Genetic dissimilarity for thermoinhibition in seeds of lettuce lines after defoliation

Keywords: Lactuca sativa L.; defoliation; seed quality; thermodormancy; genetic variability.

Abstract

Removal of lettuce basal leaves is a technique used by the seed industry; however, the effects on seed production and physiological potential are unknown. Genetic dissimilarity is fundamental in the identification of individuals in terms of traits of interest, although it is rarely considered in relation to seeds that are tolerant to thermoinhibition. The aim of this study was to ascertain the relationship between defoliation of lettuce plants and seed yield/physiological quality, as well as the genetic dissimilarity among genotypes with regard to seed thermoinhibition. We used 35 lines of biofortified lettuce, the cultivars Uberlândia 10000, Belíssima, UFU MC BIOFORT1, and Everglades (tolerant to thermoinhibition), and Grand Rapids and Verônica (susceptible to thermoinhibition). The seed yield and physiological quality of the genotypes with and without defoliation were evaluated, artificially aged, and germinated at four temperatures in a factorial arrangement. The genetic dissimilarity was estimated by Tocher graphing and the UPGMA clustering method, based on the Mahalanobis generalized distance (D 2 ii). Four UFU genotypes and Grand Rapids had high seed yields. With removal of basal leaves, there was higher seed yield per plant and there was an effect on their physiological quality. The genotypes exhibited genetic variability for thermoinhibition, with UFU-86#2#1#1 and Everglades showing similar performance.

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References

Almeida, F. A., Silva-Mann, R., Santos, H. O., Pereira, R. W., & Blank, A. F. (2019). Germination temperatures affect the physiological quality of seeds of lettuce cultivars. Bioscience Journal, 35(4), 1143-1152. DOI: https://doi.org/10.14393/BJ-v35n4a2019-42196

Araujo, J. C., Telhado, S. F. P., Sakai, R. H., Ledo, C. A. S., & Melo, P. C. T. (2016). Univariate and multivariate procedures for agronomic evaluation of organically grown tomato cultivars. Horticultura Brasileira, 34(3), 374-380. DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-05362016003011

Argyris, J., Dahal, P., Hayashi, E., Still, D. W., & Bradford, K. J. (2008). Genetic variation for lettuce seed thermoinhibition is associated with temperature-sensitive expression of abscisic acid, gibberellin, and ethylene biosynthesis, metabolism, and response genes. Plant Physiology, 148(2), 926-947. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.108.125807

Argyris, J., Truco, M. J., Ochoa, O., McHale, L., Dahal, P., Van Deynze, A., ... Bradford, K. J. (2011). A gene encoding an abscisic acid biosynthetic enzyme (LsNCED4) collocates with the high temperature germination locus Htg6.1 in lettuce (Lactuca sp.). TAG. Theoretical and applied genetics, 122(1), 95-108. DOI: https://doi.org/10.1007/s00122-010-1425-3

Associação Brasileira de Comércio de Sementes e Mudas [ABCSEM]. (2018). 3º Seminário Nacional de Folhosa. Retrieved on Mar. 20, 2020 from http://www.abcsem.com.br/upload/arquivos/2-Ayrton_Tullio.pdf

Ataíde, G. M., Flores, A. V., & Lima e Borges, E. E. (2012). Alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de Pterogyne nitens tull. Durante o envelhecimento artificial. Pesquisa Agropecuária Tropical, 42(1), 71-76. DOI: https://doi.org/10.1590/S1983-40632012000100010

Bastitella Filho, F., Ferreira, M. E., Vieira, R. D., Cruz, M. C. P., Centurion, M. A. P. C., Sylvestre, T. B., & Ruiz, J. G. C. L. (2013). Adubação com fósforo e potássio para produção e qualidade de sementes de soja. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 48(7), 783-790. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2013000700011

Brasil. (2009). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Defesa Agropecuária Regras para análise de sementes. Brasília, DF: MAPA/ACS.

Brasil. (2019). Instrução Normativa Nº 42, de 17 de setembro de 2019. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília, 23 dez. Seção 1, p.19653.

