Abstract: The objective of this study was to compare the selection of plants bred by different pedigree methods using selection among, among and within and only within families. The haploid induction rate of 14 S0:1 and seven S2:3 families, all crossed with the single-cross hybrid GNZ9501, was evaluated. An experimental area of the Department of Biology of the Federal University of Lavras (UFLA), in Lavras, Minas Gerais, in the growing seasons 2012/2013 and 2014/2015, was used for the experiments. In each growing season, one experiment per was carried out, arranged in a complete randomized design, with one and two replications, respectively. Haploid induction was most effective in the families 2 and 6 in both growing seasons. Selection among and within families resulted in higher genetic gains for haploid induction. The results indicated a high genetic variability for haploid induction rate in plants within families.

Abstract Harvest time is correlated to the seed physiological quality and can be determined through germination and vigor tests. X-ray is a good technique for assessing seed quality, since it can reduce analysis subjectivity, making the process faster and more efficient. Our aim was to evaluate jiló (Solanum gilo) seed internal free area, through X-ray image analysis, and to relate results with seed germination in different stages of maturation. The variables evaluated were: object area, perimeter, standard deviation, and fraction area, which represents the internal free areas of seeds. The experimental design was completely randomized and treatments for each variety consisted of fruits harvested at: 35 d after anthesis (DAA); 40 DAA; 45 DAA and 45 DAA plus 7 d at rest in dark room. Four replicates of 50 seeds were used for each treatment. Data from germination test and seeds image analysis were used for ANOVA analysis, and treatments means were compared with the Scott-Knott test (p≤0.05). Jiló seeds came from Morro redondo and Tinguá varieties. Jiló seeds from each treatment were analyzed by X-ray test and subsequently led to germination test. X-ray images were analyzed using ImageJ software, which was efficient. There were no statistically significant differences in each maturation stage between varieties. However, there was a statistically significant difference in seeds free areas of both varieties. Seeds with free area (embryo - endosperm) ≤ 10 % produced normal seedlings, and harvest at 45DAA + 7 d was recommended and germination seeds was 100%. Thus, adiographic image analysis of eggplant seeds allows measurement of internal free areas, as well as determination of the relationship between these and germination, allowing identification of seeds with greater potential to germinate, helping to reduce jiló seeds economic losses.

Resumen El momento de cosecha se correlaciona con la calidad fisiológica de la semilla y puede definirse a través de la germinación y las pruebas de vigor. Los rayos X son una buena técnica para evaluar la calidad de la semilla, ya que pueden reducir la subjetividad del análisis, volviendo el proceso más rápido y más eficiente. Nuestro objetivo fue evaluar el área libre interna de la semilla de jiló (Solanum gilo), a través del análisis de la imagen de rayos X, y relacionar los resultados con la germinación de la semilla en distintas etapas de maduración. Las variables evaluadas fueron: área del objeto, perímetro, desviación estándar, y área de fracción, que representa las áreas libres internas de las semillas. El diseño experimental fue completamente aleatorio y los tratamientos para cada variedad fueron frutos cosechados: 35 d después de la antesis (DDA); 40 DDA; 45 DDA; y 45 DDA más 7 d en descanso en un cuarto oscuro. Cuatro réplicas de 50 semillas se utilizaron para cada tratamiento. Los datos de las pruebas de germinación y el análisis de imágenes de semillas se usaron para realizar un análisis de ANOVA, y las medias de los tratamientos se compararon con la prueba Scott-Knott (p ≤ 0.05). Las semillas de jiló (berenjena) provinieron de las variedades Morro Redondo y Tinguá. Las semillas de jiló de cada tratamiento se analizaron con la prueba de rayos X y despues se realizó la prueba de germinación. Las imágenes de rayos X se analizaron usando el programa ImageJ, que fue eficiente. No hubo diferencias estadísticamente significativas en cada etapa de maduración entre las variedades. Sin embargo, se encontró una diferencia estadísticamente significativa en áreas libres de las semillas de ambas variedades. Las semillas con área libre (embrión-endospermo) ≤ 10 % produjeron plántulas normales, y se recomienda la cosecha a 45 DDA + 7 d cuando la germinación de semillas fue de 100 %. Por lo tanto, el análisis de imagen adiográfico de semillas de jiló permite la medición de áreas libres internas, así como la definición de la relación entre las mismas y la germinación, permitiendo identificar las semillas con mayor potencial para germinar, y ayudando a reducir las pérdidas económicas de semillas de jiló.

