Abstract The development of molecular markers is essential for improvement of soybean cultivars with modified fatty acid content. The objective of this study was to identify and validate SNP markers in candidate genes for fatty acid content in soybean. Six candidate genes (ARAF, PDAT, ABI3, FAD2-1b, FAD3B, and FAD3C) were selected. Alignment of gene sequences identified 25 SNPs and 3 INDELs. TSP primers were used to identify SNP alleles. 259 recombinant inbred lines (RILs) (FA22 / CD219) and 185 F2 progenies (A29 / Tucunaré) were tested for association of SNPs. An SNP for FAD3B was associated with variation in content of linoleic acid (R2 = 5.84%) and linolenic acid (R2 = 6.79%). In FAD3C, an SNP was associated with linoleic and linolenic acids (R2 of 9.21% and 18.51%, respectively). The ABI3 gene was associated with palmitic acid, with R2 = 5.41%. The SNP markers identified will be used in assisted selection for improvement of fatty acid content.

ABSTRACT The development of efficient and low-cost genotyping methods is essential to precise genetic characterization of cultivars. Here, we present a system based on fluorescently labeled universal tail sequence primers (UTSP) to resolve microsatellite (SSR) markers as an alternative for molecular fingerprinting of maize. A set of 20 SSRs using the UTSP presented an average polymorphic information content of 0.84, which provided a probability of random identity ranging from 10−7 to 10−14, and a minimum exclusion power of 99.99998 % in a group of 48 tropical maize single-cross hybrids traded in Brazil. The genetic diversity analysis based on multidimensional scaling explained approximately 28 % of the total variance for the first two coordinates, tending to group the hybrids according to their respective origin. Additionally, this genotyping system presented a high distinctiveness capacity, which is widely recommended for genetic purity and fingerprinting analyses. Thus, this marker system has a strong potential as a tool for complementary analysis of distinguishability, uniformity and stability required for cultivar registration.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi estimar a divergência genética entre 49 genótipos de soja ( Glycinemax L. Merrill.), visando auxiliar programas de melhoramento voltados à qualidade do grão na escolha de progenitores. A divergência genética foi estimada por meio da distância generalizada de Mahalanobis a partir dos percentuais de proteína, óleo e ácidos graxos oleico, linoleico e linolênico após cultivo dos genótipos em diferentes ambientes. Os genótipos foram agrupados por métodos aglomerativos e as projeções bi e tridimensional da matriz de distância foram obtidas. Os teores médios de proteína e óleo nos quatro ambientes variaram de 34,25 a 45,18% e de 16,48 a 23,01%, respectivamente. Os teores médios dos ácidos graxos oleico, linoleico e linolênico variaram de 20,2 a 42,41%, de 44,17 a 63,18% e de 5,89 a 10,39%, respectivamente. As distâncias genéticas variaram de 0,11 a 251,02 e indicaram variabilidade genética entre os acessos. O par de acessos mais divergente foi PI417360/CD01RR8384, seguido por PI417360/B3PTA213-3-4 e PI417360/BARC-8. Já o par de acessos mais similar foi CS3032PTA276-1-2/CS3032PTA190-5-1, seguido por UFV18/M-SOY8914 e BRSMG Garantia/CD983321RR. Neste estudo, são indicadas como promissoras em termos de variabilidade genética as hibridações envolvendo BARC-8, CD2013PTA, CD01RR8384, CS303TNKCA, PI181544 e PI417360. Dentre esses genótipos, destacam-se BARC-8 e CD2013PTA, com teores proteicos acima de 43%, e CD01RR8384 e CS303TNKCA, com teores de óleo acima de 20%. A utilização desses genótipos geneticamente divergentes e com elevadas médias fenotípicas em futuros cruzamentos deverá produzir recombinantes desejáveis para a qualidade do grão.