Cardoso, D. L., Silva, R. F., Pereira, M. G., Viano, A. P., & Araújo, E. F. (2009). Diversidade genética e parâmetros genéticos relacionados à qualidade fisiológica de semente em germoplasma de mamoeiro. Revista Ceres, 56(5), 572-579.

Carvalho, J. B., Mota, J. M. N., Alvarenga, C. B., Maciel, G. M., Silva, A. A., & Borba, M. E. A. (2017). Produção e qualidade fisiológica de sementes de alface cultivada com adubação orgânica e mineral. Revista de Ciências Agrárias, 60(1), 70-76. DOI: https://doi.org/10.4322/rca.2424

Castilho, I. M., Catão, H. C. R. M., Caixeta, F., Marinke, L. S., Martins, G. Z., & Menezes, J. B. C. (2019). Teste de condutividade elétrica na avaliação do potencial fisiológico de sementes de grão-de-bico. Revista de Ciências Agrárias, 42(3), 101-110. DOI: https://doi.org/10.19084/rca.17449

Catão, H. C. R. M., Gomes, L. A. A., Guimarães, R. M., Fonseca, P. H. F., Caixeta, F., & Galvão, A G. (2018). Physiological and biochemical changes in lettuce seeds during storage at different temperatures. Horticultura Brasileira, 36(1), 118-125. DOI: https://doi.org/10.1590/s0102-053620180120

Catão, H. C. R. M., Gomes, L. A. A., Guimarães, R. M., Fonseca, P. H. F., Caixeta, F., & Marodin, J. C. (2016). Physiological and isozyme alterations in lettuce seeds under different conditions and storage periods. Journal of Seed Science, 38(4), 305-313. DOI: https://doi.org/10.1590/2317-1545v38n4163863

Catão, H. C. R. M., Gomes, L. A. A., Santos, H. O., Guimarães, R. M., Fonseca, P. H. F., & Caixeta, F. (2014). Aspectos fisiológicos e bioquímicos da germinação de sementes de alface em diferentes temperaturas. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 49(4), 316-322. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2014000400010

Cruz, C. D. (2016). Genes Software: extended and integrated with the R, Matlab and Selegen. Acta Scientiarum. Agronomy, 38(4), 547-552. DOI: https://doi.org/10.4025/actasciagron.v38i4.32629

Cruz, C. D., Regazzi, A. J., & Carneiro, P. C. S. (2012). Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa, MG: Editora UFV.

Ferreira, D. F. (2011). Sisvar: a computer statistical analysis system. Ciência e Agrotecnologia, 35(6), 1039-1042, DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542011000600001

Filgueira, F. A. R. (2013). Novo manual de olericultura: agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. Viçosa, MG: Editora UFV.

Franco, F. P., Gomes, L. A. A., & Santos, V. P. (2018). Produção de sementes de alface. Lavras, MG: Ed. do autor.

Frandoloso, D. C. L., Rodrigues, D. B., Rosa, T. D. A., Almeida, A. S., Soares, V. N., Brunes, A. P., & Tunes, L. V. M. (2017). Qualidade de sementes de alface avaliada pelo teste de envelhecimento acelerado. Revista de Ciências Agrárias 40(4), 10-19. DOI: https://doi.org/10.19084/RCA17009

Gonai, T., Kawahara S., Tougou, M., Satoh, S., Hashiba, T., Hirai, N., ... Yoshioka, T. (2004). Abscisic acid in the thermoinhibition of lettuce seed germination and enhancement of its catabolism by gibberellin. Journal Experimental Botany, 55(394), 111-118. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erh023

Heidari, H. (2015a). Effect of defoliation based on leaf position on maize yield, yield components and produced seed germination. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 21(4), 801-805.

Heidari, H. (2015b). Source-sink manipulation effects on wheat seed yield and seed germination characteristics. Biharean Biologist, 11(1), 33-36.

