers, which were physically mapped against the species genome. The population of sugarcane is an F1 segregating progeny with 153 individuals genotyped by 500 gel-based (SSR and TRAP) and 7,049 GBS-based single-dose markers. These markers allowed the construction of an informative and dense genetic map with 993 markers belonging to 223 linkage groups and spanning 3,682.05 cM. Both populations were evaluated for four bioenergy traits: stalk height, prodution in tons per hectare, and percentages of pol and fiber. Mixed models were used to analyze phenotypic data and showed genotype-by-environment interaction on their genetic variance-covariance structures. Joint and marginal adjusted means were used for QTL discovery. Toward this end, univariate and multivariate multiple interval mapping models were used, and a total of 53 and 36 QTLs were found for sorghum and sugarcane, respectively. Comparison of the genomes were based on GBS markers in sugarcane with relative sorghum chromosome information. A total of 16 syntenic regions were identified between the species, allowing inferences in relation to evolutionary conserved control of the related traits. In addition, eight regions were also identified by considering single marker analyses. The discovery of QTLs underlying such bioenergy traits may suggest further applications in gene cloning and marker assisted selection for both sweet sorghum and sugarcane species.

Gaeumannomyces tritici is a soil-borne, highly destructive, wheat root pathogen, causing take-all disease. Some modern, elite, winter wheat cultivars possess a genetic trait promoting low take-all inoculum build-up (LowTAB). This leads to reduced disease if wheat is grown in the same field the next year. This PhD aimed to test if genetics (LowTAB) and chemistry will individually or synergistically influence take-all fungal inoculum build-up in first wheats as methods to control second wheat take-all disease. The underlying mechanism, epidemiology, agronomy and genetics of the TAB (take-all build-up) trait in eight first wheat field trials was investigated. This identified two minor QTLs conferring the LowTAB trait, in a doubled haploid mapping population. This PhD also confirms the highly complex cultivar-year-field interactions that underpin this trait. Root phenotyping experiments in the field and laboratory highlight that the TAB trait is not likely to be the result of root system architecture variation. Future field trials are planned to confirm the QTLs identified and to test for links between TAB and root-soil-microbial interactions. The effect of foliar applied chemistry (fungicide: Amistar, active ingredient: azoxystrobin and plant growth regulator: Moddus, a.i. trinexapac-ethyl) combined with genetics (TAB) on first wheat take-all inoculum build-up and second wheat disease was investigated. To complement this, laboratory screens were performed checking for common target site mutations to the azoxystrobin fungicide, in new and historic G. tritici isolates. For the first time, legacy effects of first wheat foliar chemistry on second wheat disease were identified, however no synergy with genetics were found. Early first wheat Amistar sprays reduced second wheat take-all disease, whilst later sprays and plant growth regulator, Moddus; had no effect. However, first wheat inoculum reduction by Amistar, could not be directly linked to the second wheat disease outbreaks observed. No evidence of fungicide resistance was found in 40 UK isolates, thus the varied efficacy of Amistar is linked to soil dose rate at the different application times. The collective PhD findings of the effect of first wheat chemistry and genetics make a significant contribution to the control of take-all disease in commercial second wheat crops.

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Ralstonia solanacearum est une bactérie vasculaire d'origine tellurique dévastatrice chez les Solanacées maraîchères. L'une des difficultés pour la sélection variétale réside dans le contournement de la résistance, en raison de la grande variabilité et plasticité génotypique du pathogène. Trente accessions de tomate, aubergine et piment (Core-TEP) testées vis-à-vis de 12 souches représentatives des phylotypes I, II et III de R. solanacearum (Core-Rs2) ont été classées de très sensibles à très résistantes. Des groupes de souches définis en fonction de leur virulence et agressivité ont été nommés pathoprofils, d'une part, lorsque établis sur les 3 espèces et pathotypes, d'autre part, lorsque établis sur chacune des trois espèces. Aucune résistance universelle n'a pu être mise en évidence chez aucune des trois espèces. Le déterminisme génétique de la résistance à R. solanacearum chez l'aubergine a été étudié sur une population de lignées recombinantes F6 ainsi que sur les générations issues du croisement intraspécifique S. melongena MM738 (S) x AG91-25 (R), testées vis-à-vis de quatre souches du phylotype I. Une carte génétique composée de 119 marqueurs AFLP, SSR et SRAP, positionnés sur 18 groupes de liaisons, pour une longueur totale de 884 cM, a été construite. Les analyses génétiques montrent que la résistance aux souches CMR134, PSS366, GMI1000 est contrôlée par un même gène majeur expliquant jusqu'à 87% de la variance phénotypique. Celui-ci n'est pas détecté vis-à-vis de la souche virulente PSS4 qui contourne cette résistance. Dans ce cas, seul un QTL à effet intermédiaire expliquant jusqu'à 38 % de la variance phénotypique est trouvé sur un autre groupe de liaison.

