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CRISTIANE ZOCATELLI RIBEIRO
ANÁLISE DIALÉLICA PARA A AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE
COMBINATÓRIA EM TRIGO
MARINGÁ
PARANÁ - BRASIL
FEVEREIRO – 2009
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CRISTIANE ZOCATELLI RIBEIRO
ANÁLISE DIALÉLICA PARA A AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE
COMBINATÓRIA EM TRIGO
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual de Maringá, como parte das
exigências do Programa de Pós-Graduação
em Genética e Melhoramento, para
obtenção de grau de Mestre.
MARINGÁ
PARANÁ - BRASIL
FEVEREIRO – 2009
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iii
Aos meus pais, Aparecida Zocatelli Ribeiro e Iris de Oliveira Ribeiro, pelo
esforço e carinho que dedicaram à minha formação pessoal e profissional.
Aos amigos, familiares e ao meu noivo que, nas horas mais difíceis, me
apoiaram e torceram por mim.
Dedico.
iv
AGRADECIMENTOS
A Deus, em primeiro lugar, por me proporcionar o desejo e os meios
necessários para a realização desse trabalho.
À Universidade Estadual de Maringá, pela oportunidade.
À Cooperativa Central de Pesquisa Agrícola (Coodetec), por toda a
estrutura, material cedido e assistência necessária para a realização deste
trabalho.
Ao professor doutor Ronald José Barth Pinto pela orientação, amizade,
apoio e incentivo em todos os momentos.
Ao doutor Francisco de Assis Franco e ao doutor Volmir Sergio Marchioro,
pela imensa ajuda, pelos conselhos e sugestões.
Ao doutor Ivan Schuster, pela co-orientação, amizade e auxílio nas
análises estatísticas.
À doutora Elisa Serra Negra Vieira, pela amizade e ajuda no escore dos
marcadores.
À professora doutora Claudete Aparecida Mangolin e ao professor doutor
Carlos Alberto Scapim, pela co-orientação.
Aos grandes amigos, Ademar Sobrinho e Adriel Evangelista, pela amizade,
pelas sugestões, ensinamentos e colaboração na instalação e condução do
experimento e coleta de dados.
Aos colegas da Coodetec de Palotina, Edson Luiz Grave, Márcio A. de
Souza, Charles Casarotto, Ricardo Brizolla, Wilson Martins de Oliveira e
Vanderson Cembranel, pelo auxílio nos trabalhos de campo.
Aos amigos do Núcleo de Biotecnologia e Melhoramento de Trigo da
Coodetec, pela indispensável colaboração.
Às queridas amigas Marilene dos Santos e Nelci Skawronski, pelo carinho
e amizade.
Em especial, aos amigos Laura Calgaro, Crisleine Thoman, Mariana da
Rocha, Leonardo Barzoto, Diego Spies, Patrícia Vinholes, Julio Crivelli, Gabriel
Fachin, Fernando Vesohoski, Alexandro Cantelle, Thiago Sodré, Paulino Ricardo,
Carlos Silveira, Fabio Junior, Paulo Cordeiro e Lilian Taís, que me auxiliaram nas
atividades da pesquisa.
v
A todos os amigos do Programa de Pós-graduação em Genética e
Melhoramento, grandes e inesquecíveis companheiros.
Ao meu noivo, Peterson, pela grande ajuda, pelo amor e carinho dedicado
e compreensão neste longo período de feriados e finais de semanas envolvidos
nos estudos.
Ao sobrinho, Fernando, pela ajuda nas digitações.
A todos os que de forma direta ou indireta contribuíram para a realização
deste trabalho.
vi
BIOGRAFIA
RIBEIRO, Cristiane Zocatelli nasceu na cidade de Campo Mourão, em 28
de julho de 1981, filha de Aparecida Zocatelli Ribeiro e Iris de Oliveira Ribeiro.
Em fevereiro de 1988, ingressou no Colégio Estadual João XXIII, onde
concluiu, em 1991, a 4ª série do Ensino Fundamental. Em 1992, iniciou a 5ª série
na Escola Estadual Rui Barbosa, em Mamborê-PR, permanecendo até 1995,
quanto concluiu a 8ª série.
Em 1996, iniciou o ensino médio no CEFET-PR – Unidade de Campo
Mourão, cursando habilitação em Técnico em Edificações. O curso foi concluído
em 1999.