ABSTRACT: The objective of this paper was to estimate the genetic divergence among 49 soybean ( Glycine max L. Merrill .) genotypes to assist grain quality-focused breeding programs in the choice of progenitors. The genetic divergence was estimated using the Mahalanobis generalized distance from the percentages of protein, oil, and fatty acids oleic, linoleic and linolenic after cultivation of genotypes in different environments. Genotypes were grouped by agglomerative methods and the two and three-dimensional projections of the distance matrix were obtained. The average protein and oil contents in the four environments ranged from 34.25 to 45.18% and from 16.48 to 23.01%, respectively. The average contents of the fatty acids oleic, linoleic and linolenic ranged from 20.2 to 42.41%, from 44.17 to 63.18%, and from 5.89 to 10.39%, respectively. The genetic distances ranged from 0.11 to 251.02 and indicated genetic variability among the accessions. The most divergent pair of accessions was PI417360/CD01RR8384, followed by PI417360/B3PTA213-3-4 and PI417360/BARC-8. The most similar par of accessions was CS3032PTA276-1-2/CS3032PTA190-5-1, followed by UFV18/M-SOY8914 and BRSMG Garantia/CD983321RR. In this study we indicated as promising in terms of genetic variability the hybridizations involving BARC-8, CD2013PTA, CD01RR8384, CS303TNKCA, PI181544, and PI417360. Among these genotypes we can stand out BARC-8 and CD2013PTA, with protein contents above 43%, and CD01RR8384 and CS303TNKCA, with oil contents above 20%. The use of these genetically divergent genotypes and with high phenotypic means in future crosses should produce desirable recombinants for grain quality.

Abstract The objective of this work was to map QTL for agronomic traits in a Brazilian soybean population. For this, 207 F2:3 progenies from the cross CS3035PTA276-1-5-2 x UFVS2012 were genotyped and cultivated in Viçosa-MG, using randomized block design with three replications. QTL detection was carried out by linear regression and composite interval mapping. Thirty molecular markers linked to QTL were detected by linear regression for the total of nine agronomic traits. QTL for SWP (seed weight per plant), W100S (weight of 100 seeds), NPP (number of pods per plant), and NSP (number of seeds per plant) were detected by composite interval mapping. Four QTL with additive effect are promising for marker-assisted selection (MAS). Particularly, the markers Satt155 and Satt300 could be useful in simultaneous selection for greater SWP, NPP, and NSP.

RESUMO A baixa diversidade genética traz limitação ao melhoramento de plantas, pois genótipos semelhantes compartilham alelos em comum causando pouca complementaridade e baixo vigor , devido aos baixos níveis de heterozigosidade obtidos nos cruzamentos .Objetivou-se, com este trabalho, analisar o teor de óleo e a diversidade genética de genótipos de soja com base em regiões de QTL desta característica para a escolha de progenitores visando ao aumento no teor de óleo em soja. Vinte e dois genótipos com ampla variação no teor de óleo incluindo cultivares com altos teores foram cultivados em diferentes condições brasileiras e o teor de óleo nos grãos foi quantificado por espectrometria do infravermelho. Para estimar a diversidade genética foram analisados marcadores microssatélites selecionados com base em regiões de QTL para o teor de óleo em soja. Nestes estudos observou-se ampla variação quanto ao teor de óleo nos grãos e razoável diversidade genética entre os genótipos, sendo a PI181544 a mais divergente, seguida por Suprema. Os genótipos PI371610/Suprema e Suprema/CD01RR8384 mostraram distância genética e maiores teores de óleo nos grãos. Já as cultivares Suprema e CD01RR8384 tiveram os mais altos teores de óleo e se mostraram pouco relacionadas geneticamente. Estes genótipos são progenitores promissores para a seleção de alto teor de óleo em soja.

ABSTRACT The low genetic diversity brings limitation to breeding, because genetically similar genotypes share alleles in common, causing little complementarity and low vigor due to the low levels of heterozygosity in crosses. The objective of this work was to analyze the oil content and genetic diversity of soybean genotypes (Glycine max (L.) Merrill) based on QTL regions of this trait for choice of progenitors for increase in oil content. Twenty-two genotypes with wide variation in oil content, including cultivars with high oil contents, were cultivated in different Brazilian conditions and the oil content of the grains was quantified by infrared spectrometry. Microsatellite markers selected based on QTL regions for oil content in soybean were analyzed to estimate the genetic diversity. In these studies, a wide variation in oil content (17.28-23.01%) and a reasonable diversity among the genotypes were observed, being PI181544 the most divergent genotype, followed by Suprema. The genotypes PI371610/Suprema and Suprema/CD01RR8384 showed genetic distance and higher oil contents in the grains, while the cultivars Suprema and CD01RR8384 had the highest oil contents and proved to be little genetically related. These genotypes are promising progenitors for selection of high oil content in soybean.

