Abstract The objective of this work was to evaluate the effects of the application of the glyphosate herbicide on seed reserve mobilization and seedling morphology of genetically modified soybean. Two herbicide-tolerant (TMG 1264RR and P98Y11) and two herbicide-sensitive (Emgopa 315 and UFUS 7415) cultivars were selected for the study and subjected to germination, seedling length, and reserve mobilization tests after treatments with glyphosate solutions at the concentrations of 0.00, 0.06, and 0.12%. The hypocotyl/radicle ratio and the efficiency of conversion of reserves to seedlings were also determined. The higher the concentration of glyphosate, the lower the percentage of normal seedlings and the shorter seedling length, mainly in the herbicide-sensitive cultivars. The 'TMG 1264RR' glyphosate-tolerant genotype mobilized more reserves and was more efficient in converting biomass into seedlings. Herbicide application reduced the average length of the seedlings and caused the roots to become shorter than the hypocotyls. During germination, the herbicide changes seedling morphology since the seedling hypocotyl becomes proportionally larger than the radicle. Although, when applied, glyphosate altered the length, weight, and reserve mobilization of the four evaluated genotypes, the most affected were 'Emgopa 315' and 'UFUS 7415', the glyphosate-sensitive ones.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da aplicação do herbicida glifosato na mobilização de reservas e na morfologia de plântulas de soja geneticamente modificada. Duas cultivares tolerantes (TMG 1264RR e P98Y11) e duas sensíveis ao herbicida (Emgopa 315 e UFUS 7415) foram selecionadas para o estudo e submetidas aos testes de germinação, comprimento de plântulas e mobilização de reservas após tratamentos com soluções de glifosato nas concentrações de 0,00, 0,06 e 0,12%. A relação hipocótilo/radícula e a eficiência da conversão de reservas em plântulas também foram determinadas. Quanto maior a concentração de glifosato, menor a percentagem de plântulas normais e o comprimento das plântulas, principalmente nas cultivares sensíveis ao herbicida. O genótipo 'TMG 1264RR', tolerante ao glifosato, mobilizou mais reservas e foi mais eficiente na conversão de biomassa em mudas. A aplicação do herbicida reduziu o comprimento médio das plântulas e fez com que as raízes ficassem menores que os hipocótilos. Durante a germinação, o herbicida também altera a morfologia da muda uma vez que o hipocótilo fica proporcionalmente maior que a radícula. Embora, quando aplicado, o herbicida glifosato tenha alterado o crescimento, o peso e a mobilização de reservas dos quatro genótipos avaliados, os mais afetados foram 'Emgopa 315' e 'UFUS 7415', que são sensíveis ao herbicida.

Abstract Advances in genotyping technologies have transformed the way breeding programs manage their genetic resources. The identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs) can improve understanding of the genetic diversity of maize (Zea mays) inbred lines and their classification into heterotic groups, which is useful in determining certain crosses to obtain hybrids with higher yield performance. The genetic diversity of 293 inbred lines was investigated with 5252 SNPs with minor allele frequency (MAF)>5%. There was an average of 525 SNPs per chromosome. Polymorphism information content (PIC) averaged 0.297. The unweighted pair group method with arithmetic mean analysis (UPGMA) and principal component analysis (PCA) based on the genetic distance matrix revealed four similar clusters and high cophenetic correlation coefficients (0.953 and 0.863, respectively). The results showed consistency between genetic distance-based grouping and the heterotic groups previously established using pedigree and topcross information for the inbred lines studied.