Em 2002, ingressou no curso de Ciências Biológicas
Licenciatura/Bacharelado da Universidade Paranaense, campus de Umuarama,
graduando-se em 2005.
Em julho de 2006, ingressou como aluna não-regular no programa de
Pós-Graduação em Genética e Melhoramento da Universidade Estadual de
Maringá (PGM), sendo aceita como aluna regular em março de 2007.
Em outubro de 2007, foi nomeada representante titular do corpo discente
no Colegiado do PGM.
A pesquisa foi realizada na Cooperativa Central de Pesquisa Agrícola
(Coodetec), no período de março a novembro de 2008.
vii
INDICE
RESUMO ............................................................................................................. viii
ABSTRACT ............................................................................................................ x
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 1
2. REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................. 3
2.1. A importância do trigo no mundo ..................................................................... 3
2.2. A importância do trigo para a agricultura brasileira .......................................... 3
2.3. Melhoramento do trigo no Brasil ...................................................................... 5
2.4. Escolha dos genitores e condução de gerações segregantes ......................... 6
2.5. Análise dialélica ............................................................................................... 7
2.6. Marcadores microssatélites ............................................................................ 10
2.7. Análise fenotípica e molecular da diversidade genética entre parentais do
dialelo .................................................................................................................... 13
2.7.1. Métodos de agrupamento ........................................................................... 14
3. MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................. 16
3.1. Material vegetal .............................................................................................. 16
3.2. Genitores ........................................................................................................ 16
3.2.1. CD 104 ........................................................................................................ 16
3.2.2. CD 105 ........................................................................................................ 17
3.2.3. CD 108 ........................................................................................................ 17
3.2.4. Cultivares em fase de experimentação ....................................................... 17
3.3. Metodologia .................................................................................................... 18
3.3.1. Cruzamentos manuais ................................................................................ 18
3.3.2. Experimentos dialélicos ............................................................................... 19
3.3.3. Análises de variância .................................................................................. 20
3.3.4. Análise dialélica .......................................................................................... 21
3.3.5. Coeficiente de parentesco ........................................................................... 22
3.3.6. Análise molecular ........................................................................................ 22
3.3.7. Manipulação do material genético ............................................................... 22
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 25
4.1. Primeira época ............................................................................................... 25
4.2. Segunda época .............................................................................................. 30
4.3. Análise conjunta ............................................................................................. 34
4.4. Distâncias genéticas e agrupamentos ........................................................... 39
5. CONCLUSÕES ................................................................................................. 47
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 48
viii
RESUMO
RIBEIRO, Cristiane Zocatelli. M. Sc. Universidade Estadual de Maringá.
Fevereiro, 2009. Análise dialélica para a avaliação da capacidade
combinatória em trigo. Orientador: Ronald José Barth Pinto. Conselheiros: Ivan
Schuster, Claudete Aparecida Mangolin e Carlos Alberto Scapim.
A utilização de genitores mais divergentes permite a obtenção de populações
segregantes com maior variabilidade genética. Com o intuito de identificar
cultivares com alta capacidade combinatória, foi aplicada a metodologia dialélica,
modelo quatro, proposta por Griffing, associada a estudos de dissimilaridade
baseados no emprego de marcadores moleculares microssatélites e às
estimativas de distância genética entre oito cultivares de trigo (CD 104, CD 105,
CD 108, CD 0542, CD 0545, CD 0567, CD 0649 e CD 0656). Os experimentos
dialélicos foram conduzidos no Centro de Pesquisa da Coodetec localizado em
Palotina-PR, em 2008. Os experimentos foram delineados em blocos ao acaso,
com duas repetições, com semeadura em duas épocas (abril e maio). Foram
avaliadas oito características: período de espigamento, número de afilhos e de
espigas por planta, tamanho da espiga, número de grãos por espiga, peso de
grãos por espiga, produção por planta e peso de mil grãos. Entre os 129 primers
microssatélites testados, 26 foram polimórficos, 30 foram monomórficos e 73 não
amplificaram. As distâncias genéticas foram estimadas a partir dos marcadores e
dos dados de genealogia. Os agrupamentos dos genótipos foram realizados
segundo o método UPGMA. Considerando os dados da primeira época, as
variedades CD 108, CD 0542 e CD 104 apresentaram alta CGC e maior potencial
de contribuição ao programa de melhoramento. Na semeadura de maio, a
variedade de melhor desempenho foi CD 0656. Considerando as duas épocas de
semeadura, as variedades que se destacaram com maior freqüência em CGC
foram CD 108, CD 104 e CD 105. A análise conjunta revelou os genitores CD
104, CD 105, CD 108 e CD 0542 como os mais indicados para integrar um grupo
de elite em programas de melhoramento. Houve uma tendência de maior
heterozigose e, portanto, de efeitos de CEC, nos cruzamentos envolvendo as
linhagens CD 104, CD 0567 e CD 0542. O estudo da distância genética
ix
evidenciou a variabilidade entre os genótipos de trigo avaliados. Os
dendrogramas baseados no coeficiente de parentesco e nos marcadores
microssatélites não coincidiram satisfatoriamente no agrupamento das
variedades. A reduzida associação verificada entre os dois padrões de
agrupamento esteve provavelmente relacionada às propriedades intrínsecas das
duas formas de estimação da distância genética, com repercussão na
interpretação da quantificação e distribuição da variabilidade entre os trigos
estudados.