Abstract Two retrotransposons from the superfamilies Copia and Gypsy named as Copia-LTR_SS and Gypsy-LTR_SS, respectively, were identified in the genomic bank of Sclerotinia sclerotiorum. These transposable elements (TEs) contained direct and preserved long terminal repeats (LTR). Domains related to codified regions for gag protein, integrase, reverse transcriptase and RNAse H were identified in Copia-LTR_SS, whereas in Gypsy-LTR_SS only domains for gag, reverse transcriptase and RNAse H were found. The abundance of identified LTR-Solo suggested possible genetic recombination events in the S. sclerotiorum genome. Furthermore, alignment of the sequences for LTR elements from each superfamily suggested the presence of a RIP (repeat-induced point mutation) silencing mechanism that may directly affect the evolution of this species.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre os parâmetros de divergência em regiões de QTLs e a variância genética em genótipos de soja, quanto aos teores de proteína e óleo nos grãos. Dois grupos de genótipos foram avaliados, em diferentes ambientes, quanto aos teores de proteína e óleo e genotipados com marcadores moleculares de regiões de QTLs. A partir de cada grupo, estabeleceram-se subgrupos por critérios pré-definidos e avaliou-se a relação entre os parâmetros, tendo-se comparado a divergência média e a variância genética entre os subgrupos. Os subgrupos foram definidos com base nos critérios de diferença em divergência média, homogeneidade e heterogeneidade nos subgrupos e proximidade em uma projeção tridimensional da matriz de distância. As percentagens de concordância entre maiores valores de divergência média e de variância genética para o total de subgrupos de cada grupo inicial foram de 72,5 e de 73,4%, respectivamente. Portanto, nestes genótipos, há relação positiva entre as estimativas de divergência em regiões de QTL e variância genética para os teores de proteína e de óleo dos grãos. As distâncias genéticas com base nos marcadores moleculares de regiões de QTLs são eficientes para a predição da variabilidade genética em genótipos de soja para os teores de proteína e de óleo dos grãos.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the relationship between the parameters of divergence on QTL regions and the genetic variance in soybean genotypes for protein and oil contents. Two groups of genotypes were evaluated for protein and oil contents in different environments, and genotyped with molecular markers of QTL regions. Subgroups were established by predefined criteria from each group, and the relationship between the parameters was evaluated by comparing mean divergence and genetic variance between the subgroups. The subgroups were defined based on the criteria of difference of mean divergence, homogeneity and heterogeneity in the subgroups, and proximity in a three-dimensional projection of the distance matrix. Percentage agreement between the greater values for mean divergence and genetic divergence for the subgroup total of each initial group was 72.5 and 73.4%, respectively. Therefore, there is a positive relationship between the estimates on QTL regions and genetic variance for protein and oil contents in grains in these genotypes. The genetic distances based on molecular markers of QTL regions are efficient to predict the genetic variability in soybean genotypes, for protein and oil contents.

A seleção assistida por marcadores (SAM) permite identificarlinhagens resistentes com base em alelos de marcadores genéticos ligados aocaráter, o que reduz o número de linhagens avaliados fenotipicamente, uma daslimitações ao desenvolvimento de cultivares resistentes ao nematoide de cistoda soja (NCS). Neste trabalho objetivou-se avaliar a eficiência demicrossatélites próximos a QTLs de resistência ao NCS, nos grupos de ligação (GL) G e A2 da soja, na seleção de genótipos resistentes em populaçõesoriginadas do cruzamento entre as cultivares Vmax e CD201. O QTL do GL A2 nãofoi detectado em 'Vmax' (derivada da PI 88788). A SAM por microssatélites do GLG foi eficiente na seleção de famílias F6:7 resistentes emoderadamente resistentes à raça 3 do NCS. Os microssatélites Sat_168, Satt309e Sat_141 apresentaram eficiência de seleção maior que 93%.

