A tolerância ao frio nos estádios iniciais de desenvolvimento do arroz (Oryza sativa L.) é uma característica altamente desejável para incorporar em cultivares do Rio Grande do Sul (RS), porém a seleção para esta característica deve ser feita sob condições de temperatura controlada, o que limita o número de linhas que pode ser avaliada. O conhecimento da herança desta característica é importante para definir estratégias de melhoramento genético, assim o objetivo do presente trabalho é estudar a base genética da tolerância ao frio no estádio vegetativo do arroz. Seis genótipos com reações contrastantes de tolerância ao frio foram cruzados num esquema dialélico sem os recíprocos. Os genitores e as gerações F1 e F2 foram cultivados em casa-de-vegetação até o estádio V4, quando foram submetidos a 10°C por dez dias e avaliados quanto à sobrevivência de plantas após sete dias de recuperação sob temperatura normal. Os resultados obtidos pela análise dialélica da geração F1 indicaram significância tanto dos efeitos aditivos quanto não-aditivos, mas a capacidade geral de combinação foi mais importante. A avaliação da geração F2 revelou uma herança oligogênica com um ou dois alelos dominantes responsáveis pela tolerância ao frio nos genitores tolerantes e dois genes complementares com alelos recessivos segregando nos cruzamentos envolvendo genótipos sensíveis e intermediários.

Rice (Oryza sativa L.) cold tolerance at the initial stages of development is a highly desirable trait to be incorporated into the state of Rio Grande do Sul, Brazil, cultivars, but selection for this trait must be performed under controlled temperature conditions, which limits the number of lines that can be evaluated. Knowledge of the inheritance of this trait is important to define breeding strategies. So the aim of this paper was to study the genetic basis of rice cold tolerance at the vegetative stage. Six genotypes with constrasting cold tolerance reactions were crossed in a diallel scheme without the reciprocals. The parents and the F1 and F2 generations were cultivated in a greenhouse until the V4 stage, when they were submitted to 10°C for ten days and evaluated for plant survival after seven days of recovery under normal temperature. The results obtained by the diallel analysis of the F1 generation indicated significance of both additive and non-additive effects, but the general combining ability was more important. The evaluation of the F2 generation revealed oligogenic inheritance with one or two dominant alleles responsible for cold tolerance in the cold tolerant parents and two complementary genes with recessive alleles segregating in the crosses involving sensitive and intermediate genotypes.

Rice is a tropical plant, so cold temperature may be detrimental to its development, depending on the genotype and environmental conditions. Degree of lipid unsaturation has been related to cold tolerance due to its effect on membrane stability. So, the aim of this study was to characterize the fatty acid composition and its alterations due to cold temperature in rice genotypes of diversified origin. Forty-four rice genotypes at the V4 stage were submitted to two temperature conditions: 10°C and 28°C for two days and after this they had their leaves collected for lipid extraction and quantification. Control plants were allowed to regrow until presenting four leaves fully expanded and then were subjected to 10°C for ten days for cold tolerance evaluation. Plant survival was measured seven days after recovery at 28°C and the genotypes were grouped in three cold tolerance classes: tolerant, intermediate and sensitive. These classes differed for total saturated and unsaturated fatty acids only under the cold temperature treatment. Further analysis of the more abundant fatty acids: linoleic, linolenic and palmitic, showed that the two last ones differed between tolerant and sensitive genotypes. Linolenic acid increased after cold exposure in cold tolerant genotypes while palmitic acid decreased, and an opposite behavior was found in the cold sensitive genotypes. These evidences indicate that these fatty acids are potential molecular markers useful for breeding programs as well as for future basic studies on cold tolerance in rice.