Adult hippocampal neurogenesis is regulated at various levels and by various factors. Genetic influence is an important key determinant of adult neurogenesis and exerts its effects at all levels. In vivo studies have suggested that adult hippocampal neurogenesis is highly variable and heritable among different laboratory strains of mice. To dissect the genetic effect from other contributing factors, it is necessary to study adult neurogenesis under highly controlled environment conditions. We extracted adult hippocampal precursor cells (AHPCs) from 20 strains of the BXD set of recombinant inbred mice, cultured them and studied the effect of genetic background on neurogenesis. The BXD panel consists of mouse lines derived from an intercross between inbred parentals C57BL/6J and DBA/2J. Both of the parentals are fully sequenced and all the strains are well characterized in terms of genotypic and phenotypic characteristics. This allows us to use advanced genetic techniques to identify novel genomic loci and gene-gene interactions important in adult neurogenesis. Comparison of the AHPCs from 20 BXD strains, with respect to cell proliferation and neuronal and astrocytic differentiation in vitro, revealed a large variation for these traits across the strains. Proliferation, as measured by BrdU incorporation, showed over two- fold differences between the extremes. Similar differences were observed for neurogenic (4-fold) and astrogenic differentiation (2-fold). These three traits all showed strong heritability values indicating that the differences were mainly attributed to the genetic component. QTL mapping, with these phenotypic data, revealed that there was no major contribution from single loci controlling these traits. Instead, we found many loci with smaller effects associated with these traits. Gene expression profiling using RNA samples from proliferating cultures of the 20 BXD mice strains yielded two cis eQTL candidates that directly regulated proliferation, LRP6 and Chchd8. LRP6 is well known as a co-receptor of Wnt signaling, but the function of Chchd8 is not known. Further experimentation, using over expression and gene silencing demonstrated that LRP6 negatively regulates AHPCs proliferation. Thus, from this study using a system genetics approach, we were able to identify, LRP6 as a novel regulator of adult hippocampal neurogenesis.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-05T16:26:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 493050 bytes, checksum: d1e2b387073627f55964c108afec3922 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T16:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 493050 bytes, checksum: d1e2b387073627f55964c108afec3922 (MD5) Previous issue date: 2002-01-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Foram conduzidos dois experimentos: 1) mapeamento de QTLs para características agronômicas em soja; 2) lipoxigenases, teor de ácido linolênico e qualidade fisiológica de sementes de soja. O mapeamento de QTLs é uma das primeiras etapas para a implantação da seleção assistida por marcadores moleculares nos programas de melhoramento de plantas. Além de identificar marcadores moleculares associados a QTLs que controlam características de interesse, o mapeamento permite entender as relações existentes entre as diferentes características. O primeiro experimento teve o objetivo de identificar marcadores do tipo microssatélites ligados a QTL’s que controlam as características dias para maturação, altura de planta na maturação, número de nós na maturação, número de vagens por planta, altura da primeira vagem, altura de inserção da primeira vagem, número de sementes por planta, peso de sementes por planta, peso de cem sementes e teor de proteína. Foram utilizados 118 RIL’s (linhagens recombinantes endogâmicas), que se encontravam nas gerações F6 e F7. Inicialmente foi realizado um cruzamento entre os genótipos BARC-8 e Garimpo, contrastantes para as características agronômicas avaliadas. As RIL’s foram obtidas pela descendência, a partir da geração F2, de uma única semente de cada planta, SSD ("single seed descent"). As RIL’s foram cultivadas em quatro ambientes: Viçosa-MG, 1999; Cascavel-PR, 1999; Viçosa-MG, 2000 e São Gotardo-MG, 2000. O mapeamento genético foi