Resistant lines can be identified by marker-assisted selection(MAS), based on alleles of genetic markers linked to the resistance trait. This reduces the number of phenotypically evaluated lines, one of the limitations in the development of cultivars with resistance to soybean cyst nematode (SCN).This study evaluated the efficiency of microsatellites near quantitative traitloci (QTL) for SCN resistance, in the linkage groups (LG) G and A2 of soybean, for the selection of resistant genotypes in populations originated from crosses between the cultivars Vmax and CD201. The QTL of LG A2 was not detected in 'Vmax' (derived from PI 88788). In MAS, the microsatellites of LG G were efficient in selecting F6:7 families with resistance and moderate resistance to SCN race 3. The selection efficiency of the microsatellites Sat_168, Satt309 and Sat_141 was greater than 93%.

O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio de análises biométricas, os genitores parentais de soja mais estáveis, com maior teor de óleo ou de proteína, cultivados em diferentes épocas e localidades do Estado de Minas Gerais. Quarenta e nove genótipos foram avaliados nos municípios de Viçosa, Visconde do Rio Branco e São Gotardo, em Minas Gerais, de 2009 a 2011. Os conteúdos de proteína e óleo foram analisados por espectrometria no infravermelho, com uso de analisador FT-NIR. Os efeitos de genótipo, ambiente e da interação genótipo x ambiente foram significativos. O genótipo de soja BARC-8 é o melhor genitor para o aumento no teor proteico das progênies, seguido por BR 8014887 e CS 3032PTA276-3-4. A seleção para alto teor de óleo é mais eficiente quando os cruzamentos envolvem os genótipos Suprema, CD 01RR8384 e A7002, que apresentam altos valores de média fenotípica, adaptabilidade ampla e maior estabilidade frente à variação ambiental.

The objective of this work was to identify by biometric analyses the most stable soybean parents, with higher oil or protein contents, cultivated at different seasons and locations of the state of Minas Gerais, Brazil. Forty-nine genotypes were evaluated in the municipalities of Viçosa, Visconde do Rio Branco, and São Gotardo, in the state of Minas Gerais, from 2009 to 2011. Protein and oil contents were analyzed by infrared spectrometry using a FT-NIR analyzer. The effects of genotype, environment, and genotype x environment interaction were significant. The BARC-8 soybean genotype is the best parent to increase protein contents in the progenies, followed by BR 8014887 and CS 3032PTA276-3-4. Selection for high oil content is more efficient when the crossings involve the Suprema, CD 01RR8384, and A7002 genotypes, which show high mean phenotypic values, wide adaptability, and greater stability to environmental variation.

O objetivo deste trabalho foi identificar SNPs em genes associados ao conteúdo de ácidos graxos em soja e implementar a metodologia "high resolution melting" (HRM) para genotipagem desses SNPs. Os iniciadores HRM foram desenhados para discriminar os alelos SNPs em duas populações de mapeamento (RILs e F2) e seguiram o padrão esperado de segregação. Os SNPs do gene ABI associaram-se significativamente ao conteúdo de ácido esteárico (R² = 12,14), e os do gene FAD3B, aos conteúdos de ácido oleico (R² = 14,69) e linolênico (R² = 10,62). A técnica de genotipagem dos SNPs por HRM é eficiente na discriminação das classes genotípicas.

The objective of this work was to identify SNPs in genes associated with fatty acid content in soybean and to implement the high resolution melting (HRM) technique for SNP genotyping. HRM primers were designed to discriminate SNP alleles in two mapping populations (RILs and F2) and followed the expected pattern of segregation. The ABI gene SNPs were significantly associated with stearic acid content (R² = 12.14), and the ones from the FAD3B gene, with oleic (R² = 14.69) and linolenic acid (R² = 10.62) contents. The technique of genotyping SNPs by HRM is efficient to discriminate genotype classes.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a associação de marcadores microssatélites localizados próximos a locos de caracteres quantitativos (QTL) descritos na literatura, com os teores de óleo e proteína de genótipos de soja cultivados no Brasil. Quarenta e nove genótipos de soja foram avaliados em Viçosa, MG (12/2009); Visconde do Rio Branco, MG (2/2010); e São Gotardo, MG (2/2010 e 10/2011). Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. Os teores de óleo e proteína foram determinados por espectrometria do infravermelho. Foi observada ampla variabilidade genética para esses teores. Dos 65 marcadores microssatélites testados, 35 apresentaram associação significativa com pelo menos um dos teores, mas poucos foram consistentes com a mudança de ambiente. Ao se levar em conta a consistência da associação em todos os ambientes, os marcadores Satt239, Satt384 e Satt562 destacam-se para a seleção assistida quanto aos teores de óleo e de proteína, enquanto o Satt310 destaca-se para seleção quanto ao teor de óleo, e o Satt567, quanto ao de proteína.

