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Título: Caracterização de sementes, determinação do tamanho do genoma e contagem cromossômica de Amaranthus cruentus, A. viridis e do híbrido interespecífico
Autor(es): Guimarães, Vinicius Nogueira
Orientador(es): Spehar, Carlos Roberto
Assunto: Amaranto
Sementes - qualidade
Hibridismo
Morfologia vegetal
Melhoramento vegetal
Data de publicação: 10-Ago-2017
Data de defesa: 31-Mar-2017
Citação: GUIMARÃES, Vinicius Nogueira. Caracterização de sementes, determinação do tamanho do genoma e contagem cromossômica de Amaranthus cruentus, A. viridis e do híbrido interespecífico. 2017. xiii, 58 f., il. Dissertação (Mestrado em Agronomia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Resumo: Os grãos de amaranto (Amaranthus cruentus) são altamente nutritivos e contém elevados teores de cálcio e ferro. O amaranto apresenta alto poder energético, fácil digestão e pode ser utilizado em farinhas especiais, livres de glúten, ampliando o mercado de produtos nutritivos para celíacos. Estudos conduzidos pela Universidade de Brasília em campo de produção de A. cruentus, cultivar BRS Alegria, infestado com a espécie silvestre invasora A. viridis, evidenciou a presença de plantas diferenciadas e com características intermediárias entre as duas espécies. Desta forma, estudos têm sido conduzidos para confirmar a ocorrência de cruzamento interespecífico e a produção de híbridos de interesse para o melhoramento genético de A. cruentus. Hibridação interespecífica é uma importante ferramenta que possibilita a introgressão de genes de interesse em espécies cultivadas, ampliando variabilidade genética. O presente estudo teve como objetivo avaliar as características biométricas e germinativas das sementes de A. viridis, A. cruentus e seu provável híbrido interespecífico. Para tanto foram avaliadas sementes coletadas de 36 plantas de A. viridis, A. cruentus e do híbrido entre elas colhidas em 2015, na área experimental da Fazenda Água Limpa, Universidade de Brasília. As plantas híbridas apresentavam em sua morfologia combinação de características e de sementes da respectiva espécie cultivada e silvestre, dentre elas, destacaram-se a mancha na folha, típica de A. viridis, a coloração vermelha do caule e da inflorescência, típicos de A. cruentus, ramificação da inflorescência típica de A. viridis. As sementes foram obtidas por trilha manual, secadas para atingir 13 % de umidade e armazenadas em câmara fria. Realizou-se a biometria das sementes com o auxílio de lupa Leica EZ4 HD e do programa LAS EZ (Leica Aplication Suite, versão 3.2.1). Foram determinados o comprimento, largura e a espessura de 50 sementes de cada uma das 36 plantas, sendo o comprimento da semente medido a partir do hilo em direção à extremidade oposta. Para o peso de mil sementes foi realizada a contagem, ao acaso, de oito repetições de 100 sementes, pesadas em balança analítica e calculando-se a variância, o desvio padrão e o coeficiente de variação dos valores obtidos nas pesagens. Para os testes de germinação, e índice de velocidade de germinação (IVG) foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes de cada tratamento, semeadas em duas folhas de papel mata borrão (germitest), com três vezes o seu peso em água destilada, colocados no interior de caixas plásticas do tipo gerbox. As caixas foram mantidas em câmara de germinação tipo B.O.D. regulada a temperatura de 20°C. Os resultados obtidos demonstraram que existe alta variabilidade entre as 36 plantas, pois apresentaram diferença significativa no comprimento e espessura das sementes para todos os indivíduos avaliados. A estimativa do tamanho do genoma foi realizada por citometria de fluxo, utilizando-se tampão Marie e Pisum sativum, como padrão interno de referência. Cromossomos metafásicos foram obtidos por fragmentos de pontas de raízes com aproximadamente 5 mm de comprimento, correspondente ao meristema radical dos tratamentos controle (Amaranthus cruentus cv BRS Alegria e A. viridis) e do híbrido interespecífico, para análise de ploidia, utilizando-se citometria de fluxo. O peso de mil sementes variou entre 354,3 e 923,7 mg, verificando-se correlação positiva entre coloração e o peso de mil sementes, sendo que as plantas com sementes escuras apresentaram sementes mais leves, quando comparadas com aquelas de sementes claras, típicas de A. cruentus. A germinação também apresentou efeitos ligados a coloração da semente, onde as sementes escuras apresentaram uma germinação tardia, por provável impermeabilidade da testa. Os valores do conteúdo de DNA variaram de 0,99 pg a 1,27 pg, sem apresentar diferença estatística. A amostra 21 apresentou menor conteúdo de DNA em uma de suas repetições, entretanto ao realizar a contagem cromossômica apresentou 2n = 34, igualmente a A. cruentus e A. viridis. A obtenção de híbridos férteis sugere que as espécies A. cruentus e A. viridis apresentam proximidade genômica. Estudos adicionais se fazem necessários para elucidar a relação entre as espécies e possível uso no melhoramento genético.