RESUMO: A duplicação cromossômica de genótipos de azevém anual ( Lolium multiflorum Lam.) adaptados às condições edafoclimáticas brasileira é uma estratégia importante usada pelos melhoristas e visa a obtenção de genótipos mais vigorosos com melhor qualidade de forragem e resistência a doenças. A eficiência da duplicação cromossômica pode ser medida pela estabilidade genética e taxas de fertilidade das plantas ao longo das gerações. No entanto, um dos problemas comumente encontrados no processo de poliploidização é a regeneração de plantas mixoploides que apresentam comprometimento na fertilidade e instabilidade genética. O objetivo deste estudo foi verificar se progênies oriundas de plantas tetraploidizadas recentemente se mantêm estáveis quanto ao conteúdo de DNA e ao número cromossômico, ao longo de duas gerações. Foram avaliadas progênies de plantas de L. multiflorum tetraploidizadas artificialmente com tratamento de colchicina. A estabilidade genética foi avaliada por meio de contagens cromossômicas e estimativa da quantidade de DNA. A porcentagem de plantas tetraploides (4X) aumentou ao longo das gerações (18%, 34% e 91% no ciclo de 0, 1 e 2, respectivamente). Todas as progênies identificadas como tetraploides por meio de citometria de fluxo apresentaram variação no número cromossômico (mixoploidia), entretanto, produziram sementes viáveis. Os resultados demonstraram que a estabilização no número cromossômico e no conteúdo de DNA em progênies de plantas tetraploidizadas requer tempo e que o sucesso desse procedimento depende de um contínuo e rigoroso monitoramento e seleção.

ABSTRACT: Chromosome doubling of Italian ryegrass genotypes ( Lolium multiflorum Lam.) adapted to the brazilian edaphoclimatic conditions is an important strategy used by breeders and aims to obtain more vigorous genotypes with better forage quality and disease resistance. The effectiveness of chromosome doubling can be measured by genetic stability and fertility rates of plants over generations. However, a common problem in the polyploidization process is the regeneration of mixoploid plants that have impaired fertility and genetic stability. The objective of this study was to verify if progenies of recently tetraploidized plants remain stable regarding DNA content and chromosome number, over two generations. Progenies of L. multiflorum plants artificially tetraploidized with colchicine treatment were evaluated. Chromosome counting and estimates of the DNA content were used to evaluate the genetic stability. The percentage of tetraploid plants (4X) increased over generations (18%, 34% and 91% in cycle 0, 1 and 2, respectively). All progenies identified as tetraploid by flow citometry showed variation in chromosome number (mixoploidy), but produced viable seeds. Results showed that stabilization in chromosome number and DNA content in tetraploidized plant progenies requires time and that the success of this procedure depends on a continuous and accurate screening and selection.

RESUMOA duplicação cromossômica artificial está dentre as etapas mais importantes na obtenção de duplo-haploides em milho. Este estudo objetivou avaliar a capacidade de indução da linhagem indutora KEMS em clima tropical e testar a eficiência do marcador R1-navajo por meio de citometria de fluxo; avaliar dois protocolos de duplicação cromossômica e, analisar o desenvolvimento dos haploides duplicados no campo. Para isso, quatro genótipos (gerações F1 e F2) foram cruzados com a linhagem KEMS. As sementes obtidas foram selecionadas pelo marcador R1-navajo e submetidas a dois protocolos de duplicação cromossômica. A duplicação foi confirmada por meio de citometria de fluxo. As porcentagens de plantas autofecundadas após duplicação foram analisadas, bem como as quantidades de sementes duplo-haploides obtidas após as autofecundações. Foi observado que o germoplasma influencia a indução de haploides, mas não na taxa de duplicação dos protocolos testados. O protocolo 2 foi mais eficiente na duplicação de haploides, na porcentagem de plantas autofecundadas após duplicação, e na obtenção de linhagens duplo-haploides. Além disso, a linhagem indutora KEMS pode induzir haploides em clima tropical. Outros marcadores além do sistema do R1-navajo devem ser utilizados na seleção de sementes haploides.