RESUMO O Straw Test é um ensaio desenvolvido para avaliar a resistência do feijoeiro ao mofo branco, no qual as hastes da planta são inoculados e os sintomas da doença são monitorados. É plausível admitir que a investigação da expressão gênica em tecidos infectados por patógenos possa ser estrategicamente interessante. No entanto, obter um RNA de qualidade é um requisito básico para essa finalidade. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar ajustes em protocolos de kits comerciais na expectativa de melhorar a qualidade do RNA obtido a partir de hastes de feijão. Para tanto, plantas de duas linhagenslinees foram inoculadas e as hastes infectadas pelo patógeno foram coletadas após 72 horas. Para extração de RNA, dois reagentes comerciais foram utilizados inicialmente seguindo as recomendações do fabricante e seguindo as adaptações desses protocolos. Em especial, as modificações propostas referem-se aos volumes de sobrenadante recuperados nos passos de purificação, etapa adicional de purificação por clorofórmio e maior tempo para precipitação dos ácidos nucleicos. O RNA obtido foi analisado por espectrofotômetro, eletroforese e bioanalyzer, posteriormente convertido em cDNA e, por fim, submetido à PCR. A partir dos dados obtidos, observou-se que as adaptações feitas nos protocolos contribuíram para resultados melhores e que quando os valores indicativos de qualidade do RNA são garantidos, as reações subsequentes são mais puras, precisas e representativas.

ABSTRACT The Straw Test is an assay developed to evaluate the resistance of common bean to white mold, in which the plant stems are inoculated and the symptoms of the disease are monitored. It is plausible to admit that investigating gene expression in pathogen-infected tissues may be strategically interesting. However, obtaining a quality RNA is a basic requirement for this purpose. Therefore, the objective of this study was to evaluate adjustments in protocols of commercial kits in the expectation of improving the quality of RNA obtained from bean stems. For this, plants of two lines were inoculated and the stems pathogen-infected were collected 72 hours after. For RNA extraction, two commercial reagents were used following the manufacturer’s recommendations and then following adaptations in these protocols. In particular, the proposed modifications relate to volumes of supernatant recovered in purification steps, additional step of chloroform purification and extended time for nucleic acids precipitation. The obtained RNA was analyzed by spectrophotometer, electrophoresis and bioanalyzer, then converted into cDNA and subsequently submitted to PCR. From the obtained data, it was observed that the adaptations made in the protocols contributed to better results and that, when the indicative values of RNA quality are guaranteed, the subsequent reactions are more pure, precise and representative.

Abstract The adoption of genetically modified soybean cultivars is increasing annually around the world, which indicates the excellence of these genotypes. For soybean breeding, the use of such cultivars in a backcross program relies on the ability to detect the transgenic trait. The germination test in a moistened substrate with glyphosate is effective and of low cost, however, wonders whether this is a non-destructive method to check cultivars. The objective of this study was to apply a bioassay for detection of herbicide-tolerant seeds and to evaluate the vegetative and productive development of the plants. It was observed that both glyphosate-tolerant and glyphosate-sensitive plants were affected in the initial stages of development in accordance with the herbicide application rate. However, whereas tolerant plants fully recover both in vegetative growth and production during the cycle, sensitive plants recover partially, producing smaller plants with lower yield as a consequence of the herbicide application rate.

Qualidade fisiológica e vigor compreendem propriedades das sementes que determinam alto nível de atividade e desempenho durante a germinação e emergência das plântulas, tendo relação direta com o estabelecimento do estande de uma lavoura. Neste contexto, a avaliação do desenvolvimento das plântulas, incluindo análise da mobilização de reservas das sementes pode se constituir em um método confiável para investigação do potencial fisiológico de lotes. Neste estudo preliminar, objetivou-se investigar a dinâmica de reservas em sementes de cultivares comerciais de soja. Por meio do teste de comprimento de plântulas e peso de massa seca de sementes, cotilédones, hipocótilos e radículas foram obtidas informações sobre a mobilização de reservas durante o processo de germinação. A massa seca de sementes, redução de reservas de sementes e massa seca de plântulas estão positivamente correlacionados entre si, e, logo, sementes contendo mais reservas podem apresentar maior vigor durante o desenvolvimento inicial de plântulas. Em contrapartida, redução de reserva de sementes e eficiência na conversão de reservas das sementes em massa seca de plântulas são negativamente correlacionadas.

