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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2020.tde-15062023-153730
Documento
Autor
Nombre completo
Priscila Marlys Sá Rivas
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Ribeirão Preto, 2019
Director
Tribunal
Marin, Ana Lilia Alzate (Presidente)
Goldman, Maria Helena de Souza
Pinto, Luciana Rossini
Zucchi, Maria Imaculada
Título en portugués
Efeito do aquecimento atmosférico e elevação de CO2 sobre parâmetros genéticos e biológicos da espécie forrageira tropical Stylosanthes capitata (Vogel)
Palabras clave en portugués
Diversidade genética
Genética de populações vegetais
Germinação
Mudanças climáticas
Sistemas de cruzamento
Stylosanthes
Resumen en portugués
Em cenários de mudanças climáticas, é crucial a estimativa de parâmetros genéticos de espécies de plantas economicamente importantes, com o objetivo de prever sua capacidade de resposta e adaptabilidade. Nesta pesquisa avaliou-se o efeito do aumento da temperatura (+2 ºC) e da concentração atmosférica de CO2 (600 ppm) sobre a produção de sementes, germinação, diversidade genética, diferenciação genética e taxas de cruzamento da espécie Stylosanthes capitata, uma leguminosa forrageira de importância econômica para agro-pecuária brasileira. Utilizou-se o sistema de simulação de mudanças climáticas Trop-T-FACE (Temperature Free Air Controlled Enhancementand Free Air Carbon Dioxide Enrichment) no campus da USP/RP, com 4 repetições cada. Após semeadura e crescimento incial, as plantas foram submetidas a quatro tratamentos: [C] controle; [eCO2] aumento da concentração de CO2 atmosférico em 600 ppm; [eT] aumento da temperatura em 2°C e [eCO2+eT] sua combinação. No final do ciclo de reprodução, dez plantas adultas (matrizes) de cada tratamento foram coletadas e as sementes retiradas de suas inflorescências. Avaliou-se a porcentagem de vagens vazias, porcentagem de sementes inviáveis, número de sementes produzidas por inflorescência, o peso de 100 sementes (mg), a a germinabilidade (%) e o índice de velocidade de germinação (IVG). Para as análises genéticas, o DNA total foi extraído de amostras de tecido foliar (plantas matrizes) e de cotilédones frescos (progênies). Realizou-se a amplificação das famílias para 7 loci SSR polimórficos. A eletroforese e genotipagem foi realizada pel o sistema de eletroforese capilar GelBot. As análises foram realizadas nos softwares GenAlex, GenePop, GDA e MLTR. Diferenças entre tratamentos foram avaliadas pela ANOVA Fatorial 2x2 (p<0.05). As sementes dos tratamentos eT e eCO2+eT produziram um maior número de sementes por inflorescência (p<0,05). Matrizes oriundas do tratamento eT apresentaram menor proporção de sementes inviáveis (p<0,05). Germinabilidade e velocidade de erminação foram semelhantes em todos os tratamentos (p>0,05). A maioria dos índices de diversidade genética e de fixação foram semelhantes entre gerações e tratamentos. Mas nas parcelas com aquecimento (eT) a heterozigosidade esperada foi reduzida (p<0,05), sugerindo um aumento nos homozigotos nessas populações. Os tratamentos em plantas parentais não influenciaram as taxas de cruzamento de focos múltiplos de S. capitata (C = 48,9%, eC = 54,4%, eT = 60,8%, eCO2 + eT = 47,1%, p> 0,05), mostrando resiliência em seu sistema de cruzamento misto em as condições experimentais estudadas. O comportamento do polinizador, o número de flores por planta que promove a autogamia, bem como a possível degeneração dos grãos de pólen nos tratamentos de aquecimento, podem contribuir para os resultados observados. Esta pesquisa apresenta resultados inovadores úteis para orientar estratégias de preservação e melhoramento de germoplasma de S. capitata frente ao cenário iminente de mudanças climáticas.
Título en inglés
Effect of atmospheric warming and CO2 increase on genetic and biological parameters of tropical forage species Stylosanthes capitata (Vogel)
Palabras clave en inglés
Breeding systems
Climate changes
Genetic diversity
Germination
Plant population genetics
Stylosanthes
Resumen en inglés
In climate change scenarios is crucial the estimation of genetic parameters of economically important plant species aiming to predict their responsiveness and adaptability. This research evaluated the effects of temperature increase (+2 ° C) and atmospheric CO2 concentration (600 ppm) on seed production, germination, genetic diversity, genetic differentiation and crossing rates of Stylosanthes capitata, a legume forage plant with economic importance for Brazilian agriculture. Trop-T-FACE (Temperature Free Air Controlled Enhancementand Free Air Carbon Dioxide Enrichment) climate change simulation system was used at the USP / RP campus, with 4 repetitions each. After sowing and initial growth, the plants were submitted to four treatments: [C] control; [eCO2] increase of atmospheric CO2 concentration to 600 ppm; [eT] temperature rise by 2 ° C and [eCO2 + eT] their combination. At the end of the breeding cycle, a total of ten adult plants (matrices) from each treatment (n=40) were collected and the seeds removed from their inflorescences. The percentage of empty pods, percentage of unfeasible seeds, number of seeds produced by inflorescence, weight of 100 seeds (mg), germinability (%) and germination speed index (IVG) were evaluated. For family's amplification, 16 progenies from each matrix plant were germinated in vitro (n=640). Total DNA was extracted from samples of leaf tissue (parent plants) and fresh cotyledons (progenies). Families were amplified to 7 polymorphic SSR loci. Electrophoresis and genotyping was performed by the GelBot capillary electrophoresis system. The analyzes were performed using GenAlex, GenePop, GDA and MLTR software. Differences between treatments were evaluated by 2x2 factorial ANOVA (p<0,05). Seeds of eT and eCO2 + eT treatments produced a higher number of seeds by inflorescence (p<0,05). Matrices from the eT treatment presented lower proportion of unviable seeds (p<0,05). Germinability and germination velocity were similar in all treatments (p>0.05). Most genetic diversity and fixation indices were similar across generations and treatments. But in the warmed plots (eT) the expected heterozygosity was reduced (p<0,05), suggesting an increase in homozygotes in these populations. Treatments on parental plants did not influence the multiple focus crossing rates of S. capitata (C = 48,9%, eC = 54,4%, eT = 60,8%, eCO2 + eT = 47.1%, p > 0,05), showing resilience in its mixed crossing system under the studied experimental conditions. Pollinator behavior, the number of flowers per plant that promotes autogamy, as well as the possible degeneration of pollen grains in heating treatments, may contribute to the observed results. This research presents innovative results useful to guide strategies of preservation and improvement of S. capitata germplasm against the imminent scenario of climate change.
 
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Fecha de Publicación
2023-07-06
 
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