Palavras-chave: Triticum aestivum, cruzamentos dialélicos, dissimilaridade,
marcadores SSR, coeficiente de parentesco.
x
ABSTRACT
RIBEIRO, Cristiane Zocatelli. M.Sc. Universidade Estadual de Maringá. February,
2009. Diallel analysis for the evaluation of combining ability in wheat.
Adviser: Ronald José Barth Pinto. Committee Members: Ivan Schuster, Claudete
Aparecida Mangolin and Carlos Alberto Scapim.
Use of more divergent parents allows the obtention of segregant populations with
higher genetic variability. The aim of the present study was to identify high
combining ability varieties by use of the fourth model of the Griffing's diallelic
methodology. Studies on genetic dissimilarity based on microsatellite markers and
estimates of genetic distance among eight wheat varieties (CD 104, CD 105, CD
108, CD 0542, CD 0545, CD 0567, CD 0649 e CD 0656) were also performed.
The diallel was carried out in the Research Center of Coodetec located in Palotina,
state of Paraná, Brazil, in the year 2008. A complete randomized block design with
two replications was used in both experiments sowed in two seasons (April and
May). The evaluated traits were cycle, number of tillers per plant, number of spikes
per plant, size of spikes, number of grains per spike, weight of grains per ear,
weight of grains per plant and weight of thousand grains. Among the 129 primers
tested, 26 were polymorphic, 30 were monomorphic and 73 were not amplified.
Genetic distances were estimated by use of microssatellite markers and pedigree
data obtained from the parentage coefficient, and genotypes grouped according to
the UPGMA method. According to the results obtained from the first experiment,
varieties CD 108, CD 0542 and CD 104 showed a high general combining ability
and seems to have a good perspective to be used in a breeding program. In the
sowing of May, CD 0656 was the best variety. If both the experiments are
considered together, genotypes CD 108, CD 104 e CD 105 were those who
showed a higher frequency of desirable values for general combining ability.
Heterozygosity in hibrids obtained from parents CD 104, CD 0567 e CD 0542 was
probably higher, in association with a higher efect of specific combining ability in
their crosses. The study of genetic distance made evident the genetic variability
among the wheat genotypes. There was no a good coincidence between the
dendrogram based on parentage coefficient and the one based on microssatellite
xi
markers. The small association between both standards of grouping was probably
related to the intrinsic properties of each way of estimating the genetic distance,
which can modify the interpretation and the distribution of the genetic variability in
the evaluated wheats.
Key words: Triticum aestivum, diallel crosses, dissimilarity, SSR markers,
parentage coefficient.
1
1. INTRODUÇÃO
A cultura do trigo é uma das mais antigas no mundo. A evidência mais
antiga da utilização do trigo foi encontrada durante escavações arqueológicas na
Síria, Irã e Iraque, nas quais foram coletados grãos que datavam de 7.500 a 6.500
a.C. Utilizado como alimento há pelo menos 10.000 anos, o trigo é considerado
um dos cereais mais importantes na dieta humana (Federizzi et al., 2005).
