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High-throughput phenotyping tools that allow the early and accurate evaluation of important agronomic traits have gained space in current breeding programs. The aim of this study was to evaluate the potential of Fourier-transform near-infrared spectroscopy (FT-NIRS) to identify cassava (Manihot esculenta Crantz) clones with waxy starch (i.e., amylose-free) by screening leaves rather than roots, and to validate prediction models for classifying these phenotypes. We analyzed the spectra of 162 waxy and 180 nonwaxy genotypes from five different growing environments.The mean FT-NIRS spectra and principal component analysis (PCA) were used to investigate the potential for grouping the data. For classification, five supervised pattern recognition techniques were tested: Bayesian generalized linear model (BGLM), high-dimensional discriminant analysis (HDDA), partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA), parallel random forest (PRANDF), and support vector machines with linear kernel (SVM). The mean spectra and the PCA did not allow discrimination of the genotypes based on starch classification. The SVM and BGLM showed the highest classification accuracy in cross-validation (.86-.87), with higher concordance rates (.88-.83), sensitivity (.87-.85) and specificity (.88). The BGLM and SVM models also obtained better indices in the external validation, with high accuracy (.85) and correct classification of 93% of the waxy genotypes. Thus, performing early selection of root characteristics based on the indirect selection of variables extracted from leaf spectra is a good potential strategy for more efficient breeding of the waxy phenotype.

Introdução: A parede celular (PC) é um envoltório extracelular presente em todos os vegetais e fungos e em algumas bactérias e algas. De acordo com os processos evolutivos dos organismos sua composição química sofre variações, por exemplo, o principal constituinte da PC dos fungos é a quitina, das algas a celulose e das bactérias peptidoglicano. Se tratando da parede celular vegetal, a mesma é constituída por macromoléculas heterogêneas, celulose, hemicelulose, pectina e lignina, além de proteínas fundamentais no processo de remodelamento da estrutura. Objetivo: Estabelecer um novo olhar para parede celular vegetal que vai além da proteção. Revisão e resultados: A PC é uma estrutura flexível e dinâmica de maneira a se remodelar quando a planta é submetida a estresse abiótico ou biótico. Um estudo comparativo dos efeitos de fatores de estresse abióticos (seca, inundações, calor, frio, salinidade, metais, irradiância de luz e poluentes do ar) sobre o metabolismo da PC primária e secundária, demonstrou que frente a estresses ocorre na PC primária um aumento significativo no nível de xiloglucano endotransglycosylases e expansina. Na secundária, ocorre o aumento do espessamento devido ao acúmulo de hemicelulose e lignina. Em conjunto, os resultados indicam que proteínas que compõem a PC são as principais responsáveis pelo remodelamento da mesma. A PC é também um importante alvo biotecnológico, uma vez que é a principal contribuinte para a formação da biomassa utilizada na produção de biodiesel. Portanto, sua modificação físico-química pode reverter no aumento da produtividade da cultura. Trabalho relata a modificação da PC de Arabidopsis thaliana, via transgenia, orientando os domínios de ligação do amido sintetase III para essa estrutura. As plantas transgênicas obtidas mostraram um aumento de biomassa, níveis mais elevados de açúcares fermentáveis e celulose hidrolisada e alteraram as propriedades da PC, como maior frouxidão e degradabilidade, que são características importantes para a indústria de biocombustíveis de segunda geração. Conclusão: Diante do exposto, demonstra-se que a parede celular é uma estrutura complexa e caracterizar sua composição é necessário para desvendar algumas das bases moleculares de resistência a processos de estresse biótico e abiótico bem como no incremento dos usos biotecnológicos da mesma.

