ABSTRACT: Stylosanthes capitata Vogel and Stylosanthes macrocephala M.B.Ferreira & Sousa Costa are two forage leguminous species of agronomic importance for animal husbandry in tropical environments. The physical mixture of both species (80 % S. capitata and 20 % S. macrocephala) comprises the commercial cultivar “Estilosantes Campo Grande”. However, proximity of fields for seed production may contaminate seed lots, compromising seeds quality. The combined use of dominant and co-dominant molecular markers is an appropriate strategy to certificate genetic purity and perform diversity studies of cultivars. In this research, a set of ISSR (Inter-Simple Sequence Repeat polymorphic DNA) and SSR (Simple Sequence Repeat polymorphic DNA) molecular markers were standardized to characterize S. capitata and S. macrocephala species and evaluate the genetic purity of commercial samples. Four ISSR markers (UBC 2, 864, 885, 886) and SSR marker SC18-01 G4B showed precise species-specific electrophoretic fingerprints for both species. Electrophoretic patterns of ISSR molecular markers should be displayed first to confirm the sample identification. The structure analysis showed that the less contaminated sample was S. capitata with 97 % of its genetic composition assigned to a single genetic cluster vs. 95 % for S. macrocephala. S. capitata has greater genetic diversity (ISSRHe:0.292; SSRHe:0.57) than S. macrocephala (ISSRHe:0.285; SSRHe:0.16); however, this difference was only significant with SSR molecular markers. As these genetic resources have considerable ecological, agronomic and economic importance, tools for accurate species identification and genetic studies are essential for further seed multiplication, as well as for improvement and conservation of cultivars.

O objetivo deste trabalho foi investigar a taxa de imigração e a distância de dispersão de pólen e sementes em uma pequena população fragmentada de Copaifera langsdorffii Desf., com base no polimorfismo de oito locos microssatélites. Foram mapeadas e genotipadas todas as 47 árvores adultas e 65 subadultas existentes no fragmento. Adultos tinham um total número menor de alelos (142) do que subadultos (164), sendo 20 alelos exclusivos aos adultos e 41 aos subadultos. Adultos tinham significativamente menor diversidade genética e maior endogamia (Â = 17,75 ± 0,51; Âe = 8,97 ± 0,27; ^F = 0,191 ± 0,017) do que subadultos (Â = 20,5 ± 0,65; Âe = 10,86 ± 0,29; ^F = 0,119 ± 0,013). O poder de exclusão do primeiro parente foi alto para o conjunto de locos nos adultos (P1º Parente = 0,9994), mostrando que estes oito locos microssatélites têm alto poder de resolver testes de parentescos. Dos 65 subadultos, foi encontrado o parental materno para 12 e o materno e paterno para apenas dois indivíduos, o que indica uma taxa de imigração de sementes e pólen na população de 81% (m sementes) e 97% (m pólen), respectivamente. Estes resultados sugerem uma alta taxa de fluxo gênico no passado. A distância média de dispersão de sementes foi de 38,4 m. Os resultados evidenciam que a população apresenta altos níveis de diversidade genética, devido a uma intensa taxa de imigração de sementes e pólen.

The aim of this work was to study the seed and pollen immigration rate and dispersal distance in a Copaifera langsdorffii Desf. small population fragment, based on the polymorphism at eight microsatellite loci. All 47 adult trees and 65 subadults found in the fragment were mapped and genotyped. Adults had a lower total number of alleles per locus (142) than subadults (164). A total of 20 alleles were exclusive to adults and 41 to subadults. Adults had significantly lower genetic diversity and higher inbreeding (Â = 17.75 ± 0.51; Âe = 8.97 ± 0.27; ^F = 0.191 ± 0.017) than subadults (Â = 20.5 ± 0.65; Âe = 10.86 ± 0.29; ^F = 0.119 ± 0.013). The probability of exclusion of the first parent overall loci was high (P1º Parente = 0.9994), showing that the eight microsatellite loci have high power to resolve paternity tests. From the 65 subadults, the maternal parent could be identified for 12 and both maternal and paternal parents for only two individuals, indicating a pollen and seed immigration of 81% (m sementes) and 97% (m pólen), respectively. These results evidenced a high rate of gene flow in the past. The mean distance of seed dispersal was 38.4 m, and nearly 58% of seeds were dispersed up to 30 m. The results evidence that the population present high levels of genetic diversity, due to high seed and pollen immigration that occurred in the past.