O trigo foi a cultura chave para o desenvolvimento da civilização
ocidental. À medida que o trigo foi evoluindo, tornando-se mais produtivo e
adaptado às novas condições ambientais, também as populações cresceram,
ocupando novos espaços. Assim, o cultivo e o armazenamento de grãos de trigo
ocorreram paralelamente à fixação do homem em povoados e à construção de
cidades, processos que resultaram no desenvolvendo das profissões, das
ciências e das artes (Baggio, 1999).
O trigo foi introduzido no Brasil pelos portugueses, no século XVI. Após
vários séculos de cultivo, verificou-se que, ao final da década de 80, o Brasil
produzia todo o trigo necessário para o abastecimento do país. No entanto,
devido a problemas fitossanitários, climáticos e política governamental daquela
época, o país passou a ser importador. Altamente dependente da importação, o
Brasil importou na safra de 2007 6,6 milhões de toneladas de trigo. Desse total,
5,6 milhões de toneladas foram procedentes da Argentina (Samora, 2008).
Criado em 2008, o Plano Qüinqüenal para o Trigo no Brasil destina-se a
incentivar o plantio e elevar a produção brasileira para 7,1 milhões de toneladas
de trigo, em cinco anos. Segundo o ministro da Agricultura, Reinhold Stephanes,
a execução das ações contidas no referido plano permitirão que o Brasil passe a
produzir 60% do trigo que consome atualmente (Domingos, 2008). As tendências
indicam que, nos próximos anos, o país poderá tornar-se auto-suficiente na
produção de trigo. No entanto, para a consecução dessa meta, será necessário o
cultivo de trigo em áreas que habitualmente não são utilizadas para tal finalidade.
Além disso, é necessário que as cultivares apresentem características bem
adaptadas às novas regiões (Salomon, 2001). A obtenção de tais cultivares
requer, evidentemente, um grande esforço dos programas de melhoramento.
Os métodos de melhoramento de trigo usualmente iniciam com a
realização de cruzamentos entre linhagens superiores. Os cruzamentos visam,
2
sobretudo, oportunizar a seleção de recombinantes favoráveis a partir da geração
F
2
. Assim, para o melhorista, é fundamental conhecer o potencial combinatório
dos genitores e identificar os mecanismos genéticos responsáveis pela herança
das características agronômicas (Gandin, 1982).
O aumento da base genética dos programas de melhoramento constitui,
freqüentemente, uma das prioridades a serem alcançadas. A utilização de
genitores mais divergentes permite a obtenção de populações segregantes
contendo variabilidade genética. Paralelamente, a redução do número de
parentais, decorrente da seleção de linhagens com maior capacidade
combinatória, tende a aumentar a eficiência do programa. A identificação e
quantificação das divergências genéticas usualmente requerem, além de
informações fenotípicas (morfológicas e agronômicas), a contribuição de outras
ferramentas importantes, como as aportadas por dados genealógicos (pedigree) e
moleculares (marcadores de DNA) (Bertan et al., 2007).
A disponibilidade de informações sobre a genealogia dos parentais
permite calcular com relativa facilidade a estimativa das distâncias genéticas
através do coeficiente de parentesco. Bertan et al. (2007) postulam a
conveniência da utilização conjunta de dados fenotípicos, genéticos e
morfológicos para tal finalidade, em trigo, ressaltando a importância da
variabilidade genética acessada através das medidas de distâncias genéticas e
morfológicas para seu uso em programas de melhoramento, com aumento nas
perspectivas de êxito no uso dos genótipos.
No presente trabalho, a metodologia dialélica foi empregada na busca de
cultivares com alta capacidade combinatória, com a perspectiva de utilização
prioritária desses materiais nos blocos de cruzamentos empregados no
melhoramento de trigo. Foi verificada também a correspondência entre as
estimativas de capacidade geral e específica de combinação, obtidas de um
dialélico, e as distâncias genéticas dos parentais, estimadas por informações de
pedigree e de marcadores microssatélites.
3
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. A importância do trigo no mundo
O trigo é uma gramínea originária do Oriente Médio. É considerado o
cereal mais importante para a alimentação humana, pois sua aptidão panificadora
não é igualada a nenhuma outra espécie consumida pelo homem.