A exerção incompleta da panícula é um dos sintomas de dano por frio no estádio reprodutivo da planta de arroz (Oryza sativa L.), o qual prejudica o rendimento de grãos e aumenta a incidência de doenças. Devido a isso, a exerção da panícula é um bom indicador da tolerância ao frio sob condições de campo ao invés da esterilidade de espiguetas, que também pode ser afetada por outros fatores climáticos. Este trabalho objetivou estudar a variabilidade do grau de exerção da panícula de arroz sob as condições ambientais do sul do Brasil e determinar a herança e herdabilidade desta característica. Quatro genótipos de arroz com diferentes reações à temperatura baixa no período reprodutivo foram cruzados e avaliados a campo, juntamente com a geração F2, quanto ao grau de exerção da panícula e fertilidade de espiguetas. Houve variabilidade entre os genótipos para exerção da panícula. A geração F2 apresentou distribuição contínua e segregação transgressiva na direção da exerção incompleta, indicando que os genes para exerção da panícula devem estar distribuídos complementarmente entre os genitores. A herdabilidade foi moderada, portanto seleção para exerção completa da panícula é recomendada em gerações avançadas.

Incomplete panicle exsertion is one of the symptoms of cold injury at the reproductive stage of the rice plant (Oryza sativa L.), which damages grain yield and raises disease incidence. For this reason, panicle exsertion is a better indicator of cold tolerance under field conditions than spikelet sterility, which may also be affected by other climatic factors. This work studies the variability of degree of panicle exsertion in rice, under the Southern Brazilian environmental conditions and determines the inheritance and heritability of this trait. Four rice genotypes of different cool temperature reactions at the reproductive stage were crossed and field evaluated, with the F2 generation, in relation to the degree of panicle exsertion and spikelet fertility. There was variability among the genotypes for panicle exsertion. The F2 generation of the crosses presented continuous distribution and transgressive segregation towards incomplete exsertion, indicating that genes controlling this trait may be complementary distributed between the parents. Heritability was moderate, so selection for complete panicle exsertion should be applied in advanced generations.

As temperaturas baixas que ocorrem durante o cultivo do arroz na Região Sul do Brasil causam prejuízos ao rendimento e à qualidade dos grãos de arroz. Genótipos tolerantes a baixas temperaturas seriam uma alternativa para minimizar tais prejuízos. Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a tolerância ao frio em famílias mutantes de arroz (geração M4) nos períodos, vegetativo e reprodutivo, como forma de identificação de variabilidade genética para o caráter. Para a avaliação das famílias mutantes quanto à tolerância ao frio, no período vegetativo, foram utilizadas 10 sementes de cada família colocadas em bandejas celuladas, sendo as plântulas mantidas em casa de vegetação à temperatura de 13 ºC por 10 dias em sala climatizada, com fotoperíodo de 12 horas. A avaliação do período reprodutivo consistiu na aplicação de frio na antese, sendo caracterizada por um estresse de 15 ºC por sete dias. Pelos resultados verificou-se que no período vegetativo, seis famílias tiveram 0-20% de redução na estatura, com um elevado grau de tolerância. Para o período reprodutivo não foram encontradas famílias com tolerância superior à testemunha diamante.

Low temperatures that occur during the cultivation of rice in the Southern region of Brazil cause reductions in to the yield and quality of the rice grain. Genotypes tolerant to low temperatures would be an alternative to minimize these problems. In the present work cold tolerance was evaluated in rice families (M4 generation) in the vegetative and reproductive phases, in order to identify possible genetic variability. For the evaluation in the vegetative stage, 10 seeds from each family were placed in cell trays and kept at 13 ºC for 10 days in controlled chamber with 12 hour day light. The evaluation at the reproductive stage consisted of the application of low temperature at anthesis, by a stress of 15 ºC for 7 days. The results suggest that in the vegetative phase, 6 families presented 0-20% reduction in stature, showing a high degree of tolerance. For the reproductive phase there were no families showing higher tolerance than the tolerant control.

