RESUMO
In Rio Grande do Sul, the main rice producer State in Brazil, low temperatures can occur during germination and seedling establishment, and in some cases, during the reproductive stage. When low temperatures occur in the early developmental stages cause delay in germination, resulting in a non-homogeneous growing. In reproductive stage, low temperatures cause spikelet sterility, directly interfering with plant yield. Researchers have shown that some phenolic compounds such as proanthocyanidins and anthocyanin are associated with low temperature tolerance in plants due to their antioxidant capacity. The red and black color in the seeds of some rice genotypes is conferred by the phenolic compounds proanthocyanidins and anthocyanin, respectively. Therefore, tis study aimed to verify whether rice genotypes with red or black seeds are more tolerant to low temperatures during germination. In this study, five rice genotypes were tested, two present seeds without pigmentation and with contrasting response to low temperature tolerance (BRS Bojuru - tolerant and BRS Pampeira - sensitive), two genotypes with red seeds (BRS 902, SCS 119 Rubi) and one black seed genotype (SCS 120 Ônix). As expected, the genotypes with pigmented seeds had a greater total phenolic compounds content. However, under low temperature conditions, the genotypes with pigmented seed showed a similar response to the sensitive genotype. Therefore, the presence of proanthocyanidins and anthocyanin in the seed of the studied genotypes does not provide tolerance to low temperatures during germination.(AU)
No Rio Grande do Sul, principal estado produtor de arroz do Brasil, baixas temperaturas podem ocorrer durante a germinação e estabelecimento de plântulas, e em alguns casos, durante o estádio reprodutivo. Quando baixas temperaturas ocorrem no estádio inicial de desenvolvimento causam atraso da germinação, resultando em um crescimento não homogêneo. No estádio reprodutivo, baixas temperaturas podem ocasionar esterilidade das espiguetas, interferindo diretamente na produtividade da planta. Pesquisas têm mostrado que alguns compostos fenólicos como as proantocianidinas e antocianinas estão associadas com tolerância a baixa temperatura em plantas devido sua capacidade antioxidante. A coloração vermelha e preta nas sementes de alguns genótipos de arroz é conferida pelos compostos fenólicos proantocianidinas e antocianinas, respectivamente. Portanto, o objetivo desse estudo foi verificar se os genótipos de arroz com sementes vermelhas ou pretas são mais tolerantes a baixas temperaturas durante a germinação. Neste trabalho, cinco genótipos foram testados, dois com sementes sem pigmentação e com resposta contrastante para tolerância a baixa temperatura (BRS Bojuru - tolerante e BRS Pampeira - sensível), dois genótipos com sementes vermelhas (BRS 902, SCS 119 Rubi) e um genótipo com sementes pretas (SCS 120 Ônix). Como esperado, os genótipos com sementes pigmentadas têm maior conteúdo de compostos fenólicos totais. Entretanto, sob condições de baixa temperatura, os genótipos com semente pigmentada mostraram resposta similar ao genótipo sensível. Dessa forma, a presença de proantocianidinas e antocianinas nas sementes dos genótipos estudados não confere tolerância a baixas temperaturas durante a germinação.(AU)
Assuntos
Oryza/fisiologia , Flavonoides/efeitos adversos , Germinação/efeitos dos fármacos , Temperatura Baixa/efeitos adversos , Resposta ao Choque Frio/fisiologiaRESUMO
Rice is the staple diet to half of the world's population, being a major source of carbohydrates, vitamins, and some essential elements. However, rice naturally contains low amounts of essential minerals such as iron (Fe) and zinc (Zn), which are drastically decreased after milling. Thus, populations that consume mostly rice may have micronutrient deficiency, which is associated with different diseases. On the other hand, rice irrigated by flooding has a high ability to accumulate arsenic (As) in the grain. Therefore, when rice is grown in areas with contaminated soil or irrigation water, it represents a risk factor for consumers, since As is associated with cancer and other diseases. Different strategies have been used to mitigate micronutrient deficiencies such as Fe and Zn and to prevent As from entering the food chain. Each strategy has its positive and its negative sides. The development of genetically biofortified rice plants with Fe and Zn and with low As accumulation is one of the most promising strategies, since it does not represent an additional cost for farmers, and gives benefits to consumers as well. Considering the importance of genetic improvement (traditional or molecular) to decrease the impact of micronutrient deficiencies such as Fe and Zn and contamination with As, this review aimed to summarize the major efforts, advances, and challenges for genetic biofortification of Fe and Zn and decrease in As content in rice grains.