Atualmente, o trigo encontra-se entre os três cereais mais produzidos no
mundo, juntamente com milho e arroz. Segundo dados da FAO (Food and
Agriculture Organization of the United Nation), a produção mundial de trigo na
safra de 2007 foi de 629,6 milhões de toneladas, o que representa um acréscimo
de 5,2% sobre a safra anterior (FAO, 2008). Atualmente, os maiores produtores
de trigo são os países da Comunidade Européia, China, Índia, Estados Unidos e
Rússia. A partir de 1995, o Brasil tem superado o ganho anual de rendimento de
países como Estados Unidos, Canadá, Austrália, Argentina, França e Reino
Unido. Tal crescimento permite imaginar que o Brasil tenha plenas condições de
se tornar um dos grandes produtores de trigo no mundo, sem necessariamente
aumentar sua fronteira agrícola (Cunha, 2008).
O consumo mundial de trigo totalizou 450,1 milhões de toneladas. O
consumo humano mundial per capita era de 68,1 kg/ano, com redução de 0,4%
em relação ao ano anterior. Atualmente, o consumo humano representa pouco
mais de 70% da produção mundial (FAO, 2008).
2.2. A importância do trigo para a agricultura brasileira
O histórico do trigo no Brasil está intimamente relacionado com a história
do país. A introdução no Brasil é creditada a Martim Affonso de Sousa, em 1534,
na Capitania de São Vicente, atual estado de São Paulo (Tomasini, 1982). Por
volta de 1737, o trigo foi introduzido no sul do País por imigrantes açorianos,
região onde encontrou clima favorável e, conseqüentemente, alta produtividade
(Bered et al., 2000).
Em 1805, o Brasil era um grande exportador de trigo, com média de
13.500 toneladas de grãos por safra (Tomasini, 1982). A produção do trigo
começou a diminuir a partir de 1811, quando a incidência de ferrugem nas
4
plantações diminuiu a produção e desencorajou os produtores. O problema
provocou um desestímulo ao cultivo do cereal, resultando no aumento da
importação do produto para suprir as necessidades do país (Salomon, 2001).
O surgimento das primeiras variedades melhoradas, no Brasil, ocorreu em
1914. Os genótipos selecionados foram cruzados entre si e originaram variedades
que serviram como base para quase todas as variedades brasileiras de trigo
(Osório, 1982).
O trigo foi cultivado em vários estados do Brasil, mas paulatinamente
restringiu-se aos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul
(Tomasini, 1982).
Incentivos governamentais a partir de 1967 levaram o Banco do Brasil a
criar o Departamento de Comercialização do Trigo Nacional – CTRIN. Esse órgão
passou a comprar toda a produção nacional, levando ao aumento acelerado da
triticultura no país e estimulando a pesquisa nesse setor (Tomasini, 1982). Esse
evento levou ao desenvolvimento de novas cultivares mais adaptadas à nossa
região, incrementando novamente a produção (Salomon, 2001).
Durante o governo Figueiredo (1979-1985), o então Ministro da
Agricultura, Antonio Delfim Netto, considerou que seria mais vantajoso importar o
trigo excedente de outros países, como Argentina, Canadá e Estados Unidos.
Essa postura levou à adoção de medidas que resultaram numa redução drástica
da produção e da área cultivada, no transcorrer das duas décadas seguintes
(Domingos, 2008).
A partir de 1990, em decorrência de ações políticas, a privatização da
comercialização do trigo nacional reduziu novamente a produção e a área
destinada ao plantio. Em contrapartida, o crescimento da população e o êxodo
rural aumentaram a demanda por alimentos derivados do trigo, com custo mais
baixo (Salomon, 2001).
O Brasil produz anualmente cerca de 4,0 milhões de toneladas de trigo,
mas consome perto de 10 milhões de toneladas. A necessidade de aumentar a
produção de trigo tem contribuído para a disseminação da cultura nas regiões
centrais do país. Assim, os atuais programas de melhoramento buscam cultivares
bem adaptadas a esses novos ambientes (Salomon, 2001).
Com a criação do Plano Nacional do Trigo, em abril de 2008, foi
incrementada a área cultivada com trigo. Quando o Plano foi lançado, esperava-
5
se um aumento em 25% para a safra seguinte. No entanto, dados do CONAB
indicam um aumento em 35% para a safra 2009 (Macedo, 2008). Assim, mesmo
não atendendo a todas as necessidades dos produtores, o Plano representou um
passo importante para o agronegócio e o mercado consumidor nacional
(Sperafico, 2008).
Em 2008, o país produziu cerca de 3,8 milhões de toneladas do produto.