The objective of this work was to evaluate the association of microsatellite markers located close to quantitative trait loci (QTL) described in the literature, with contents of oil and protein soybean genotypes cultivated in Brazil. Forty-nine soybean genotypes were evaluated in Viçosa, MG (12/2009), Visconde do Rio Branco, MG (2/2010), and São Gotardo, MG (2/2010 and 10/2011). A randomized complete block design, with three replicates, was used. The oil and protein contents were determined by infrared spectroscopy. A high genetic variability was observed for oil and protein contents. Among the 65 tested microsatellite markers, 35 showed significant association with at least one of these contents, but few of them were consistent with the change of environment. Considering the consistency of the association in all environments, the markers Satt239, Satt384, and Satt562 stand out for assisted selection as to oil and protein contents, whereas Satt310 stands out for the selection as to oil content, and Satt567, as to protein content.

O objetivo deste trabalho foi validar a associação de marcadores moleculares do tipo "single nucleotide polymorphism" (SNP) para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C com o conteúdo de ácido linolênico (18:3) em sementes de soja e analisar a influência dos parâmetros genéticos destes marcadores nesta característica. Foram genotipadas 185 progênies F2 derivadas do cruzamento entre A29 (mutante para os três genes FAD3, 1% de 18:3) e Tucunaré (genótipo selvagem, 11% de 18:3). Os marcadores moleculares para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C explicaram a variação do conteúdo de 18:3 nas populações segregantes F2 e F2:3. Além disso, as substituições alélicas no loco FAD3A proporcionam maiores variações no conteúdo de 18:3 que as substituições nos outros dois locos.

The objective of this work was to validate the association of single nucleotide polymorphism (SNP) markers for the genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C with the linolenic acid content (18:3) in soybean seeds and to analyze the influence of the genetic parameters of these markers on this trait. One hundred and eighty‑five F2 progenies derived from a cross between A29 (mutant for the three FAD3 genes, 1% 18:3 content) and Tucunaré (wild‑type genotype, 11% 18:3 content) were genotyped. The molecular markers for genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C explained the variations in 18:3 content of the F2 and F2:3 segregating populations. In addition, allelic substitutions in the FAD3A locus provide greater variations in 18:3 content than substitutions in the other two loci.

O objetivo deste trabalho foi padronizar um método semi‑automatizado para genotipagem de soja, baseado na metodologia de iniciadores com sequências de cauda universal (PSCU), e compará‑lo ao método de genotipagem convencional de eletroforese em gel de poliacrilamida. Trinta cultivares de soja foram caracterizadas genotipicamente por ambos os métodos, com o uso de 13 locos microssatélites. Para o método PSCU, o número de alelos (NA) foi de 50 (2-7 por marcador) e o conteúdo de informação polimórfica (PIC) variou de 0,40 a 0,74. Para o método convencional, o NA foi de 38 (2-5 por marcador) e o PIC variou de 0,39 a 0,67. As matrizes de dissimilaridade genética obtidas pelos dois métodos apresentaram alta correlação entre si (0,8026), e os grupos formados foram coerentes com dados fenotípicos utilizados para o registro varietal. Os 13 marcadores permitiram a distinção de todas as cultivares analisadas. O baixo custo do método PSCU, associado a sua alta acurácia, torna‑o ideal para a caracterização de cultivares de soja e a determinação de pureza genética.