ABSTRACTArtificial chromosome duplication is one of the most important process in the attainment of doubled haploids in maize. This study aimed to evaluate the induction ability of the inducer line KEMS in a tropical climate and test the efficiency of the R1-Navajo marker by flow cytometry to evaluate two chromosome duplication protocols and analyze the development of the doubled haploids in the field. To accomplish this goal, four genotypes (F1 and F2 generations) were crossed with the haploid inducer line KEMS. The seeds obtained were selected using the R1-Navajo marker and subject to two chromosome duplication protocols. Duplication was confirmed using flow cytometry. The percentages of self-fertilized plants after duplication as well as the quantities of doubled haploid seeds obtained after the self-fertilization processes were analyzed. It was observed that the germplasm influences haploid induction but not the duplication rates of the tested protocols. Protocol 2 was more efficient for the duplication of haploids, in the percentage of self-fertilized plants after duplication, and in the attainment of doubled haploid lines. Moreover, the haploid inducer line KEMS can produce haploids in a tropical climate. Other markers, in addition to the R1-Navajo system, should be used in the selection of haploid seeds.

O desenvolvimento de linhagens homozigotas em milho pode ser acelerado por meio do uso de haploides. Para isso, a obtenção e identificação prévia dos haploides gerados pelas linhagens indutoras de haploidia é um fator importante. O objetivo do trabalho foi identificar haplóides por meio de citometria de fluxo para então correlacionar o conteúdo de DNA nuclear aos caracteres morfológicos e morfométricos das sementes que os originaram. Além disso, marcadores moleculares foram utilizados para confirmar a natureza androgenética do haploide. As sementes obtidas foram provenientes do cruzamento entre a linhagem W23 e o híbrido comercial P30F90. Dentre essas sementes, foi selecionado um grupo, possíveis haplóides, cujo embrião era branco e o pericarpo arroxeado. Esse grupo, constituído de 330 sementes, foi caracterizado quanto à morfologia, morfometria e conteúdo de DNA nuclear. As análises de citometria de fluxo identificaram quatro haploides, e todos eles apresentaram porte reduzido e folhas quebradiças. Os pesos, comprimentos, espessuras e larguras das sementes haplóides variaram muito, indicando que caracteres morfométricos não são eficientes para a seleção visual de haploides. Baseado nos resultados, a linhagem W23 induz haplóides em milho mesmo em condições tropicais. Os marcadores moleculares microssatélites (SSR) mostraram-se eficientes, comprovando o caráter androgenético dos haploides.

The development of homozygous breeding lines in maize may be accelerated through the use of haploids. Thus, the obtaining and prior identification of haploids generated by the haploid inducer lines is an important factor. The purpose of this study was to identify haploids by flow cytometry and to correlate the nuclear DNA content to the morphological and morphometric traits of the seeds that gave rise to them. In addition, molecular markers were used to confirm the androgenetic nature of the haploid. The seeds obtained were derived from the cross between the inbred line W23 and the commercial hybrid P30F90. Among these seeds, a group was selected, putative haploids, whose embryo was white and the pericarp purplish. This group, consisting of 330 seeds, was characterized based on seed morphology, seed morphometry and nuclear DNA content. Flow cytometry analyses identified four haploids, and all of them were small size plants and had brittle leaves. The weight, length, thickness and width of the haploid seeds were very variable indicating that morphometric traits do not constitute reliable data for visual selection of haploid seeds. Based on results, the inbred line W23 induced haploid maize even under tropical conditions. Microsatellite molecular markers (SSR) proved to be efficient, confirming the androgenetic trait of the haploids.

