Resumo O objetivo deste trabalho foi identificar locos de caracteres quantitativos (QTLs) associados à produtividade em uma população segregante de arroz (GYP). Uma população de 245 linhagens puras recombinantes de arroz, do cruzamento 'Epagri 108' (Oryza sativa subsp. indica) x 'IRAT 122' (O. sativa subsp. japonica), foi avaliada em diferentes locais e anos e genotipada por marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNPs). Obteve-se um mapa de 1.592,8 cM a partir de 9.831 SNPs, tendo-se identificado 25 QTLs. Os seguintes nove SNPs apresentaram estabilidade entre os diferentes ambientes: M1.37719614 e M6.9563117 para GYP; M4.29340056, M5.25588710, M7.29115624 e M12.4534450 para peso de 100 grãos (HGW); e M1.38398157, M4.28368337 e M7.25991230 para altura de plantas. Seis SNPs não estavam presentes nos blocos de ligação: M6.9563117 e M4.1077080 para GYP; M5.25588710 e M6.8886398 para HGW; e M2.34471005 e M8.5955948 para altura de plantas. Os SNPs M6.9563117 e M5.25588710 foram considerados ambientalmente estáveis e não estiveram presentes em blocos de ligação, o que indica seu alto potencial para uso na seleção assistida por marcadores de produtividade de grãos, em programas brasileiros de melhoramento de arroz.

Abstract The objective of this work was to identify the quantitative trait loci (QTLs) associated with grain yield in a rice segregant population (GYP). A population of 245 inbred recombinant rice lines from the 'Epagri 108' (Oryza sativa subsp. indica) x 'IRAT 122' (O. sativa subsp. japonica) cross was evaluated at different locations and years and genotyped by single nucletide polymorphism (SNP) markers. A map of 1,592.8 cM was obtained from 9,831 SNPs, identifying 25 QTLs. The following nine SNPs showed stability between the different environments: M1.37719614 and M6.9563117 for GYP; M4.29340056, M5.25588710, M7.29115624, and M12.4534450 for 100-grain weight (HGW); and M1.38398157, M4.28368337, and M7.25991230 for plant height (PH). Six SNPs were not present in the linkage blocks: M6.9563117 and M4.1077080 for GYP; M5.25588710 and M6.8886398 for HGW; and M2.34471005 and M8.5955948 for PH. The M6.9563117 and M5.25588710 SNPs were considered environmentally stable and were not present in the linkage blocks, showing their high potential for use in marker-assisted selection for grain yield in Brazilian rice breeding programs.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi identificar e validar marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) relacionados à produtividade de grãos em coleção nuclear de arroz (Oryza sativa). A metodologia de estudos de associação genômica ampla (GWAS) foi aplicada à genotipagem de 541 genótipos por 167.470 SNPs. A produtividade de grãos desses acessos foi estimada por meio da análise conjunta de nove experimentos de campo, realizados em seis estados brasileiros. Quinze SNPs foram significativamente associados à produtividade de grãos e, dos dez SNPs que foram convertidos em ensaios TaqMan, quatro discriminaram os acessos com maior produtividade. Esses marcadores foram utilizados para identificar aceessos de arroz com os alelos favoráveis. Em seguida, os acessos selecionados foram avaliados em experimentos de campo, em ambientes-alvo, para identificar os mais produtivos. Essa triagem reduz o número de acessos avaliados experimentalmente, pois torna possível priorizar aqueles com maior potencial produtivo, o que permite aumentar o número de repetições e, consequentemente, a precisão experimental.

Abstract: The objective of this work was to identify and validate single-nucleotide polymorphism (SNP) markers related to grain yield in rice (Oryza sativa) core collection. The genome-wide association studies (GWAS) methodology was applied for genotyping of 541 rice accessions by 167,470 SNPs. The grain yield of these accessions was estimated through the joint analysis of nine field experiments carried out in six Brazilian states. Fifteen SNPs were significantly associated with grain yield, and out of the ten SNPs converted to TaqMan assays, four discriminated the most productive accessions. These markers were used for the screening of rice accessions with favorable alleles. The selected accessions were, then, evaluated in field experiments in target environments, in order to select the most productive ones. This screening reduces the number of accessions evaluated experimentally, making it possible to prioritize those with higher productive potential, which allows of the increase of the number of replicates and, consequently, of the experimental accuracy.