Twelve microsatellite loci previously developed in the tropical tree Cariniana estrellensis were genetically characterized in Cariniana legalis. Polymorphisms were assessed in 28 C. legalis individuals found between the Pardo and Mogi-Guaçu River basins in the state of São Paulo, Brazil. Of the 12 loci, 10 were polymorphic and exhibited Mendelian inheritance. The allelic richness at each locus ranged from 2-11, with an average of 7 alleles per locus, and the expected heterozygosity ranged from 0.07-0.88. These loci showed a high probability of paternity exclusion. The characteristics of these heterologous microsatellite markers indicate that they are suitable tools for investigating questions concerning population genetics in C. legalis.

Este trabalho teve como objetivo otimizar um protocolo econômico, rápido e eficaz de minipreparação de DNA genômico, para as espécies florestais Copaifera langsdorffii (Óleo de Copaíba), Hymenaea courbaril (Jatobá), Eugenia uniflora (Pitanga), Tabebuia roseo alba (Ipê Branco) e Cariniana estrellensis (Jequitibá Branco). Este método é uma adaptação da técnica de extração CTAB de Doyle e Doyle (1990), o qual consiste principalmente na adição de PVP para eliminar polifenoles, somente uma etapa de extração com clorofórmio-álcool isoamílico e a adição da RNase A imediatamente após a extração com clorofórmio. O método também dispensa o uso de nitrogênio líquido, o uso do fenol e a adição de proteinase K. Os DNAs das espécies florestais extraídos apresentaram alto rendimento e boa qualidade, com rendimento de 25.7 a 42.1 µg de DNA a partir de 100 mg de tecido foliar congelado. Com este protocolo, em apenas 1 dia de trabalho, uma pessoa pode completar o isolamento do DNA de aproximadamente 50 amostras de folhas (dependendo da capacidade da centrífuga). O DNA obtido pode ser usado para métodos de análise baseados em PCR (SSR e RAPD).

An efficient and rapid DNA minipreparation modified method for frozen samples was developed for five tropical tree species: Copaifera langsdorffii, Hymenaea courbaril, Eugenia uniflora, Tabebuia roseo alba and Cariniana estrellensis. This procedure that dispenses the use of liquid nitrogen, phenol and the addition of proteinase K, is an adaptation of the CTAB-based DNA extraction method. The modifications included the use of PVP to eliminate the polyphenols, only one chloroform-isoamyl alcohol step and the addition of RNase immediately after extraction with chloroform. The yields of the DNA samples ranged from 25.7 to 42.1 µg from 100 mg leaf tissue. The DNA samples extracted by this method were successfully used for PCR (SSR and RAPD) analyses in these five and other twelve tropical tree species.

Microsatellite markers were transferred and characterized for two Neotropical fig tree species, Ficus citrifolia and Ficus eximia. Our study demonstrated that microsatellite markers developed from different subgenera of Ficus can be transferred to related species. In the present case, 12 of the 15 primer pairs tested (80%) were successfully transferred to both of the above species. Eleven loci were polymorphic when tested across 60 F. citrifolia and 60 F. eximia individuals. For F. citrifolia, there were 4 to 15 alleles per locus, whereas expected heterozygosities ranged from 0.31 to 0.91. In the case of F. eximia, this was 2 to 12 alleles per locus and expected heterozygosities from 0.42 to 0.87.

A transferência de alelos de resistência a doenças em plantas pode ser facilitada pelo uso de marcadores moleculares do DNA. Se proximamente ligados a alelos de resistência, eles podem ser usados na seleção assistida por marcadores (S.A.M.). Uma aplicação concreta dos marcadores na S.A.M. é durante o processo de piramidação de alelos de resistência. Por meio da S.A.M., em três gerações de retrocruzamento, o Programa de Melhoramento do Feijoeiro do BIOAGRO, Universidade Federal de Viçosa (Minas Gerais, Brasil), obteve linhagens de feijoeiro (Phaseolus vulgaris) com características fenotípicas similares às da cultivar Rudá (recorrente), contendo alelos de resistência à antracnose, ferrugem e mancha-angular. No momento, sementes das linhagens RC3F4, homozigotas para os locos de resistência estão sendo multiplicadas para serem submetidas a inoculações com os patógenos de interesse e a testes agronômicos. O Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja do BIOAGRO vem usando marcadores moleculares para identificar "quantitative trait loci" (QTLs) associados à resistência ao nematóide de cisto da soja (NCS). Foram identificados dois marcadores microssatélites (Satt038 e Satt163) flanquendo o alelo de resistência rhg1 e também marcadores ligados a um QTL que confere resistência à raça 14 do NCS. Esse QTL explica mais de 40% da resistência da soja (Glycine max) cultivar Hartwig, uma das principais fontes de resistência ao NCS. A S.A.M. é uma realidade em diversos programas de melhoramento no mundo inteiro que visam ao desenvolvimento de cultivares resistentes a doenças. O seu uso efetivo no melhoramento depende de uma maior sintonia entre o melhorista e o biólogo molecular de plantas.