Heschel, M. S., Selby, J., Butler, C., Whitelam, G. C., Sharrock, R. A., & Donohue, K. (2007). A new role for phytochromes in temperature-dependent germination. New Phytologist, 174(4),735-741. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.02044.x

Huo, H., Dahal, P., Kunusoth, K., McCallum, C. M., & Bradford, K. J. (2013). Expression of 9-cis-EPOXYCAROTENOID DIOXYGENASE4 is essential for thermoinhibition of lettuce seed germination but not for seed development or stress tolerance. The Plant Cell, 25(3), 884-900. DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.112.108902

Kano, C., Cardoso, A. I. I., Villas Bôas, R. L., & Higuti, A. R. O. (2011). Germinação de sementes de alface obtidas de plantas cultivadas com diferentes doses de fósforo. Semina: Ciências Agrárias, 32(2), 591-598. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0359.2011v32n2p591

Lopes, R. R., Franke, L. B., Souza, C. H. L., Bertoncelli, P., & Graminho, L. A. (2017). Genetic divergence among interspecific Paspalum hybrids based on seed production traits. Ciência e Agrotecnologia, 41(4), 390-401. DOI: https://doi.org/10.1590/1413-70542017414006217

Maciel, G. M., Siquieroli, A. C. S., Gallis, R. B. A., Pereira, L. M., & Sales, V. F. (2019). Programa de computador BG a Biofort. Depositante: Universidade Federal de Uberlândia. BR512019002403-6. Depósito: 01 fev. 2019. Concessão: 23 out. 2019.

Maguire, J. D. (1962). Speed of germination-aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Science, 2(1), 176-177. DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x

Marcos Filho, J. (2015). Fisiologia de sementes de plantas cultivadas. Piracicaba, SP: FEALQ.

Marostega, T. N., Araujo, L. M., Luz, P. B., Neves, L. G., & Barelli, M. A. A. (2017). Genetic diversity of passiflora accessions based on morphophysiological seed descriptors. Revista Brasileira de Fruticultura, 39(5), 1-9. DOI: https://doi.org/10.1590/0100-29452017365

Medeiros, R. B., & Nabinger, C. (2001). Rendimento de sementes e forragem de azevém-anual em resposta a doses de nitrogênio e regimes de corte. Revista Brasileira de Sementes, 23(2), 245-254. DOI: https://doi.org/10.17801/0101-3122/rbs.v23n2p245-254

Nascimento, W. M., & Cantliffe, D. J. (2002). Germinação de sementes de alface sob altas temperaturas. Horticultura Brasileira, 20(1), 103-106. DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-05362002000100020

Nascimento, W. M., Cantliffe, D. J., & Huber, D. J. (2004). Ethylene evolution and endo-b-mannanase activity during lettuce seed germination at high temperature. Scientia Agricola, 61(2), 156-163. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-90162004000200006

Nascimento, W. M., Croda, M. D., & Lopes, A. C. A. (2012). Produção de sementes, qualidade fisiológica e identificação de genótipos de alface termotolerantes. Revista Brasileira de Sementes, 34(3), 510-517. DOI: https://doi.org/10.1590/S0101-31222012000300020

Nascimento, W. M., & Melo, P. C. T. (2015). Desafios e oportunidades na produção de sementes de hortaliças no Brasil. Seed News. Retrieved on Aug. 31, 2020 from https://seednews.com.br/artigos/1125-desafios-e-oportunidades-na-producao-de-sementes-de-hortalicas-no-brasil-edicao-maio-2015

Pereira, M. F. S., Torres, S. B., & Linhares, P. C. F. (2015). Accelerated aging test to evaluate of physiological potential in coriander seeds. Semina: Ciências Agrárias, 36(2), 595-606. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0359.2015v36n2p595

Pereira, M. J. R., Bonan, E. C. B., Garcia, A., Vasconcelos, R. L., Gíacomo, K. S., & Lima, M. F. (2012). Características morfoagronômicas do milho submetido a diferentes níveis de desfolha manual. Revista Ceres, 59(2), 200-205. DOI: https://doi.org/10.1590/S0034-737X2012000200008

Rodolfo, G. R., Souza, C. A., Coelho, C. M. M., & Belizario, K. K. (2017). Physiological quality of dual-purpose wheat seeds from plants subjected to artificial defoliation. Ciência Rural, 47(1), 1-8. DOI: https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20151582

Sala, F. C., & Nascimento, W. M. (2014). Produção de sementes de hortaliças. Brasília, DF: Embrapa.