A tolerância do arroz (Oryza sativa L.) ao frio no período reprodutivo é importante para garantir alto rendimento em ambientes com temperatura baixa. No entanto, a seleção em condições de campo não permite identificar fontes adequadas de tolerância e limita a seleção de linhas segregantes devido à temperatura variável. Este trabalho teve por objetivo definir uma metodologia capaz de distinguir genótipos de arroz quanto à sua tolerância ao frio no período reprodutivo quando avaliados sob temperatura controlada. O efeito do frio foi investigado em seis genótipos de arroz submetidos a 17°C por períodos variáveis de tempo (três, cinco, sete e dez dias) em dois estádios do período reprodutivo (microsporogênese e antese). A tolerância ao frio foi avaliada por meio da porcentagem de redução na exerção da panícula e na fertilidade de espiguetas. O resultados indicaram que avaliar a tolerância ao frio por meio da redução na exerção da panícula não permitiu separar genótipos tolerantes ao frio de genótipos sensíveis e, quando avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas, no mínimo sete dias foram necessários para diferenciar os genótipos quanto à tolerância ao frio. Eles foram mais sensíveis ao frio na antese que na microsporogênese e, como estes estádios foram altamente correlacionados, a seleção sob frio poderia ser feita somente neste estádio, que é de mais fácil determinação. Logo, a tolerância do arroz ao frio no período reprodutivo pode ser avaliada por meio da redução na fertilidade de espiguetas devido à temperatura baixa (17°C) aplicada por sete dias no estádio de antese.

Cold tolerance of rice (Oryza sativa L.) during the reproductive stage is important to guarantee high yield under low temperature environments. Field selection, however, does not allow identification of adequate tolerance sources and limits selection of segregating lines due to variable temperature. The objective of this study was to devise methods for distinguishing rice genotypes as to their cold tolerance at the reproductive stage when evaluated under controlled temperature. The effect of cold temperatures was investigated in six rice genotypes at 17°C for varying length of time (three, five, seven and ten days) at two reproductive stages (microsporogenesis and anthesis). Cold tolerance was measured as the percentage of reduction in panicle exsertion and in spikelet fertility. Evaluating cold tolerance through the reduction in panicle exsertion did not allow for the distinction between cold tolerant from cold sensitive genotypes and, when the reduction in spikelet fertility was considered, a minimum of seven days was required to differentiate the genotypes for cold tolerance. Genotypes were more sensitive to cold at anthesis than at microsporogenesis and, as these stages were highly correlated, cold screening could be performed at anthesis only, since it is easier to determine. Rice cold tolerance at the reproductive stage may be characterized by the reduction in spikelet fertility due to cold temperature (17°C) applied for seven days at anthesis.

Cold tolerance during germination is important for ensuring fast and uniform establishment of a rice crop early in the season. However, evaluation of this trait under field conditions is limited by environmental variation, which makes it difficult to identify genetically superior lines. Evaluation of cold tolerance under controlled temperature conditions may be performed by assessing percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Our study determined the inheritance and heritability of cold tolerance at the germination stage in crosses between six rice genotypes. Diallel analysis showed that while both additive and non-additive gene action were involved, the non-additive action was relatively more important for percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Our data shows that genotype Quilla 66304 would be the best parent in crosses aimed at increasing cold tolerance at the germination stage in rice due to its high general combining ability for both percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile growth. Generation mean analysis was also performed for coleoptile growth in six cold-sensitive x cold-tolerant crosses and proved that non-additive effects were due to dominance and epistatic interactions. Though broad sense heritability values were high, the relative importance of the non-additive effects suggests that selection should be applied in advanced generations of the breeding program.