Transfer of disease resistance alleles in plants can be expedited by the use of DNA molecular markers. If the markers are tightly linked to the resistance alleles they can be used for marker assisted selection (M.A.S.). One effective use of M.A.S. is found in the process of pyramiding resistance alleles. By using M.A.S., in three backcross generations, the Bean Breeding Program of BIOAGRO, Federal University of Viçosa (Minas Gerais, Brazil), has obtained bean (Phaseolus vulgaris) lines phenotypically similar to cultivar Rudá (recurrent) and resistant to anthracnose, rust and angular leaf spot. Seeds of BC3F4 lines currently are being multiplied to undergo inoculation with specific pathogens and agronomic performance tests. The Soybean Quality Breeding program of BIOAGRO used molecular markers to identify quantitative trait loci (QTLs) associated with resistance to soybean cyst nematode (SCN). Two microsattelite markers (Satt038 and Satt163) flanking the allele rhg1 were identified. Markers linked to a QTL that confers resistance to SCN race 14 were also identified. This QTL explains more than 40% of the resistance present in soybean (Glycine max) cultivar Hartwig, one of the most import resistance sources for SCN. The use of M.A.S. is a reality in several breeding programs around the that are trying to develop disease resistant cultivars. The effective use of this tool depends on a greater understanding between the breeder and the plant molecular biologist.

Diversidade genética é um pré-requisito em qualquer tipo de programa de melhoramento. No entanto, os melhoristas tendem a se concentrar em alguns genótipos que reúnem características de interesse e estes são usados em diversos programas de melhoramento. Os programas de melhoramento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) não são diferentes quanto a esse aspecto. Visando o estudo da variabilidade genética, 21 cultivares-elite dos Ensaios Regionais de Feijão coordenados pela Embrapa Arroz e Feijão, foram caracterizados com marcadores moleculares Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Também, os pedigrees dos 21 cultivares elite foram pesquisados com o objetivo de estudar os progenitores usados no seu desenvolvimento. Baseado nos dados de distância genética, um gráfico de dispersão foi construído e três grupos foram identificados: 1) grupo I, formado pelas linhas 1, 9 e 10, com baixa diversidade genética entre si (0,00 a 0,06), originadas de 11 progenitores de origem Mesoamericana; 2) grupo II, formado por 17 linhagens com distâncias genéticas variando de 0,03 a 0,33, originadas de 50 progenitores, a maioria de origem Mesoamericana; e, 3) grupo III, formado pelo cultivar PR 93201472 (linhagem 21), que tem os cultivares 'Pompadour' (origem Andina) e 'Irai' (origem desconhecida) como seus progenitores. As distâncias genéticas entre PR 93201472 e os outros 20 cultivares variaram entre 0,68 e 0,93. De acordo com seus pedigrees, os cultivares 'Carioca', 'Cornell 49-242', 'Jamapa', 'Tlalnepantla 64', 'Tara' e 'Veranic 2', todos de origem Mesoamericana, foram os progenitores mais empregados na geração das linhagens do grupo II.

Genetic diversity is essential for any breeding program. However, breeders tend to concentrate on specific genotypes, which combine traits of interest and may be used as progenitors in several breeding programs. Common bean (Phaseolus vulgaris L.) breeding programs are not different in this sense. In this study, the genetic diversity of 21 common bean elite lines from the Bean Regional Trials conducted by the Embrapa Rice and Bean Research Center was evaluated using the Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) and pedigree analyses. Based on genetic dissimilarity, three groups were defined: group I - lines 1, 9 and 10, with low genetic distances among them (0.00 to 0.06), originated from 11 Mesoamerican parents; group II - 17 lines with genetic distances ranging from 0.03 to 0.33, originated from 50 parents (mostly Mesoamerican); and group III - line 21 (PR 93201472), which parents are the Andean cultivar 'Pompadour' and the cultivar 'Irai' (unknown origin). The genetic distances between line 21 and the lines of the other two groups varied from 0.68 to 0.93. Pedigree analyses demonstrated that cultivars 'Carioca', 'Cornell 49-242', 'Jamapa', 'Tlalnepantla 64', 'Tara' and 'Veranic 2', all of Mesoamerican origin, were the most widely used parents for developing lines present in group II.