Physiological quality and vigor of the seeds comprise properties that determine a high level of activity and performance during germination and seedling emergence, having a direct relation with the establishment of the stand of a crop. In this context, the assessment of seedling development, including the analysis of the seed reserves mobilization are a reliable method to investigate the physiological potential of seed lots. In this preliminary study, the aim was to investigate the dynamics of seed reserves mobilization of a sample of soybean commercial cultivars. By means of the seedling length bioassay and weight of dry matter of seeds, cotyledons, hypocotyls and radicles, information on the reserves mobilization during the germination process was obtained. Data were subjected to analysis of variance and Scott and Knott test, and afterwards, phenotypic correlations between traits were obtained. The results have shown that the dry matter of seeds, reserves reduction of seeds and dry matter of seedlings are positively correlated, and thus, seeds containing more reserves may be more effective during the early development of seedlings. In contrast, reserve reduction of seeds and conversion efficiency of the seeds reserves in the dry matter of seedlings are negatively correlated.

A germinação é um processo biológico dependente do fornecimento adequado de água para o desenvolvimento do embrião. O déficit hídrico retarda este processo e, dependendo da densidade e duração desse déficit, pode causar a morte da semente. Contudo, ainda não foi relatado se o tamanho da semente influencia o seu potencial fisiológico e a sua tolerância ao estresse. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do tamanho da semente e do estresse hídrico na germinação das sementes e no desenvolvimento inicial das plântulas de soja. Este experimento foi composto por sementes de 10 cultivares de soja, classificadas por peneiras com crivos de três tamanhos (P12, P13 e P14) e submetidas a três potenciais hídricos (0, -0,1 e -0,2 MPa), com quatro repetições. Os dados sobre genótipos foram agrupados como repetições de um fatorial simples 3 x 3 (tamanhos x potenciais hídricos), com 40 repetições. Avaliou-se: primeira contagem e contagem final de germinação, e relação comprimento/massa do hipocótilo e da radícula. Concluiu-se que sob condições ideais de umidade, sementes maiores têm melhor qualidade fisiológica, produzindo plântulas mais vigorosas; mas, sob potencial hídrico de -0,2 MPa sementes menores produzem plântulas maiores; e que o hipocótilo é mais afetado pelo estresse hídrico do que a radícula.

Germination is a biological process that depends on adequate water supply to embryo development. Water deficit slows this process and depending on intensity and extent of this deficit may cause seed death. Nevertheless, it has not yet been reported whether seed size influences physiological potential, or tolerance to water stress. This study aimed at assessing the effects of seed size, as well as of water stress on germination of the seeds and on early soybean seedling development. The experiment was composed by seeds of 10 soybean cultivars classified by metallic screens with three sizes of oval holes (S12, S13 and S14) and subjected to three water potentials (0, -0.1, and -0.2 MPa), with four replications. Data on genotypes were grouped as replications and arranged on a factorial 3 x 3 (size x water potential), with 40 replications. Data assessed were: first and final count of germination; length and seedling dry weight; and correlation between length/mass of radicle and hypocotyl. It was concluded that under ideal moisture conditions larger seeds have better physiological quality, producing more vigorous seedlings; but, that under water potential of -0.2 MPa smaller seeds produce larger seedlings; and that the hypocotyl is more influenced by water stress than the radicle.

O objetivo deste trabalho foi determinar o fluxo gênico recíproco entre duas cultivares de soja, uma tolerante e outra sensível ao glifosato, além de aplicar estimadores para determinar a taxa de fecundação cruzada na população e o número de sementes híbridas na progênie. O experimento compôs-se de quatro blocos com 40 fileiras de soja, com 20 fileiras de cada cultivar (CD217 e CD219RR). No estádio R8, cinco fileiras, distantes 0, 5, 1, 2, 4 e 8 m da cultivar adjacente, foram colhidas, trilhadas e analisadas quanto à ocorrência de fluxo gênico. Como características marcadoras, foram utilizadas as cores da flor, hipocótilo e pubescência, e a tolerância ao glifosato. As cultivares contrastam quanto às características analisadas, cada uma condicionada por um gene com dois alelos, em interação de dominância completa. Na progênie da cultivar tolerante, a maior taxa de híbridos encontrada foi 0, 27% e, na progênie da cultivar sensível, identificou-se 0, 83%; pela hipótese do efeito diluição, as taxas de hibridação natural populacional seriam 0, 104 e 0, 388%, respectivamente. O fluxo gênico recíproco entre as cultivares CD217 e CD219RR não é o mesmo em ambas as direções. Os estimadores propostos são úteis para determinar a taxa de híbridos em amostras de sementes.