realizado com marcadores microssatélites. Com a utilização de um nível de significância de 10% para o mapa foram identificados os seguintes QTLs: 1) dois QTLs ambientes não específicos nos grupos de ligação C1 e E e dois QTLs ambiente específicos nos grupos de ligação N e G associados à característica teor de proteína; 2) dois QTLs ambientes específicos nos grupos de ligação D2 e J associados à característica altura de inserção da primeira vagem; 3) um QTL ambiente não específico nos grupos de ligação K e dois QTLs ambientes específicos nos grupos de ligação D2 e J, associados à característica dias para maturação; 4) dois QTLs ambientes específicos nos grupos de ligação F e J associados à característica número de vagens por planta; 5) três QTLs ambientes específicos nos grupos de ligação F, C1 e K associados à característica número de sementes por planta; 6) três QTLs ambientes específicos nos grupos de ligação D2, K e D1b+W associados à característica número de nós na maturação; 7) um QTL ambiente específico no grupo de ligação C1 e dois QTLs ambientes não específicos nos grupos de ligação K e G associados à característica peso de cem sementes; 8) um QTL ambiente não específico nos grupo de ligação D2 e um QTL ambiente específico nos grupo de ligação J, associados à característica altura da primeira vagem; e 9) dois QTLs ambientes não específicos nos grupo de ligação D2 e J e um QTL ambiente específico no grupo de ligação G, associados à característica altura de plantas na maturação. Lipoxigenases (E.C. 1.13.11.12) são enzimas que catalisam a adição de oxigênio molecular a ácidos graxos polinsaturados. As lipoxigenases (LOX) estão presentes nas sementes de soja na forma de três isoenzimas LOX1, 2 e 3. Os ácidos linoléico e linolênico destacam-se como os mais susceptíveis à degradação oxidativa enzimática e não enzimática. A hidroperoxidação dos ácidos graxos polinsaturados pela ação de lipoxigenases leva a produção do 9 e do 13 hidroperóxidos do ácido graxo, que por reações subseqüentes produzem aldeídos e cetonas de cadeia curta. Estes compostos secundários produzidos têm sido associados com a deterioração de sementes. No segundo experimento o objetivo foi determinar a influência das isoenzimas lipoxigenases e do teor de ácido linolênico na qualidade de sementes de soja. Inicialmente foi realizado um cruzamento entre os genótipos BARC-12 e Doko-TN. O genótipo BARC-12 tem baixo teor de ácido linolênico e a presença das isoenzimas LOX 1, 2 e 3. O genótipo Doko-TN é uma linhagem avançada do Programa de Melhoramento de Soja do Instituto de Biotecnologia Aplicada à Agropecuária (BIOAGRO) que possui teor normal de ácido linolênico e ausência de lipoxigenases (linhagem triplo-nula). Na geração F5, as sementes foram colhidas com retardamento de colheita no campo, nos estádios R8, R8+10, R8+20 e R8+30 dias. Em seguida, foram construídos “bulks” de sementes com as seguintes características: (1) presença de lipoxigenases e teor normal de ácido linolênico; (2) presença de lipoxigenases e baixo teor de ácido linolênico; (3) ausência de lipoxigenases e teor normal de ácido linolênico e (4) ausência de lipoxigenases e baixo teor de ácido linolênico. A qualidade das sementes dos “bulks” foi avaliada por meio dos testes de germinação, envelhecimento acelerado, velocidade de emergência das plântulas em substrato de areia e porcentagem de emergência aos cinco dias em substrato de areia. Sementes com baixo teor de ácido linolênico apresentaram no teste de envelhecimento acelerado maior porcentagem de germinação e menor número de plântulas anormais quando colhidas após o estádio R8+20 dias. Sementes com presença de lipoxigenases apresentaram maior índice de velocidade e percentagem de plântulas emergidas em areia no quinto dia após a implantação do teste de velocidade de emergência. Os resultados indicaram que a característica baixo teor de ácido linolênico conferiu maior vigor às sementes de soja e a presença de lipoxigenases conferiu maior velocidade de emergência de plântulas. / In this work two experiments were carried out: I - Mapping QTLs for soybean agronomic traits and II – Effects of genetic elimination of lipoxygenases and reduced linolenic acid content on physiological quality of soybean seeds. Mapping Quantitative Trait Loci (QTLs) is one of the first steps for the implementation of molecular markers assisted selection in plant breeding. Besides the identification of molecular markers associated to QTLs that control the trait of interest, mapping allows to understand the relationship among different traits. In the first experiment, QTLs were mapped in recombinant imbred lines (RILs) from a cross between two soybeans (Glicyne max (L.) Merrill) cultivars: Garimpo and BARC-8. RILs were obtained by single seed descent (SSD). 