A antracnose do feijoeiro, causada por Colletotrichum lindemuthianum, é uma doença que ocasiona severas perdas, estando amplamente distribuída no Brasil. Trabalhos anteriores têm demonstrado que o cultivar AB 136, possuidor do gene Co-6, é uma importante fonte de resistência à antracnose no Brasil, uma vez que todos os patótipos identificados no país até o momento são incompatíveis com esse cultivar. O objetivo deste trabalho foi identificar um marcador RAPD ligado ao gene de resistência Co-6 presente no cultivar AB 136. Para este fim, foi utilizada uma população do cruzamento entre o progenitor Rudá, suscetível à raça 89 de C. lindemuthianum, e o cultivar AB 136. Nas populações F2 e F3 deste cruzamento observou-se uma segregação de 3 plantas resistentes para 1 suscetível, e 1 planta homozigota para 2 heterozigotas, respectivamente, sugerindo que a resistência é determinada pela ação de um único gene. Na população F2, foi identificado um marcador, de aproximadamente 940 pb (OPAZ20), ligado em fase de acoplamento a 7,1 cM do gene Co-6. Este marcador está sendo utilizado em nosso programa de melhoramento para desenvolver cultivares de feijoeiro derivados de Rudá resistentes à antracnose e adaptados ao Brasil Central.

The pathogenic variability of the fungus Colletotrichum lindemuthianum represents an obstacle for the creation of resistant common bean (Phaseolus vulgaris L.) varieties. Gene pyramiding is an alternative strategy for the development of varieties with durable resistance. RAPD markers have been proposed as a means to facilitate pyramiding of resistance genes without the need for multiple inoculations of the pathogens. The main aims of this work were to define the inheritance pattern of resistance present in common bean cultivar AB 136 in segregating populations derived from crosses with cultivar Rudá (susceptible to most C. lindemuthianum races) and to identify RAPD markers linked to anthracnose resistance. The two progenitors, populations F1 and F2, F2:3 families and backcross-derived plants were inoculated with race 89 of C. lindemuthianum under environmentally controlled greenhouse conditions. The results indicate that a single dominant gene, Co-6, controls common bean resistance to this race, giving a segregation ratio between resistant and susceptible plants of 3:1 in the F2, 1:0 in the backcrosses to AB 136 and 1:1 in the backcross to Rudá. The segregation ratio of F2:3 families derived from F2 resistant plants was 1:2 (homozygous to heterozygous resistant). Molecular marker analyses in the F2 population identified a DNA band of approximately 940 base pairs (OPAZ20(940)), linked in coupling phase at 7.1 cM of the Co-6 gene. This marker is being used in our backcross breeding program to develop Rudá-derived common bean cultivars resistant to anthracnose and adapted to central Brazil.

Colletotrichum lindemuthianum (Sacc. & Magn.) Scrib., agente causal da antracnose do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.), possui alto nível de diversidade de virulência, o que explica o elevado número de patótipos existentes. A partir de trabalhos anteriores sobre a classificação binária de 25 raças identificadas no Brasil e sua relação com agrupamentos RAPD, foi possível construir um modelo de evolução de tais raças. As raças 8 e 64, que foram compatíveis com os cultivares Cornell 49-242 (gene Are) e México 222 (gene México I), se apresentam como possíveis origens de duas importantes rotas de evolução. Inferências de raças ainda não detectadas no Brasil puderam ser feitas.

Colletotrichum lindemuthianum, the causal agent of anthracnose in the common bean (Phaseolus vulgaris L.), displays a high level of virulence diversity, which explains the large number of existing pathotypes. Several lines of evidence indicate that such diversity is, at least in part, due to plant and pathogen co-evolution. A co-evolution model based on the binary classification of 25 races identified in Brazil by inoculation of differential cultivars and random amplified polymorphic DNA (RAPD) data is proposed. In this model, races 8 and 64 that infected bean cultivar Cornell 49-242 (Are gene) and Mexico 222 (Mexico I gene) are considered to be sources of two important evolutionary routes. Inferences about undescribed races from Brazil could be made.