Estes números representam apenas 37% do consumo anual de 10,25 milhões de
toneladas (Macedo, 2008).
Existe uma expectativa de que o Brasil se torne auto-suficiente na
produção de trigo num período de dez anos. Muitas instituições de pesquisa vêm
trabalhando para isso, tanto pelo aumento da produção em regiões tradicionais,
quanto pela incorporação de novas áreas, como os cerrados (Diniz, 2008).
2.3. Melhoramento do trigo no Brasil
O trigo apresenta, além de outras características, resistência à ferrugem
da folha, atribuída ao efeito de dois genes (Federizzi et al., 2005).
A história do trigo no Brasil registrou entre 1934 e 1943 a implantação de
várias estações experimentais dedicadas à realização de pesquisas sobre a
genética e o melhoramento do trigo, que resultaram no lançamento de novas
cultivares (Osório, 1982). Exemplificando, a estação experimental de Júlio de
Castilhos foi criada em 1937, no Rio Grande do Sul, estado considerado, naquela
época, o principal produtor de trigo do país (Federizzi et al., 2005).
Em 1973, o Iapar (Instituto Agronômico do Paraná) iniciou um programa
de melhoramento genético de trigo, sob a liderança de Milton Alcover. Naquele
ano, foram lançadas várias cultivares que receberam grande destaque no Paraná
(Federizzi et al., 2005).
Em 1975, foi criada a Embrapa, merecendo destaque, nesta etapa, a
fundação do Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT), localizado em Passo
Fundo, Rio Grande do Sul. Além de desenvolver cultivares para o estado, o CNPT
ajudou a desenvolver programas de trigo para o Paraná, Mato Grosso do Sul e
para a Região dos Cerrados (Brasília, Goiás e Minas Gerais) (Osório, 1982).
A Organização das Cooperativas do Paraná (hoje, Coodetec) iniciou no
ano de 1976, em Cascavel (PR), um programa de melhoramento sob o comando
6
de John Gibbler, Manoel Carlos Bassoi e Francisco de Assis Franco. Naquela
época, foram desenvolvidas cultivares para serem utilizadas principalmente para
solos sem alumínio tóxico (Federizzi et al., 2005).
Os programas de melhoramento introduzidos na década de 70 no Paraná
ainda continuam ativos. Em 1991, o CNPSoja iniciou um programa de
melhoramento de trigo (Federizzi et al., 2005). Hoje, várias estações
experimentais distribuídas pelo Brasil vêm desenvolvendo cultivares que atendem
às necessidades de cada região.
2.4. Escolha dos genitores e condução de gerações segregantes
O êxito nos programas de melhoramento de trigo depende de três fatores
fundamentais: a) variabilidade genética; b) seleção de genitores promissores; e c)
ajustamento às condições ambientais (Carvalho et al., 2008).
A hibridação entre linhagens constitui uma das atividades fundamentais
do melhoramento, possibilitando a recombinação que libera variabilidade genética
para produzir novas cultivares adaptadas às diversas finalidades. No entanto, o
grande número de genitores disponíveis representa uma dificuldade na escolha
dos parentais mais promissores num programa de melhoramento. A escolha
desses genitores possibilita ao melhorista identificar as populações mais
segregantes, potencialmente capazes de fornecer progênies superiores,
garantindo o êxito do programa (Ramalho et al., 1993). Logo, a definição clara dos
objetivos do programa de melhoramento é fundamental, sendo imprescindível a
escolha criteriosa dos genitores para garantir o êxito do trabalho (Federizzi et al.,
2005).
Vários fatores devem ser levados em consideração na escolha dos
genótipos. A diversidade genética, por exemplo, pode viabilizar a obtenção de
recombinantes superiores aos pais. A complementação dos genótipos, por sua
vez, possibilita reunir características de duas ou mais linhagens numa única
planta. O uso de genes específicos consiste em inserir, nos cruzamentos,
parentais previamente identificados como portadores de genes de interesse, tais
como os de resistência a doenças. Mediante a uma escolha propiciada por
avaliações de campo e pela experiência do melhorista, a opção por genitores de
maior capacidade combinatória busca a redução no número total de cruzamentos,
7
sem prejuízo dos ganhos por seleção. Por último, na seleção baseada no
comportamento das cultivares per se, o intercruzamento entre os melhores
genótipos não compromete a adaptabilidade já alcançada ou a combinação de
genes superiores (Federizzi et al., 2005).