O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes. Foram usadas 113 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa, com reduzido vínculo genético entre si. Os seguintes caracteres componentes da produtividade foram avaliados: número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos. Dos 115 marcadores utilizados, 25 (21,7%) associaram-se significativamente a um ou mais caracteres. Entre os 29 SSR ("simple sequence repeats") colocalizados em QTL ("quantitative trait loci") de produtividade de arroz, 12 foram associados aos caracteres avaliados e considerados como candidatos para uso na seleção assistida por marcadores. Os marcadores NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3, associados ao número de grãos por panícula, ainda não foram anotados no arroz e podem constituir o ponto de partida para estudos de genômica funcional. Entre os marcadores derivados de sequências transcritas, NP914526 e NP914533 destacam-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo de arroz.

The objective of this work was to identify, through analysis of associative mapping, the molecular markers related to upland rice yield and its component traits. One hundred thirteen lines and cultivars of upland rice, with reduced admixture, from the Rice Core Collection of Embrapa, were used. The following yield component traits were evaluated: number of panicles per meter, number of grains per panicle, and weight of 100 grains. Out of the 115 used markers, 25 (21.7%) were significantly associated with one or more traits. Among the 29 SSR (simple sequence repeats) co-located in yield QTL (quantitative trait loci) in rice, 12 were associated with the evaluated traits and considered candidates for use in marker-assisted selection. The markers NP914540, Q6ZGD1, and Q69JE3, associated with the number of grains per panicle, are not yet annotated in rice and should constitute the starting point for functional genomics studies. Among the markers derived from transcribed sequences, NP914526 and NP914533 stand out for belonging to metabolic pathways related to increased yield potential of rice.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho produtivo de duas gerações (RC2F2 e RC2F9) de linhagens de introgressão, desenvolvidas a partir do cruzamento interespecífico entre Oryza sativa e O. glumaepatula, bem como identificar marcadores SSR associados à produtividade. O acesso selvagem RS‑16 (O. glumaepatula) foi utilizado como doador parental no retrocruzamento com a cultivar elite Cica‑8 (O. sativa). Uma série de 114 linhagens de introgressão RC2F1 foi genotipada com 141 locos SSR polimórficos distribuídos ao longo de todo o genoma do arroz. A análise molecular indicou que, em média, 22% do genoma de O. glumaepatula foi introgredida na geração RC2F1. Nove linhagens de introgressão RC2F9 tiveram produção significativamente maior que o genitor Cica‑8, o que mostra uma interação genômica positiva entre o arroz cultivado e a espécie silvestre O. glumaepatula. Sete QTL foram identificados em toda geração RC2F2, com um intervalo de marcadores (4879‑EST20) de grande efeito sobre a produtividade. Os alelos com efeitos positivos sobre a produtividade foram provenientes do genitor cultivado Cica‑8.

The objective of this work was to evaluate the yield performance of two generations (BC2F2 and BC2F9) of introgression lines developed from the interspecific cross between Oryza sativa and O. glumaepatula, and to identify the SSR markers associated to yield. The wild accession RS‑16 (O. glumaepatula) was used as donor parent in the backcross with the high yielding cultivar Cica‑8 (O. sativa). A set of 114 BC2F1 introgression lines was genotyped with 141 polymorphic SSR loci distributed across the whole rice genome. Molecular analysis showed that in average 22% of the O. glumaepatula genome was introgressed into BC2F1 generation. Nine BC2F9 introgression lines had a significantly higher yield than the genitor Cica‑8, thus showing a positive genome interaction among cultivated rice and the wild O. glumaepatula. Seven QTL were identified in the overall BC2F2, with one marker interval (4879‑EST20) of great effect on yield. The alleles with positive effect on yield came from the cultivated parent Cica‑8.

O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial produtivo e a interação entre genótipos e ambientes em 550 acessos da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa. O desempenho, a adaptação e a estabilidade produtiva de cada genótipo foram avaliados por meio da metodologia de análise dos efeitos principais aditivos e interações multiplicativas (AMMI), em nove experimentos de campo, realizados em seis Estados, em condição de sequeiro e irrigada, durante três anos agrícolas. Foi realizada a análise por meio de modelos lineares mistos, e as estimativas de componentes de variância foram obtidas pelo método de máxima verossimilhança residual (REML), com aplicação do procedimento de melhor predição linear não viesada (BLUP) para a predição dos valores genéticos dos efeitos aleatórios (EBLUP) associados a cada um dos acessos. O grupo de acessos com melhor desempenho foi o de linhagens e cultivares brasileiras (LCB), conforme o esperado. No entanto, foram identificadas variedades tradicionais (VT) entre os genótipos mais produtivos, o que mostra o potencial deste grupo de germoplasma em contribuir com novas fontes de variabilidade genética para programas de melhoramento. Foram identificados acessos superiores quanto à estabilidade, adaptabilidade e produtividade de grãos, entre os quais destacam-se CA880078, CA840182 e CNA00091.