Assuntos
Arsênio , Oryza , Biofortificação , Ferro , Micronutrientes , Oryza/genética , ZincoRESUMO
Rice production (Oryza sativa L.) is among the most economically important activities in the world. However, soil and salinity coming from irrigation water reduce rice yield. Therefore, the identification and/or development of salt-tolerant rice genotypes is a strategy to minimize this problem. The development of new genotypes depends on the presence of genetic diversity, and understanding the heritability of a desired trait can help in the selection process. Thus, this study aimed to identify superior genotypes, analyze the genetic diversity and estimate the heritability for salinity tolerance at the seedling stage in rice genotypes used in Brazil. For this, seedlings of 69 genotypes were kept in hydroponic solution with 40mM NaCl (4 dSm-1) for seven days. Shoot length, root length, shoot dry weight, and root dry weight) were evaluated and the results were converted into relative performance. Tolerant and moderately salt-tolerant genotypes were identified at the seedling stage, which can be used in breeding programs and can be cultivated in high salinity areas. Principal component analysis showed the presence of genetic diversity for salinity response. Finally, it was shown that most of the observed variation is of genetic origin, which can make the breeding process less difficult.
O arroz (Oryza sativa L.) é uma espécie com grande importância econômica no mundo. A salinidade do solo ou da água reduz a produtividade da cultura. Por isso, a identificação e/ou desenvolvimento de genótipos de arroz com tolerância à salinidade é uma estratégia para minimizar esse problema. O desenvolvimento de novos genótipos depende da presença de variabilidade genética, e o conhecimento da herdabilidade da característica de interesse pode auxiliar no processo de seleção. Dessa forma, esse estudo teve como objetivo identificar genótipos superiores, analisar a variabilidade genética e estimar a herdabilidade para tolerância a salinidade no estádio de plântula em genótipos de arroz utilizados no Brasil. Para isso, plântulas de 69 genótipos foram mantidas em solução hidropônica acrescida de 40 mM de NaCl (4 dSm-1) durante sete dias. Foram avaliados comprimento de parte aérea, comprimento de raiz, peso seco de parte aérea, e peso seco de raiz e os resultados foram convertidos em desempenho relativo. Foram identificados genótipos tolerantes e moderadamente tolerantes à salinidade no estádio de plântula, os quais podem ser utilizados em programas de melhoramento e cultivados em áreas com ocorrência desse estresse. A análise de componentes principais mostrou a presença de variabilidade genética para resposta à salinidade. Finalmente, foi demonstrado que a maior parte da variação observada nos caracteres é de origem genética, o que pode tornar o processo de melhoramento menos difícil.
Assuntos
Oryza/genética , Plântula/genética , Hereditariedade/fisiologia , Plantas Tolerantes a Sal/genética , Estresse Fisiológico , Variação Genética , Estresse SalinoRESUMO
Rice production (Oryza sativa L.) is among the most economically important activities in the world. However, soil and salinity coming from irrigation water reduce rice yield. Therefore, the identification and/or development of salt-tolerant rice genotypes is a strategy to minimize this problem. The development of new genotypes depends on the presence of genetic diversity, and understanding the heritability of a desired trait can help in the selection process. Thus, this study aimed to identify superior genotypes, analyze the genetic diversity and estimate the heritability for salinity tolerance at the seedling stage in rice genotypes used in Brazil. For this, seedlings of 69 genotypes were kept in hydroponic solution with 40 mM NaCl (4 dSm-1) for seven days. Shoot length, root length, shoot dry weight, and root dry weight) were evaluated and the results were converted into relative performance. Tolerant and moderately salt-tolerant genotypes were identified at the seedling stage, which can be used in breeding programs and can be cultivated in high salinity areas. Principal component analysis showed the presence of genetic diversity for salinity response. Finally, it was shown that most of the observed variation is of genetic origin, which can make the breeding process less difficult.