A tolerância ao frio em arroz no estádio de germinação é importante no Rio Grande do Sul (RS) onde temperaturas abaixo de 15°C impedem ou reduzem a germinação e o estabelecimento das plantas em semeaduras precoces. O presente trabalho teve por objetivos identificar uma metodologia adequada para avaliação da tolerância ao frio na germinação em arroz e verificar a variabilidade existente entre 24 genótipos de arroz de diferentes origens. A tolerância ao frio foi avaliada em dois experimentos: experimento I, com germinação sob duas condições: 13°C por 28 dias e 28°C por sete dias, e experimento II, com germinação a 28°C por 72 horas, 13°C por 96 horas e novamente a 28°C por 72 horas. No experimento I as características medidas foram o índice de germinação, porcentagem de sementes com coleóptilo superior a 5 mm e porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo devido ao frio. No experimento II a característica medida foi o recrescimento do coleóptilo após o período de frio. Houve variabilidade para tolerância ao frio entre os genótipos estudados em ambos os experimentos, mas apenas a porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e o recrescimento do mesmo permitiram melhor distinção entre as testemunhas tolerantes e a sensível. Os genótipos da subespécie Japônica apresentaram maior tolerância ao frio que os Indica, no entanto, houve variabilidade dentro das subespécies. O método mais adequado de avaliação da tolerância ao frio é pela porcentagem de redução no comprimento do coleóptilo e recrescimento do mesmo. Entre os genótipos Japônica, Quilla 64117 e Diamante, apresentam maior tolerância ao frio, e entre os Indica, as cultivares BR-IRGA 410 e IRGA 416 são as mais tolerantes ao frio no estádio de germinação.

Rice cold tolerance at the germination stage is important in Rio Grande do Sul (RS) where temperatures below 15°C prevent or reduce germination and plant establishment in early sowings. The present study aimed at identifying an adequate method for cold tolerance evaluation of the rice germination stage and at verifying the variability among 24 rice genotypes of different origins. Cold tolerance was evaluated in experiment I, germination under two conditions: 13°C for 28 days and 28°C for seven days, and in experiment II, germination under 28°C for 72 hours, 13°C for 96 hours and again 28°C for 72 hours. In experiment I measured characteristics were germination index, percentage of seeds with coleoptile length superior to 5 mm and percentage of reduction in coleoptile length due to cold. In experiment II the measured characteristic was coleoptile regrowth after the cold period. Cold tolerance varied among genotypes studied in both experiments, but only the percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth allowed a better distinction between the tolerant checks and the susceptible one. In general, genotypes belonging to the Japonica subspecies presented higher cold tolerance than Indica, but there was variability within subspecies. The most adequate method of evaluation of cold tolerance is through percentage of reduction in coleoptile length and coleoptile regrowth. Among Japonica genotypes, Quilla 64117 and Diamante presented the highest cold tolerance, and among Indica, cultivars BR-IRGA 410 and IRGA 416 were the most cold tolerant at the germination stage.

A ferrugem-da-folha (Puccinia coronata f. sp. avenae) é a principal doença da cultura da aveia (Avena sativa L.), e o uso de cultivares resistentes é o método de controle mais importante. Este trabalho teve por objetivo determinar o controle genético da resistência à ferrugem-da-folha em aveia e identificar fontes de genes diferentes para resistência a esta doença. Foram utilizados três genótipos resistentes (UFRGS 15, UFRGS 881920 e UFRGS 86A1194-2), três genótipos suscetíveis (UFRGS 7, UFRGS 8 e UFRGS 14) e a geração segregante F3 proveniente dos cruzamentos entre estes genótipos. As plantas foram avaliadas individualmente quanto à presença ou ausência da ferrugem-da-folha, sendo os dados destas leituras utilizados numa análise genética em que a hipótese de um ou dois genes de resistência foi testada pelo qui-quadrado. Os resultados evidenciaram um gene dominante de resistência no genótipo UFRGS 881920 e dois genes complementares no genótipo UFRGS 15 quando estes foram cruzados com os suscetíveis. A análise genética feita não permitiu determinar se estes dois genótipos são ou não a mesma fonte genética de resistência.