118 F6 and F7 RILs were grown at four locations: Viçosa-MG 1999, Cascavel-PR 1999, Viçosa-MG 2000 and São Gotardo-MG 2000. The traits analyzed included plant height, first pod height, number of seeds per plant, maturity, plant seed weight, one hundred seed weight, seed protein content, number of knots, number of pods and insertion of first pod height. The map was constructed with microssatelites markers. The following QTLs were identified: (1) Two QTLs non-environment specific in linkage groups C1 and E and two QTLs environment specific in linkage groups N and G associate with seed protein content; (2) two QTLs environment specific in linkage groups D2 and J associated with first pod insertion heigth; (3) one QTL non-environment specific in linkage group K and two QTLs environment specific in linkage groups F and J associated with maturity; (4) two QTLs environment specific in linkage groups F and J associated with number of pods per plant; (5) three QTLs environment specific in linkage groups F, C1 and K associated with number of seeds per plant; (6) three QTLs environment specific in linkage groups D2, K and D1b+W associated with number of knots; (7) one QTL environment specific in linkage group C1 and two QTLs non-environment specific in linkage groups K and G associated with one hundred seed weight; (8) one QTL non- environment specific in linkage group D2 and one QTL environment specific in linkage group J associated with first pod height; (9) two QTLs non- environment specific in linkage groups D2 and J and one QTL environment specific in linkage group G associated with plant height. In the second experiment, we determine effects of absence of lipoxygenases and low linolenic acid content on seed quality after delayed harvest. Seeds from a cross between the genotypes, BARC-12 (low linolenic acid content) and Doko TN (lipoxygenases absent) were grown under green house and field conditions. F5 seeds were harvested at the stage R8 and 10, 20 and 30 days after R8 stage. Four different bulks were constructed: (1) seeds with lipoxygenase and normal linolenic acid content; (2) seeds with lipoxygenase and low linolenic acid content; (3) seeds without lipoxygenase and normal linolenic acid content and (4) seeds without lipoxygenase and low linolenic acid content. Seed physiological quality was evaluated by the standard germination test, accelerated aging test and emergence speed index. Seeds with low linolenic acid content presented higher seed quality as measured by accelerated aging test. Seeds with lipoxygenase showed higher vigor as compared to those lacking these isozymes as determined by emergence speed index.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-10-18T11:51:21Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 18807567 bytes, checksum: 1a7db5647ffbeb12922c57955e401c42 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T11:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 18807567 bytes, checksum: 1a7db5647ffbeb12922c57955e401c42 (MD5) Previous issue date: 1999-05-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Marcadores moleculares auxiliam no monitoramento de genes e possibilitam avaliar a variabilidade genética em programas de melhoramento. Marcadores AFLP são bastante polimórticos e apropriados para uso em culturas de base genética estreita como a soja. O primeiro objetivo deste trabalho foi a integração de um mapa de AFLP interespecifico de soja do Monsanto Company, EUA, com um mapa de domínio público desenvolvido pela Universidade de Utah, EUA. Este mapa foi gerado com uma população de 223 RILs (linhas recombinantes de autofecundação) do cruzamento de Minsoy X Noir. Esse mesmo mapa possui 468 marcadores (279 RFLP, ióó SSR e 23 clássicos), que cobrem 2.330 cM e contêm QTLs (loci