Santos, C. J. O. G., Rocha, L., Heldwein, A. B., Durigon, A., Nied, A. H., & Milanese, B. O. (2020). Efeito da desfolha na altura de plantas e produtividade de grãos de canola (Brassica napus L.). Revista Ciência Agrícola, 18(1), 11-19. DOI: https://doi.org/10.28998/rca.v18i1.8006

Schwember, A. R., & Bradford, K. J. (2010). A genetic locus and gene expression patterns associated with the priming effect on lettuce seed germination at elevated temperatures. Plant Molecular Biology, 73, 105-118. DOI: https://doi.org/10.1007/s11103-009-9591-x

Souza, J. T. A., Costa, C. A., Brandão Junior, D. S., Menezes, J. B. C., Nascimento, W. M., & Cardoso, W. J. (2019). Yield and quality of seeds of lettuce genotypes produced under organic management. Journal of Seed Science, 41(3), 352-358. DOI: https://doi.org/10.1590/2317-1545v41n3220435

Souza, S. A. M., Martins, K. C., Azevedo, A. S., & Pereira, T. N. S. (2012). Fenologia reprodutiva do maracujazeiro-azedo no município de Campos dos Goytacazes, RJ. Ciência Rural, 42(10), 1774-1780. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-84782012001000010

Sung, Y., Cantliffe, D. J., Nagata, R. T., & Nascimento, W. M. (2008). Structural changes in lettuce seed during germination at high temperature altered by genotype, seed maturation temperature, and seed priming. Journal of the American Society for Horticultural Science, 133(2), 300-311. DOI: https://doi.org/10.21273/JASHS.133.2.300

Viggiano, J. (1990). Produção de sementes de alface. In P. D. Castellane (Ed.), Produção de sementes de hortaliças (p. 1-15). Jaboticabal, SP: FCAV/FUNEP.

Villela, R. P., Souza, R. J., Guimarães, R. M., Nascimento, W. M., Gomes, L. A. A., Carvalho, B. O., & Bueno, A. C. R. (2010). Produção e desempenho de sementes de cultivares de alface em duas épocas de plantio. Revista Brasileira de Sementes, 32(1), 158-169. DOI: https://doi.org/10.1590/S0101-31222010000100018

Wang, W. Q., Song, B. Y., Deng, Z. J., Wang, Y., Liu, S. J., Møller, I. M., & Song, S. Q. (2015). Proteomic analysis of lettuce seed germination and thermoinhibition by sampling of individual seeds at germination and removal of storage proteins by polyethylene glycol fractionation. Plant Physiology, 167(4), 1332-1350. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.15.00045

Yoong, F. Y., O'Brien, L. K., Truco, M. J., Huo, H., Sideman, R., Hayes, R., ... Bradford, K. J. (2016). Genetic variation for thermotolerance in lettuce seed germination is associated with temperature-sensitive regulation of ETHYLENE RESPONSE FACTOR1 (ERF1). Plant Physiology, 170(1), 472-488. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.15.01251

Zuffo, A. M., Zambiazzi, E., Carvalho, M. L. M., Oliveira, N. T., Bruzi, A., Soares, I. O., … Santos, H. O. (2017). Quality of pelleted and bare lettuce seeds at different temperatures. Australian Journal of Crop Science, 11(3), 338-342. DOI: https://doi.org/10.21475/ajcs.17.11.03.pne352

Published
2022-09-19
How to Cite
Catão, H. C. R. M., Maciel, G. M., Gomes, L. A. A., Siquieroli, A. C. S., Luz, J. M. Q., & Cabral Neto, L. D. (2022). Genetic dissimilarity for thermoinhibition in seeds of lettuce lines after defoliation . Acta Scientiarum. Agronomy, 45(1), e56518. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v45i1.56518
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Crop Production

 

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