A escolha de genitores é um dos fatores de maior importância para o
sucesso do melhoramento genético. Os trabalhos desenvolvidos em espécies de
plantas autógamas, como o trigo, têm utilizando tradicionalmente o cruzamento
simples envolvendo dois genitores, seguido da condução das populações
segregantes e seleção de genitores superiores. Desta forma, a escolha dos
genitores para inclusão nos cruzamentos pode ser predita para produzir progênies
de elevada potencialidade com base na complementaridade de genes (Bohn et
al., 1999).
A seleção dos genitores com base em suas características fenotípicas
não é suficiente para determinar se a progênie terá um bom resultado, pois é
necessário que os genitores tenham alta capacidade combinatória para que os
cruzamentos resultem em recombinações favoráveis (Lorencetti et al., 2005).
Alguns estudos mostram que até mesmo genitores que não apresentam
características genotípicas superiores, quando cruzados, podem produzir
progênies com potencial elevado (Borém e Miranda, 2005).
Após a escolha dos parentais e a realização dos cruzamentos, a
condução de populações segregantes dará continuidade aos processos de
melhoramento clássico, resultando no desenvolvimento de linhas puras. Os
métodos mais utilizados de condução de gerações segregantes são: a) método
populacional (bulk method); b) método genealógico; c) método dos
retrocruzamentos; d) método descendente de uma única semente (SSD); e)
método dos di-haplóides e f) método da seleção recorrente (Federizzi, et al.,
2005).
2.5. Análise dialélica
Utiliza-se o termo dialelo para designar o conjunto de híbridos resultante
de cruzamentos entre vários genitores. Os cruzamentos podem envolver
linhagens, variedades, clones e outros materiais, podendo também gerar híbridos
recíprocos ou ocorrer em gerações relacionadas. A análise dialélica é uma
8
modalidade de delineamento genético capaz de estimar parâmetros para a
seleção de genitores e o entendimento dos efeitos genéticos envolvidos na
determinação do caráter (Cruz et al., 2004).
A capacidade geral de combinação (CGC) representa o comportamento
médio dos pais em combinações híbridas, enquanto a capacidade específica de
combinação (CEC) está relacionada a fatores gênicos não aditivos,
caracterizando os desvios de combinações híbridas em relação ao
comportamento médio dos pais (Sprague e Tatum, 1942).
De modo geral, os cruzamentos dialélicos podem ser classificados como
balanceados, parciais, circulantes, incompletos e desbalanceados. Os dialélicos
balanceados são aqueles em que estão incluídos os híbridos da primeira geração,
com todos os pares de combinação dos progenitores, podendo também incluir os
genitores, seus híbridos recíprocos e também outras gerações relacionadas. Os
dialelos balanceados podem ser completos ou de meia tabela (Cruz et al., 2004).
A metodologia dialélica mais utilizada foi proposta por Griffing (1956). Ela
estima os efeitos da capacidade geral e capacidade específica de combinação
(Garbuglio e Araújo, 2006). A metodologia proposta por Griffing é apresentada por
uma tabela p x p em que os p possíveis genótipos ficam reunidos e divididos em
três grupos: a) p progenitores; b) p(p-1)/2 híbridos F
1
’s e c) p(p-1)/2 híbridos F
1
’s
recíprocos.
A metodologia de Griffing (1956), pode ser classificada em quatro
modalidades. No método 1, são incluídas as p
2
combinações; no método 2, são
incluídas p(p+1)/2 combinações, faltando os híbridos F
1
’s recíprocos; no método
3, são incluídas p(p-1) combinações, faltando os progenitores; finalmente, no
método 4, são incluídas p(p-1)/2 combinações, faltando os genitores e os híbridos
F
1
’s recíprocos. Cada modalidade pode ser analisada considerando um modelo
fixo ou aleatório, dependendo da natureza das amostras.
O método proposto por Gardner e Eberhart (1966), inclui populações e os
p(p-1)/2 híbridos F
1
’s. Este método se aplica a progenitores em equilíbrio de
Hardy-Weinberg, promovendo informações sobre o potencial per se dos
progenitores e da heterose manifestada em seus híbridos, aplicando-se também a
quatro modelos estatísticos onde são pertinentes algumas observações. No
modelo 1, admite-se que não há heterose nos cruzamentos varietais. No modelo
2, admite-se uma heterose comum a todos os cruzamentos varietais. No terceiro,
9
admite-se que cada variedade tenha efeito heterótico próprio. Finalmente, no
quarto modelo, admitem-se as mesmas pressuposições do terceiro, porém, com
um efeito adicional referente à heterose específica de cada cruzamento.