Crown rust (Puccinia coronata f. sp. avenae) is the main disease in the oat crop (Avena sativa L.) and the use of resistant cultivars is the most important control method. This study had as objective to determine the genetic control of resistance to crown rust in oat and to identify different gene sources for resistance to this disease. Three resistant genotypes (UFRGS 15, UFRGS 881920 and UFRGS 86A1194-2), three susceptible genotypes (UFRGS 7, UFRGS 8 and UFRGS 14) and the F3 progenies derived from crosses between these genotypes were used. The plants were evaluated individually with regard to the presence or absence of crown rust symptoms, and the data from these evaluations were used to perform a genetic analysis in which the hypothesis of one or two resistance genes were tested by the chi-square test. Results showed one dominant resistance gene in UFRGS 881920 and two complementary resistance genes in UFRGS 15, when they were crossed with the susceptible genotypes. The genetic analysis performed did not allow to determine whether these two genotypes are or are not the same source of resistance.

O melhoramento genético para tolerância ao frio é apresentado como estratégia para enfrentar o problema de temperatura baixa no Rio Grande do Sul durante o período de cultivo do arroz irrigado. A ocorrência de temperaturas baixas em outros países é comparada com a situação no sul do Brasil. Os estádios de desenvolvimento da planta mais afetados pela temperatura baixa, as estratégias de seleção disponíveis sob condições controladas e os problemas encontrados para o melhoramento dessa característica são discutidos. Finalmente, estratégias de seleção promissoras baseadas em estudos de Fisiologia e Biotecnologia são apresentadas.

Genetic breeding for cold tolerance is presented as a strategy to confront the problem of chilling temperature in Rio Grande do Sul during irrigated rice crop season. The occurence of chilling temperatures in other countries is compared to the situation in Southern Brazil. Plant developmental stages most affected by low temperatures, selection strategies available in controlled conditions and difficulties found for breeding this trait are discussed. Finally, promising selection strategies based on Physiology and Biotechnology studies are presented.

A resistência parcial é uma estratégia promissora para ser utilizada pelos melhoristas de plantas na tentativa de aumentar a eficiência no lançamento de cultivares com resistência durável. O objetivo deste artigo é o de discutir os principais aspectos da utilização prática desse tipo de resistência em programas de melhoramento de cereais. As formas de avaliação da resistência parcial, as dificuldades de selecionar esta característica e a durabilidade deste tipo de resistência são discutidas. Alternativas para utilização da resistência parcial em programas de melhoramento são apresentadas e representam, hoje, uma estratégia importante no desenvolvimento de genótipos com maior estabilidade de desempenho frente aos ambientes variáveis e propícios à ocorrência de moléstias fúngicas em cereais.

Partial resistance is a promising strategy to be used by plant breeders in an attempt to increase the efficiency in producing cultivars with durable resistance. The objective of this paper is to discuss the utilization of this type of resistance in cereal breeding programs. Aspects as mode of evaluation, difficulties in selecting for and the durability of partial resistance are discussed. Alternatives to use partial resistance in breeding programs are presented and they represent an important strategy to develop genotypes with more stable performance in environments suitable for fungus disease development.

A ferrugem-da-folha (Puccinia coronata f.sp. avenae) foi quantificada em quatro populações F3 de aveia (Avena sativa L.) com o objetivo de estudar a severidade dessa moléstia e seus efeitos sobre seis caracteres da panícula. As populações utilizadas foram UFRGS 881920 x UFRGS 7, UFRGS 881920 x UFRGS 14, UFRGS 15 x UFRGS 7 e UFRGS 15 x UFRGS 14, sendo os genótipos UFRGS 881920 e UFRGS 15 resistentes à moléstia e os demais suscetíveis. A ferrugem-da-folha foi quantificada na época do florescimento, e próximo à maturação foram colhidas, em cada população, 10 plantas ao acaso por nota de ferrugem nas quais foram feitas as seguintes determinações: número de panículas, peso médio de panículas, número de grãos por planta e por panícula, peso de grãos e peso de mil grãos. A variabilidade em relação à severidade da ferrugem-da-folha foi analisada mediante a distribuição de freqüências das notas em cada população. A avaliação dos efeitos da moléstia sobre os caracteres da panícula foi feita pela análise de variância, análise de regressão polinomial e correlações fenotípicas. Os resultados obtidos demonstram haver ampla variação com respeito à severidade da moléstia nas populações estudadas, e os caracteres mais afetados foram o peso médio de panículas e o peso de mil grãos.