The objective of this work was to determine the reciprocal gene flow between two soybean cultivars, one tolerant and the other sensitive to glyphosate, as well as to use estimators to determine the outcrossing rate in the population and the number of hybrid seeds in the progeny. The experiment was composed of four blocks of 40 soybean rows, of which 20 rows of each cultivar (CD217 and CD219RR). At the R8 stage, five rows, distant 0.5, 1, 2, 4 and 8 m from the adjacent cultivar, were harvested, threshed and analyzed as for the occurrence of gene flow. As phenotypical markers, the trait color of flowers, hypocotil and pubescence, as well as the tolerance to glyphosate were used. The cultivars contrast for all the analyzed traits, each one conditioned by a single gene with two alleles, in a complete dominance interaction. In the tolerant cultivar progeny, the largest outcross rate was 0.27%, and in the sensitive cultivar progeny, 0.83% was identified; by the dilution effect hypothesis, the outcross rates in natural populations would be 0.104 and 0.388%, respectively. The reciprocal gene flow between CD217 and CD219RR cultivars is not the same in both directions. The proposed estimators are useful for determining the hybrid rates in seed samples.

Os bioensaios constituem numa alternativa prática e eficiente para detecção de sementes de soja geneticamente modificada (GM), tolerante ao glifosato. Contudo, deve ser verificada sua utilização na identificação das sementes quando o lote é de soja GM, ou seja, quando sementes de soja convencional são a minoria. Objetivou-se com este trabalho ajustar a metodologia de dois bioensaios de detecção de sementes de soja GM e testar os melhores protocolos, um de cada bioensaio, na detecção e quantificação de misturas simuladas, contendo genótipos contrastantes quanto à tolerância ao herbicida. Nos bioensaios, foram testadas três umidades do substrato (2,0; 2,5 e 3,0 vezes o seu peso seco), cinco soluções do herbicida (0; 0,01; 0,03; 0,06 e 0,12 %) no método papel umedecido com glifosato e quatro soluções (0; 0,3; 0,6 e 1,2 %) no método pré - embebição de sementes. A umidade 3,0 e solução 0,03 % constituíram o protocolo mais eficiente para detecção no método do papel umedecido. A umidade 2,0 e solução 0,3 % se destacaram no método da pré-embebição das sementes. Foi mais prático e rápido detectar plântulas tolerantes do que plântulas sensíveis em ambos os testes. Em amostras com maior taxa de contaminação, foi mais fácil detectar e mais difícil quantificar misturas com exatidão. Os erros foram relativamente raros considerando os acertos.

Bioassays constitute a practical and efficient alternative for detection of genetically modified soybean seeds (GM) tolerant to gliphosate. However, their use should be analyzed in the identification of seeds when the lot is of GM soybean, in other words, when seeds of conventional soybean are the minority. The objectives of this study were to adjust the methodology of two bioassays to detect GM soybean seeds and to test the best protocols, one of each bioassay, in the detection and quantification of simulated mixtures, containing contrasting genotypes for tolerance to the herbicide. In the bioassays, the following were tested: three moistures of the substratum paper (2.0; 2.5 and 3.0 times the dry weight), five solutions (0; 0.01; 0.03; 0.06 and 0.12%) in the method moistened paper with herbicide and four solutions (0; 0.3; 0.6 and 1.2 %) in the pre-soak seed method. The moisture 3.0 and solution 0.03 % constituted the most efficient protocol for detection in the moistened paper method. The moisture 2.0 and solution 0.3 % stood out in the pre-soak seed method. It was more practical and quicker to detect tolerant seedlings than sensitive seedlings in both tests. In samples with higher contamination rates, it was easier to detect and more difficult to precisely quantify the mixtures. The mistakes were relatively rare considering the successes.