Abstract: Grains of amaranth (Amaranthus cruentus) are highly nutritious and contain high levels of calcium and iron. Amaranth has high energetic power, easy digestion and can be used in special flours, gluten-free, expanding the market of nutritious products for celiacs. Studies carried out by the University of Brasília in A. cruentus production field, BRS Alegria, infested with the invasive wild species A. viridis, evidenced the presence of differentiated plants with intermediate characteristics between the two species. Studies have been conducted to confirm the occurrence of interspecific crosses and the production of hybrids of interest for the genetic improvement of A. cruentus. Interspecific hybridization is an important tool that allows introgression of genes of interest in cultivated species, increasing genetic variability. The present study aimed to evaluate the biometric and germinative characteristics of A. viridis, A. cruentus and its probable interspecific hybrid. Seeds collected from 36 plants of A. viridis, A. cruentus and from the hybrid harvested in 2015, in the experimental area of Fazenda Água Limpa, University of Brasília, were evaluated. Hybrid plants had a combination of characteristics and seeds of the respective cultivated and wild species, such as A. viridis leaf spot, red stem and inflorescence, typical of A. cruentus, ramification of the typical A. viridis inflorescence. The seeds were threshed by hand, dried to 13% humidity and stored in a cold room. Seed biometry was performed using the Leica EZ4 HD magnifier and the LAS EZ program (Leica Aplication Suite, version 3.2.1). The length, width and thickness of 50 seeds of each of the 36 plants were determined, the length of the seed being measured from the wire towards the opposite end. For the weight of one thousand seeds, we counted, at random, eight replicates of 100 seeds, weighed in analytical balance and calculating the variance, the standard deviation and the coefficient of variation of the values obtained in the weighings. For germination and germination rate (IVG) tests, four replicates of 50 seeds of each treatment were used, sown on two sheets of germitest paper, with three times their weight in distilled water, placed in the Interior of gerbox plastic boxes. The boxes were kept in a germinating chamber (B.O.D.) Regulated at a temperature of 20 ° C. The results showed that there is a high variability among the 36 plants, as they showed a significant difference in seed length and thickness for all individuals evaluated. Genome size estimation was performed by flow cytometry, using the Marie and Pisum sativum buffer, as the internal reference standard. The metaphase chromosomes were obtained by fragments of root tips approximately 5mm long, corresponding to the radical meristem of the control treatments (Amaranthus cruentus cv BRS Alegria and A. viridis) and of the interspecific hybrid, for ploidy analysis, using flow. The one thousand seed weight ranged from 354.3 to 923.7 mg, with a positive correlation between staining and the weight of one thousand seeds. The seeds with dark testa presented lighter seeds when compared to those with light color testa, Typical of A. cruentus. The germination also showed effects related to seed coloration, where the dark seeds had late germination, due to probable impermeability of testa. The values of the DNA content varied from 0.99pg to 1.27pg, without presenting statistical difference. Sample 21 had the lowest DNA content in one of its replicates. However, when performing the chromosome count, it was 2n = 34, similarly to A. cruentus and A. viridis. The fertile hybrids suggest that A. cruentus and A. viridis present genomic proximity. Further studies are needed to elucidate the relationship between species and possible use in breeding.
Descrição: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017.
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