de características quantitativas) identificados. DNA de 88 RILs foram amplificados, utilizando-se a técnica de AFLP, com 41 pares de primers, usados também no mapa da Monsanto. Dos 354 marcadores obtidos, 54 foram polimórticos para o mapa da Monsanto e seviram como pontos de ancoramento para a integração dos dois mapas. Essa integração vai permitir a transferência de QTLs do mapa Minsoy X Noir para o mapa da Monsanto. O segundo objetivo foi a identificação de QTLs para teores de ácidos graxos em soja, utilizando-se marcadores AFLP. Sementes de soja de 357 indivíduos F2 do cruzamento da linhagem de baixo teor de ácido linolênico, BARC-lZ, e a variedade CAC-l foram analisadas quanto ao teor de ácidos graxos (palmítico, estearico, oléico, linolênico e linoléico), por meio de cromatografia gasosa, usando-se um método não-destrutivo. Foram selecionados 89 indivíduos para análise pela técnica de AFLP. Trinta e cinco combinações de primers foram utilizadas, gerando 158 marcadores dominantes e 18 co-dominantes. Foram identificados QTLs para todos os ácidos graxos, sendo que um marcador co-dominante explicou 50% da variação do teor de ácido Iinolênico. Linhas recombinantes de autofecundaçõo (RILs) estao sendo desenvolvidas para esse cruzamento, o que vai permitir realizar estudos mais detalhadas sobre a herança do teor desses acidos. O terceiro, e último, objetivo do presente trabalho foi estudar a variabilidade genética de 263 acessos de soja, sendo 31 Glycine soja, lO Glycine max adaptados e 222 Glycine max nao-adaptados, utilizando-se a técnica de AFLP. Os padrões de AFLP foram utilizados para gerar uma matriz de distâncias genéticas de Nei, que foi empregada na realização de uma analise multivariada. Os resultados confirmaram que a soja cultivada apresenta base genética muito estreita e que existe grande diversidade genética em materiais exóticos, que podem ser aproveitados em programas de melhoramento. / Molecular markers help monitoring genes and allow to access the genetic variability in germplasm. AFLP are very polymorphic markers and suitable to be used in crops with narrow genetic base like soybean. The first objective of this work was to integrate an interspecific AFLP map developed by Monsanto, USA with a public map developed by the University of Utah. This map was generated with 223 recombinant inbred lines from the cross of Minsoy and Noir. It has 468 markers (279 RFLP, lóó SSR and 23 Classical markers) covering 2,330 cM with many quantitative trait loci (QTLs) identified. DNA from 88 RlLs from this population were analyzed by the AFLP technique with 41 primer pairs also used in the Monsanto's map. From the 354 AFLP markers generated 54 markers were also polymorphic with Monsanto map and were used as anchor points to merge the two maps. Map integration wil allow the transfer of QTL data from the Minsoy X Noir map to Monsanto's map. The second objective of this work was to map quantitative trait loci (QTLs) for fatty acid content in soybean seeds. Soybean seeds of 357 F2 individuals from a cross between the low linolenic line BARC-l2 and the cultivar CAC-l were analyzedfor the content of palmitic, stearic, oleic, linoleic and linolenic acids by gas chromatography. A total of 89 plants were analyzed with the AFLP technique using 35 primer pairs that generated 158 dominant and l8 co-dominant markers. It was possible to identify QTLs for all fatty acids and one co-dominant marker explained 50% of the variation for the content of Iinolenic acid. Recombinant Inbred Lines (RILs) are being developed for this cross to provide more detailed studies about the inheritance of fatty acid content in soybean seeds. The third objective of this work was to measure the genetic diversity present in unadapted and wild relatives of soybean. For that, 263 soybean accessions (31 Glycine soja, IO adapted and 222 unadapted Glycine max) were evaluated using AFLP technique. AFLP patterns were used to generate a Nei & Li genetic distance matrix that was used to perform a multi-dimensional analysis. The results showed that cultivated soybean has a narrow genetic base and a great amount of genetic diversity is still present in exotic germplasm and could be used as a source of variability in breeding programs. / CPF do autor não encontrado.