The objective of this work was to standardize a semiautomated method for genotyping soybean, based on universal tail sequence primers (UTSP), and to compare it with the conventional genotyping method that uses electrophoresis in polyacrylamide gels. Thirty soybean cultivars were genotypically characterized by both methods, using 13 microsatellite loci. For the UTSP method, the number of alleles (NA) was 50 (2-7 per marker) and the polymorphic information content (PIC) ranged from 0.40 to 0.74. For the conventional method, the NA was 38 (2-5 per marker) and the PIC varied from 0.39 to 0.67. The genetic dissimilarity matrices obtained by the two methods were highly correlated with each other (0.8026), and the formed groups were coherent with the phenotypic data used for varietal registration. The 13 markers allowed the distinction of all analyzed cultivars. The low cost of the UTSP method, associated with its high accuracy, makes it ideal for the characterization of soybean cultivars and for the determination of genetic purity.

O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de enzimas marcadoras, a indução de resistência à ferrugem-asiática-da-soja em genótipos de soja contrastantes quanto à suscetibilidade a Phakopsora pachyrhizi. Aproteína total e as atividades de cinco enzimas marcadoras da indução de resistência (lipoxigenases, peroxidases, fenilalanina amônia-liase, quitinases e β-1, 3-glucanases) foram avaliadas em extratos de folhas de plantas de soja dos genótipos Embrapa 48 (suscetível) e PI 561356 (resistente), submetidas à inoculação ou não com o patógeno. Foram observadas respostas de defesa discrepantes entre os dois genótipos e entre os tempos de coleta (12, 72 e 168 horas após inoculação). A resposta de indução dessas enzimas assemelha-se à defesa bifásica, para Embrapa 48, e é consistente com o observado para outros patossistemas. No entanto, o genótipo PI 561356 respondeu com diminuição da concentração de proteína total e das atividades enzimáticas, o que indica redução do metabolismo geral das plantas infectadas. Há um importante mecanismo de resistência do genótipo PI 561356, ainda não relatado, embasado em vias que envolvem essas enzimas marcadoras e em mecanismos que utilizam menor concentração de proteínas, como os de via metabólica de resposta em cascata.

The objective of this work was to evaluate induced resistance to Asian soybean rust by means of enzyme activities in soybean genotypes contrasting as to their susceptibility to Phakopsora pachyrhizi. Total protein and the activities of five induced resistance marker enzymes (lipoxygenases, peroxidases, phenylalanine ammonia-lyase, chitinases and β-1, 3-glucanases) were evaluated in leaf extracts of soybean plants of the genotypes Embrapa 48 (susceptible) and PI 561356 (resistant), inoculated or not with the pathogen. Discrepant defense responses were obtained between the two genotypes and among the leaf harvest times (12, 72, and 168 hours after inoculation). The induction response of these enzymes resembles the biphasic defense in Embrapa 48 and is consistent with that observed in other pathological systems. However, the genotype PI 561356 responded with a decrease in total protein concentration and in enzymatic activities, indicating a general reduction in the metabolism of the infected plants. There is an important mechanism of resistance for the genotype PI 561356, not yet reported, which is grounded on the metabolic ways involving these induced resistance marker enzymes and on the mechanisms that use lower concentrations of total protein, such as the ones with metabolic pathways in response cascade.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do silício (Si) no processo infeccioso de Phakopsora pachyrhizi em folíolos de soja cultivada em solução nutritiva com ou sem Si. Observações realizadas sob microscópio de luz e microscópio eletrônico de varredura indicaram que, nos folíolos das plantas supridas com Si, as urédias foram menores e em menor número. Houve redução de 27, 23 e 60% no número de lesões, urédias fechadas e urédias abertas, respectivamente, nos folíolos das plantas com Si. Plantas de soja supridas com Si apresentam redução nos sintomas da ferrugem-asiática-da-soja.

The objective of this work was to evaluate the effect of silicon (Si) on the infection process of Phakopsora pachyrhizi in leaflets of soybean plants grown in nutrient solution with or without Si. Observations done with light microscope and scanning electron microscope indicated that, in leaflets of plants supplied with Si, uredia were smaller and fewer in number. There were reductions of 27, 23 and 60% in the number of lesions, closed uredia and open uredia, respectively, in leaflets of plants with Si. Soybean plants supplied with Si show reduction in Asian soybean rust symptoms.