Introdução: O arroz (Oryza sativa) é uma importante fonte de carboidrato, presente na mesa de muitas famílias. Entretanto, a cultura é acometida por fatores como fitopatógenos e efeitos climáticos. Assim, o desenvolvimento de cultivares adaptados é essencial e a biotecnologia tem sido uma importante aliada fornecendo métodos refinados e eficazes. Assim, a engenharia genética consiste em uma alternativa para reduzir o tempo de obtenção desses fenótipos desejáveis, possibilitando o desenvolvimento de cultivares de forma mais rápida, precisa e eficaz. Objetivo: Evidenciar as principais aplicações, ferramentas e contribuições da engenharia genética no melhoramento genético do arroz. Material e métodos: Foi utilizada a literatura para buscar artigos, sendo as pesquisas realizadas em duas bases de dados: PubMed e SciELO. Os artigos foram buscados usando termos de busca associadas ao conector booleano “AND” de acordo com a especificação de cada base. A sequência de termos utilizados na busca foi o seguinte: “Engenharia genética” AND “arroz“ AND “melhoramento genético”. Foi feita a leitura dos artigos que apresentaram os termos de busca no título e resumo. Resultados: Com base nos artigos foi possível constatar que as ferramentas de engenharia genética vem sendo empregadas no melhoramento de arroz com diferentes finalidades: obtenção de resistência a doenças, genótipos precoces, maior produtividade de grãos, biofortificação e tolerância a condições estresses abióticos como seca, frio e salinidade. Dentre as ferramentas a transformação mediada por Agrobacterium tem sido uma das principais empregadas em arroz, sendo usado também outros métodos como eletroporação, tratamento com polietilenoglicol e bombardeamento de partículas. Nos artigos mais recentes observou-se a introdução e emprego da tecnologia CRISPR, visando obter resultados cada vez mais precisos. De modo geral o emprego das ferramentas de engenharia genética tem contribuído para a obtenção de cultivares geneticamente modificados mais produtivos e adaptados a fatores bióticos e abióticos, bem como o estudo de genes a partir da superexpressão e silenciamento gênico. Conclusão: A presente revisão possibilitou verificar as principais aplicações da biotecnologia no melhoramento de arroz, bem como avanços e contribuições evidenciando a eficácia dessas ferramentas como aliada ao melhoramento genético.

Introdução: As plantas são suscetíveis a um grande número de patógenos, incluindo os fungos. Fitopatógenos fúngicos são responsáveis ​​por inúmeras doenças, como ferrugem, oídio, podridão, entre outras. Diferentes estratégias têm sido desenvolvidas para aumentar a resistência fúngica em espécies de plantas com base no conhecimento atual dos mecanismos moleculares envolvidos na interação planta-patógeno. As tecnologias de edição de genoma progrediram rapidamente e se tornaram as ferramentas genéticas mais utilizadas para o melhoramento de plantas. Entre essas, temos a aplicação do sistema formado por repetições palindrômicas curtas, interespaçadas e regularmente agrupadas (CRISPR), e sua proteína associada-9 (Cas9). Objetivo: Apresentar a tecnologia de edição de genoma CRISPR/Cas9 com foco na sua aplicação para o aumento da resistência de plantas á patógenos fúngicos. Metodologia: A pesquisa foi realizada nas bases de dados: PubMed e Scopus. Para alcançar o máximo de precisão na estratégia de busca, utilizou-se os descritores: “plant”, “pathogen”, “fungi or fungus”, “CRISPR”. Resultados: A maioria dos trabalhos envolvendo a resistência de plantas contra patógenos fúngicos estavam relacionados como a capacidade do sistema CRISPR/Cas9 em induzir mutagênese direcionada, com competência em silenciar genes implicados na interação planta-fungo. Foi possível observar vários estudos onde os genes de suscetibilidade da planta hospedeira foram inativados, pois eram necessários para o ciclo de vida do patógeno, demonstrando que a tecnologia é aplicável à resistência a doenças fúngicas em plantas, pois o silenciamento de um determinado gene na planta pode resultar em uma suscetibilidade no fungo. Conclusão: Os resultados demonstram a aplicação vantajosa do sistema CRISPR/Cas9 para o melhoramento de culturas no que diz respeito à resistência a patógenos. O aumento dessa resistência possui um papel importante, pois os fungos fitopatogênicos representam uma ameaça para a produção e o rendimento das safras agrícolas.