O arroz (Oryza sativa L.) é uma espécie com grande importância econômica no mundo. A salinidade do solo ou da água reduz a produtividade da cultura. Por isso, a identificação e/ou desenvolvimento de genótipos de arroz com tolerância à salinidade é uma estratégia para minimizar esse problema. O desenvolvimento de novos genótipos depende da presença de variabilidade genética, e o conhecimento da herdabilidade da característica de interesse pode auxiliar no processo de seleção. Dessa forma, esse estudo teve como objetivo identificar genótipos superiores, analisar a variabilidade genética e estimar a herdabilidade para tolerância a salinidade no estádio de plântula em genótipos de arroz utilizados no Brasil. Para isso, plântulas de 69 genótipos foram mantidas em solução hidropônica acrescida de 40mM de NaCl (4 dSm-1) durante sete dias. Foram avaliados comprimento de parte aérea, comprimento de raiz, peso seco de parte aérea, e peso seco de raiz e os resultados foram convertidos em desempenho relativo. Foram identificados genótipos tolerantes e moderadamente tolerantes à salinidade no estádio de plântula, os quais podem ser utilizados em programas de melhoramento e cultivados em áreas com ocorrência desse estresse. A análise de componentes principais mostrou a presença de variabilidade genética para resposta à salinidade. Finalmente, foi demonstrado que a maior parte da variação ob
RESUMO
In Rio Grande do Sul, the main rice producer State in Brazil, low temperatures can occur during germination and seedling establishment, and in some cases, during the reproductive stage. When low temperatures occur in the early developmental stages cause delay in germination, resulting in a non-homogeneous growing. In reproductive stage, low temperatures cause spikelet sterility, directly interfering with plant yield. Researchers have shown that some phenolic compounds such as proanthocyanidins and anthocyanin are associated with low temperature tolerance in plants due to their antioxidant capacity. The red and black color in the seeds of some rice genotypes is conferred by the phenolic compounds proanthocyanidins and anthocyanin, respectively. Therefore, tis study aimed to verify whether rice genotypes with red or black seeds are more tolerant to low temperatures during germination. In this study, five rice genotypes were tested, two present seeds without pigmentation and with contrasting response to low temperature tolerance (BRS Bojuru - tolerant and BRS Pampeira - sensitive), two genotypes with red seeds (BRS 902, SCS 119 Rubi) and one black seed genotype (SCS 120 Ônix). As expected, the genotypes with pigmented seeds had a greater total phenolic compounds content. However, under low temperature conditions, the genotypes with pigmented seed showed a similar response to the s
No Rio Grande do Sul, principal estado produtor de arroz do Brasil, baixas temperaturas podem ocorrer durante a germinação e estabelecimento de plântulas, e em alguns casos, durante o estádio reprodutivo. Quando baixas temperaturas ocorrem no estádio inicial de desenvolvimento causam atraso da germinação, resultando em um crescimento não homogêneo. No estádio reprodutivo, baixas temperaturas podem ocasionar esterilidade das espiguetas, interferindo diretamente na produtividade da planta. Pesquisas têm mostrado que alguns compostos fenólicos como as proantocianidinas e antocianinas estão associadas com tolerância a baixa temperatura em plantas devido sua capacidade antioxidante. A coloração vermelha e preta nas sementes de alguns genótipos de arroz é conferida pelos compostos fenólicos proantocianidinas e antocianinas, respectivamente. Portanto, o objetivo desse estudo foi verificar se os genótipos de arroz com sementes vermelhas ou pretas são mais tolerantes a baixas temperaturas durante a germinação. Neste trabalho, cinco genótipos foram testados, dois com sementes sem pigmentação e com resposta contrastante para tolerância a baixa temperatura (BRS Bojuru - tolerante e BRS Pampeira - sensível), dois genótipos com sementes vermelhas (BRS 902, SCS 119 Rubi) e um genótipo com sementes pretas (SCS 120 Ônix). Como esperado, os genótipos com sementes pigmentadas têm maior conteúdo d
RESUMO
Micronutrient deficiency affects billions of people, especially in countries where the diet is low in diversity with inadequate consumption of fruits, vegetables, and animal-source foods, and higher consumption of staple food, i.e., cereals, that have low concentrations of micronutrients. Genetic biofortification is a strategy to mitigate this problem and ensure nutritional security. Wheat is a target of genetic biofortification since it contributes significantly to the caloric requirement. The biofortification process involves a screening related to the presence of genetic variability for grain mineral content. Also, the accumulation of toxic elements must be considered to ensure food safety, because if ingested above the allowed concentrations, it represents health risks. In this sense, this study aimed to quantify the micronutrients iron, zinc, copper, selenium, and manganese and toxic elements arsenic and cadmium in a Brazilian wheat panel grown in Southern Brazil. The presence of genetic variability for the accumulation of micronutrients in the grain was detected; however, we observed that only the copper and manganese accumulation meet the human daily requirements. Iron, zinc, and selenium were detected in insufficient concentration to meet the daily demand. Arsenic and cadmium accumulation were not detected in wheat grain. The wheat genotypes grown in Brazil displayed a similar profile to that found in other countries which may be due to common high-yield breeding goals and the narrowing of the genetic variability, observed worldwide. Thus, the wheat genetic biofortification success in Brazil depends on the introduction of foreign genotypes, landraces, and wild relatives.