The objective of this work was to determine the productive potential and the genotype by environment interaction of 550 accessions of the Embrapa's Rice Core Collection. The performance, and yield adaptability and stability of each genotype was evaluated using the additive main effects and multiplicative interactions (AMMI) approach, in nine field experiments, carried out in six Brazilian states, under dry and irrigated conditions, during three years. The linear mixed model analysis was performed, and the estimates of the variance components were obtained by the residual maximum likelihood (REML), using the best linear unbiased prediction (BLUP) procedure for the prediction of the genotypic values of random effects (EBLUP) associated with each accession. The group of accessions with better performance was the one of lines and cultivars from Brazil (LCB), as expected. However, traditional varieties (VT) were identified among the best yielding genotypes, which shows the potential of this germplasm group to contribute as a new source of genetic variability to breeding programs. Superior accessions were identified for their stability, adaptability and grain yield, among which CA880078, CA840182 and CNA00091 stand out.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver novas linhagens de arroz irrigado tolerantes ao herbicida imidazolinona. O método de retrocruzamento foi usado para transferir o alelo de tolerância à imidazolinona do mutante 93AS3510 para os genitores recorrentes 'BRS 7 Taim' e 'BRS Pelota'. Indivíduos tolerantes ao herbicida foram selecionados em cada geração, por três gerações de retrocruzamento (RC1 a RC3), seguidas por três gerações de autofecundação (RC3F1 a RC3F3). As quatro melhores linhagens RC3F3 quanto às características agronômicas foram genotipadas com 44 marcadores microssatélites. O índice de conversão observado nas novas linhagens tolerantes à imidazolinona variou de 91,86 a 97,67%. A análise de distância genética par-a-par, entre estas linhagens e 22 acessos do banco de germoplasma de arroz da Embrapa, agrupou-as com os seus respectivos genitores recorrentes, mas não com 'IRGA 417', que foi originalmente usada como genitor para derivar a IRGA 422 CL, única cultivar tolerante ao herbicida imidazolinona recomendada para cultivo no Brasil. Portanto, estas linhagens representam novas opções de acessos geneticamente diversos de arroz irrigado com tolerância ao herbicida imidazolinona. As linhagens CNA10756 ('BRS Sinuelo' CL) e CNA10757 serão lançadas para cultivo no sistema de produção "Clearfield" no Rio Grande do Sul, Brasil.

The objective of this work was to develop new irrigated rice lines tolerant to imidazolinone herbicides. The backcross breeding procedure was used to transfer the imidazolinone tolerance allele from mutant 93AS3510 to the recurrent parents 'BRS 7 Taim' and 'BRS Pelota'. Individual herbicide-tolerant plants were selected in each generation, for three backcrossings (RC1 to RC3), followed by three selfing generations (RC3F1 to RC3F3). The best four RC3F3 lines for agronomic traits were genotyped with 44 microsatellite markers. The observed conversion index of the new imidazolinone-tolerant lines varied from 91.86 to 97.67%. Pairwise genetic distance analysis between these lines and 22 accessions from the Embrapa's Rice Germplasm Bank clustered the new lines with their respective recurrent parents, but not with 'IRGA 417', which was originally used as recurrent parent to derive IRGA 422 CL, the only imidazolinone-tolerant irrigated rice cultivar recommended for cultivation in Brazil. Therefore, these lines represent new options of genetically diverse imidazolinone-tolerant rice accessions. Lines CNA10756 ('BRS Sinuelo CL') and CNA10757 will be released for cultivation in the Clearfield irrigated rice production system in Rio Grande do Sul, Brazil.

Association analysis was applied to a panel of accessions of Embrapa Rice Core Collection (ERiCC) with 86 SSR and field data from two experiments. A clear subdivision between lowland and upland accessions was apparent, thereby indicating the presence of population structure. Thirty-two accessions with admixed ancestry were identified through structure analysis, these being discarded from association analysis, thus leaving 210 accessions subdivided into two panels. The association of yield and grain-quality traits with SSR was undertaken with a mixed linear model, with markers and subpopulation as fixed factors, and kinship matrix as a random factor. Eight markers from the two appraised panels showed significant association with four different traits, although only one (RM190) maintained the marker-trait association across years and cultivation. The significant association detected between amylose content and RM190 was in agreement with previous QTL analyses in the literature. Herein, the feasibility of undertaking association analysis in conjunction with germplasm characterization was demonstrated, even when considering low marker density. The high linkage disequilibrium expected in rice lines and cultivars facilitates the detection of marker-trait associations for implementing marker assisted selection, and the mining of alleles related to important traits in germplasm.