O estudo e a caracterização do grão de pólen são fundamentais para diferentes áreas, em especial, para a taxonomia, o melhoramento genético, a filogenia e a paleobotânica. Para genótipos de Lolium multiflorum Lam., naturalizados no Brasil, cultivares introduzidas ou populações de melhoramento, diploides e poliploides, não existem relatos sobre a caracterização morfopolínica. Nesse trabalho foram analisados dez gentótipos de azevém anual (L. multiflorum). A viabilidade dos grãos de pólen foi verificada por coloração com os corantes carmim propiônico e Alexander e a morfologia por meio da técnica de acetólise, sendo obtidas medidas do eixo polar (P), do diâmetro equatorial (E), e da espessura da exina, e análise dos grãos de pólen por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Todos os genótipos avaliados apresentaram alta taxa de viabilidade polínica (>89%) para os dois corantes utilizados. Houve diferença entre os genótipos para os caracteres quantitativos eixo polar, diâmetro equatorial na vista equatorial, exina, endoexina, ectoexina e razão P/E. Os grãos de pólen foram caracterizados como pequenos, monoaperturados, com abertura não proeminente e com âmbito circular. As diferenças morfométricas entre os grãos-de-pólen podem auxiliar na distinção entre os mesmos e, posteriormente, serem utilizadas para comparação entre os níveis de ploidia, auxiliando, assim, nos programas de melhoramento da espécie.

Study and characterization of pollen grains are essential for different areas, especially taxonomy, genetic improvement, phylogeny, and paleobotany. As yet, there are no reports on pollen morphology of genotypes of naturalized Lolium multiflorum Lam., introduced cultivars or breeding populations, diploid or polyploid. Ten genotypes of annual ryegrass (L. multiflorum) were evaluated for the viability of pollen grains using propionic carmine and Alexander's stains, while morphology was assessed by the acetolysis technique. Measures of polar axis (P), equatorial diameter (E), exine thickness, and analysis of pollen grains were obtained by scanning electron microscopy (SEM). All genotypes showed high rate of pollen viability (> 89%) for both stains. There were differences between genotypes in the following quantitative traits: polar axis, equatorial diameter, exine, endexine, ektexine, and P/E ratio. Pollen grains were characterized as small, monoporates, with circular and non-prominent apertures. In addition to helping distinction of pollen grains, morphometric differences can be used later to compare ploidy levels, thus assisting in breeding programs of the species.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento genômico de combinações híbridas resultantes do cruzamento entre capim-elefante (Pennisetum purpureum) e milheto (P. glaucum). Raças cromossômicas tetraploides (AAA'B) e pentaploides (AA'A'BB), resultantes do retrocruzamento do híbrido hexaploide com seus parentais capim-elefante (A'A'BB) e milheto (AA), foram avaliadas quanto ao número cromossômico e ao conteúdo de DNA. Foram comparados os genótipos de capim-elefante, milheto e de híbridos triploides e hexaploides induzidos. As combinações genômicas pentaploides e tetraploides mostraram elevado grau de mixoploidia, em desacordo com o complemento cromossômico somático esperado. O número cromossômico dos pentaploides variou de 20 a 34, e o dos tetraploides de 16 a 28. A variação do número cromossômico foi maior nas combinações genômicas pentaploides do que nas tetraploides, e a mixoploidia foi verificada entre hexaploides. As combinações genômicas 4x e 5x são mixoploides, e a variação do número de cromossomos na raça cromossômica 5x é maior do que na 4x.

The objective of this work was to evaluate the genomic behavior of hybrid combinations between elephant grass (Pennisetum purpureum) and pearl millet (P. glaucum). Tetraploid (AAA'B) and pentaploid (AA'A'BB) chromosome races resulting from the backcross of the hexaploid hybrid to its parents elephant grass (A'A'BB) and pearl millet (AA) were analyzed as to chromosome number and DNA content. Genotypes of elephant grass, millet, and triploid and hexaploid induced hybrids were compared. Pentaploid and tetraploid genomic combinations showed high level of mixoploidy, in discordance with the expected somatic chromosome set. The pentaploid chromosome number ranged from 20 to 34, and the tetraploid chromosome number from 16 to 28. Chromosome number variation was higher in pentaploid genomic combinations than in tetraploid, and mixoploidy was observed among hexaploids. Genomic combinations 4x and 5x are mixoploid, and the variation of chromosome number within chromosomal race 5x is greater than in 4x.