Crown rust (Puccinia coronata f.sp. avenae) was quantified in four F3 oat (Avena sativa L.) populations with the objective of studying disease severity and its effects on six panicle characters. Populations used were UFRGS 881920 x UFRGS 7, UFRGS 881920 x UFRGS 14, UFRGS 15 x UFRGS 7 and UFRGS 15 x UFRGS 14, with genotypes UFRGS 881920 and UFRGS 15 being resistant and the others susceptible. Crown rust infection was quantified at flowering stage and near grain maturity 10 plants at random were harvested per crown rust score in each population, and the following determinations were made: number of panicles, mean panicle weight, number of grains per plant and per panicle, grain weight and 1,000 grains weight. Variability for crown rust severity was analised through frequency distribution of crown rust scores in each population. Evaluation of crown rust effects on panicle characters was done through analysis of variance, polinomial regression analysis and phenotypic correlations. Results obtained demonstrate great variation for crown rust severity in the populations studied, and the most affected characters by disease occurence were mean panicle weight and 1,000 grains weight.

A apomixia, sinônimo de formação assexual da semente, é apresentada como uma valiosa ferramenta no melhoramento de plantas. Os tipos de apomixia existentes, as vantagens e desvantagens de sua utilização no melhoramento e sua base genética são relatados. Finalmente, sua manipulação no melhoramento de espécies apomíticas é discutida, assim como sua introdução no melhoramento de espécies não-apomíticas.

Apomixis, synonymous of assexual seed formation, is presented as a valuable tool in plant breeding. Existing apomictic types, advantages and disadvantages of its use in breeding and its genetic basis are related. Finally, its manipulation in breeding of apomictic crops as well as its introduction in non-apomictic crops breeding is discussed.

As ferrugens são as moléstias mais danosas para os cereais, sendo capazes de provocar grandes perdas no rendimento de grãos. O melhoramento de cereais para resistência às ferrugens tem feito uso de um ou poucos genes de grande efeito. Contudo, o curto intervalo de tempo que o patógeno leva para superar este tipo de resistência tem suscitado a questão do uso de estratégias alternativas para aumentar a sua durabilidade. O objetivo desta revisão é discutir aspectos relacionados ao processo de piramidização de genes para prolongar a durabilidade da resistência às ferrugens. A piramidização e a resistência durável são discutidas em relação à efetividade dos genes utilizados e as limitações práticas para o uso desta estratégia. A atual disponibilidade de marcadores de DNA é apontada como uma ferramenta promissora para tornar viável a combinação de vários genes de resistência e mum genótipo. Exemplos de resistência durável são apresentados e sua relação com a piramidização de genes de resistência é discutida.

The rusts are the most damaging diseases of cereal crops, being capable of causing big yield tosses. Cereal breeding for rust resistance has made use of resistance conditioned by one or few major genes. However, the short time which pathogens break this type of host resistance has raised the question ofusing alternative strategies to increase resistance durability. The objective of this review is to discuss aspects of the process of pyramiding genes as a way to increase rust resistance durability. The pyramiding process and durable resistance are discussed in relation to the effectivity of the genes used and the practical limitations of this strategy. The use of DNA markers is pointed as a promising tool for combining several resistance genes in one genotype. Examples of durable resistance are presented and their relation with pyramiding is discussed.