Nas metodologias de mapeamento de QTLs tradicionais, a relação de causalidade entre os caracteres fenotípicos e QTLs normalmente não são consideradas. O desenvolvimento deste trabalho contou com a utilização de dados longitudinais de crescimento de progênies oriundas do cruzamento entre os parentais PB217 e PR255 de um plantio de seringueira, localizado em uma área com dois períodos bem definidos ao longo do ano (altas e médias temperaturas; altas e baixas taxas precipitação). O experimento contém 4 medidas de incremento em diâmetro e altura, que são componentes periódicos do crescimento total da cultura, mensurados em um intervalo de dois anos (entre os 18 aos 52 meses de idade das plantas), sendo dois períodos em estação climática favorável ao desenvolvimento e dois em estação desfavorável, intercalados. Dessa forma foram estudados os parâmetros de relacionamento fenotípico e genético com objetivo de construir um diagrama de arquitetura genética que pondere relações de causalidade. Para modelar os dados fenotípicos foi realizado um elaborado modelo multi-caracteres que contemplou a variação espacial das parcelas experimentais e a variação entre os períodos de medição. Para tanto, foram ajustadas matrizes de variância-covariância (VCOV) adequadas à realidade dos dados, e incorporados dados meteorológicos que descrevessem cada um dos períodos. A partir destes modelos, os valores genotípicos ajustados foram utilizados na detecção dos QTLs. Posteriormente, fenótipos e genótipos foram articulados em um diagrama causal estrutural capaz de inferir sobre padrões genéticos de comportamento de crescimento da cultura. Foram mapeados um total de 13 QTLs, sendo que dois deles foram coincidentes para componentes periódicos de diâmetro nos períodos de estação desfavorável. Foi possível identificar efeitos aditivos e devido à dominância interessantes para o desenvolvimento em períodos de menores temperaturas, apontar o parental PR255 como portador de alelos importantes no desenvolvimento em clima adverso, estimar efeitos indiretos de QTLs não mapeados para determinadas características e explicar o padrão comportamental de crescimento no período em que as progênies foram avaliadas. Esta abordagem demonstrou-se proficiente para utilização em programas melhorando genético assistido por marcadores, por agregar informações pertinentes à seleção dos melhores materiais genéticos. / In traditional methodologies of QTL mapping, the causal relationship between phenotypic characters and QTLs are usually not considered. The development of this work involved the use of longitudinal growth data of progenies from parental PR255 and PB217 of a rubber tree plantation, located in an area with two periods of high and medium temperature and low and high precipitation rates well defined throughout the year. The experiment contains four measures of increment of diameter and height, which are periodic growth components of the total crop growing at an interval of two years (from 18 to 52 months old plants), two periods in a favorable climate station and two in a adverse station, intercalated. Was studied the parameters of phenotypic and genetic relationships in order to construct a diagram of genetic architecture to examine these causal relationships. A multi-trait-multi-occasion model that take into consideration spatial variation and climatic variation was developed. It also contains a variation-covariation matrix with appropriate to the reality of the data were adjusted and incorporated meteorological data was conducted to describe each of the periods. From these models the adjusted genotypic values were used in the detection of QTLs and later phenotypes and genotypes were linked in a structural causal diagram to infer about the genetic patterns of behavior. A total of 13 QTLs were mapped to the periodic growth components and total growth. The genetic architecture was able to identify additive effects and effects due dominance interesting to the development in periods of lower temperatures and drought, pointing parental PR255 as carrier of important alleles to development in adverse weather, estimating indirect effects of QTLs that were not mapped to certain characteristics and explain the physiological behavior pattern of growth in the period in which progenies were evaluated. This approach proved to be proficient to use in breeding programs aiming to implement marker assisted selection.