O teste de comprimento de plântulas possui vantagens significativas para a avaliação do vigor de sementes. Além do baixo custo, não há necessidade de equipamentos sofisticados, nem recursos humanos altamente especializados e os resultados são obtidos rapidamente. Contudo, tem-se notado a presença de plântulas com hipocótilos grossos e curtos na realização deste teste quando conduzido com 20 sementes de soja, o que pode interferir nos resultados. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do tamanho da amostra (20 e 10 sementes), diâmetro do rolo de germinação (três diâmetros) e tamanho das sementes (peneiras 12, 13 e 14) sobre os resultados do teste de comprimento de plântulas de soja. Neste teste, realizado com 20 sementes, a disposição das sementes em duas fileiras, o diâmetro do rolo de germinação e o tamanho das sementes interferiram nos resultados do teste. No teste conduzido com 10 sementes tais efeitos não foram observados, indicando que tal metodologia favorece a reprodutibilidade dos resultados.

The seedling length testing is a good methodology for seed vigor evaluation. It's low cost, no need of sophisticated equipments, neither human resource very specialized associated with quick results has made it very popular. However, it has been observed presence of seedlings with short and tickly hypcotil, when conduced with 20 soybean seeds, which it may interfere in the results. The objective of this work was to evaluate the effect of sample size (10 and 20 seeds), germination roll diameters (three diameters) and seeds size (sieves 12, 13 and 14) on the results of the soybean seedling length. In this study, tests with 20 seeds per germination roll, with seeds arrangement in two rows, the diameter of the germination roll and the seeds size interfered in the results. However, the test with 10 seeds per germination roll did not affect the results, indicating that this favors the result reproducibility.

O objetivo deste trabalho foi avaliar métodos para detecção de sementes de soja tolerante ao glifosato e o fluxo gênico de uma cultivar transgênica para uma convencional, em Florestal e Viçosa, MG. Para adequar método de detecção, foi conduzido experimento comparativo entre cinco bioensaios, dos quais se destacou o teste de germinação em substrato umedecido com solução do glifosato. O experimento de fluxo gênico foi instalado em campo, no esquema de quadrados concêntricos. No centro, foi plantada a cultivar tolerante ao glifosato (fonte de pólen). À sua volta, foi semeada a cultivar sensível (receptora do pólen). No estádio R8, foram colhidas sementes das laterais dos quadrados, em distâncias variadas da fonte de pólen: 0,5, 1, 2, 4 e 8 m. Amostras de 900 sementes, por fileira, foram avaliadas pelo teste de germinação em substrato umedecido com solução de glifosato a 0,06%. Plântulas tolerantes ao glifosato indicaram fecundação cruzada. As maiores porcentagens de hibridação - 1,27% em Florestal e 0,25% em Viçosa - ocorreram a 0,5 m de distância, entre fonte e receptor de pólen, e essas taxas aproximaram-se de zero às distâncias de 2,26 e 1,16 m, para Florestal e Viçosa, respectivamente.

The objective of this work was to assess the methods for detection of glyphosate tolerance soybean seeds and the gene flow from a genetically modified soybean cultivar to a conventional one, in Viçosa and Florestal, MG, Brazil. In order to assess the method for detection, a comparative experiment was conduct among five bioassays, from which the germination test in moistened substrate with glyphosate solution was outstanding. The experiment of gene flow was installed in field, in the concentric squares design. In the center, the glyphosate-tolerant cultivar (pollen source) was planted. Around it, the sensitive cultivar (pollen receptor) was sowed. In the stage R8, seeds of lateral of the squares were harvested, in various distances from the pollen source: 0.5, 1, 2, 4 and 8 m. Samples of 900 seeds by row were evaluated, using the germination test in moistened substrate with a solution of glyphosate at 0.06%. Glyphosate-tolerant seedlings indicated cross-pollination. The largest hybridization rates - 1.27% in Florestal, and 0.25% in Viçosa - ocurred at 0.5 m distance between source and pollen receiver, and these rates reached zero at 2.26 and 1.16 m distances, in Florestal and Viçosa, respectively.