Ao contrário dos outros modelos, o método descrito por Hayman (1954)
não é baseado em um modelo preestabelecido. Ele informa sobre os mecanismos
básicos inerentes à herança do caráter em estudo e suas implicações sobre os
valores genéticos dos progenitores e limites da seleção.
As limitações para o estudo de um grande número de genitores contribuiu
para o surgimento dos dialelos parciais e circulantes, os quais constituem novas
alternativas para viabilizar o estudo da capacidade combinatória.
Os dialelos parciais envolvem dois grupos de progênies e seus
respectivos cruzamentos. Esse método possibilita maximizar as informações com
um número menor de cruzamentos. Os dialelos parciais permitem que sejam
realizadas análises de genitores dispostos em dois grupos, pertencentes ou não a
um conjunto comum, sendo cada grupo é analisado individualmente.
No modelo de dialelos circulantes, os genitores são representados pelo
mesmo número de cruzamentos. Analogamente ao verificado no caso dos
dialelos parciais, o sistema de dialelos circulantes requer a realização de poucos
cruzamentos. Contudo, neste caso, os genitores pertencem a um conjunto
comum, representado por um número constante de vezes em suas respectivas
combinações híbridas, sendo tal número de magnitude inferior ao número máximo
possível verificado no dialelo completo. Nos dialelos circulantes, os p progenitores
são representados por s combinações híbridas, ao contrário dos dialelos
completos e dos dialelos de meia tabela. A desvantagem dos dialelos circulantes
é a perda da informação dos híbridos ausentes no dialelo, com subseqüente
redução na precisão das estimativas de capacidade combinatória, especialmente
quando o valor de s é pequeno (Kempthorne e Curnow, 1961).
Algumas metodologias se distinguem pelas gerações avaliadas, sendo
comum a análise de F
1
’s ou de F
1
’s e progenitores. Em alguns casos, é estudada
a capacidade combinatória geral e específica e, em outros, o potencial per se.
Para estes casos cabem variações e adaptações nos modelos de Griffing (1956),
ou de Gardner e Eberhart (1966) (Cruz et al., 2004).
A falta de determinados tratamentos ou sua perda durante a condução do
ensaio constituem problemas que podem ser contornados pelo uso do modelo
10
dialélico incompleto. Neste caso, é usado um número variável de cruzamentos.
Os dialelos desbalanceados apresentam todas as combinações híbridas e as
demais gerações, mas, por limitações no número de sementes ou em função de
perda de parcelas, o dialelo fica prejudicado por não haver uma mesma
quantidade de repetições por tratamento. Para a avaliação destes F
1
’s,
geralmente, tem sido adotados delineamentos inteiramente casualizados, com
diferentes números de repetições por tratamento (Cruz et al., 2004).
A utilização de dialelos no melhoramento de trigo é relativamente escassa
quando comparada ao seu emprego em outras culturas, particularmente no caso
do milho.
Na busca de informações a respeito da capacidade geral e específica de
combinação para a tolerância ao vírus-do-nanismo-amarelo-da-cevada (VNAC),
Barbieri et al. (2001) testaram seis cultivares de trigo com diferentes níveis de
tolerância, analisados segundo três métodos: o de Griffing (1956), o modelo fixo,
e o método 2, que permite p(p+1)/2 combinações. Os autores constataram a
presença de heterose decorrente do efeito aditivo de genes complementares e a
possibilidade do uso de dois genitores, conferindo tolerância ao VNAC em
programas de melhoramento.
Em estudo recente, Moura et al. (2008), trabalhando com 12 cultivares de
trigo estratificadas em dois grupos, utilizaram a metodologia dialélica parcial
adaptada para estimar a capacidade geral e específica de combinação para o
número de perfilhos em trigo sob condições de estresse térmico. Os autores
identificaram os genitores com alta freqüência de alelos favoráveis e detectaram
diferenças significativas para todas as fontes de variação. Constataram também
que a variabilidade referente aos efeitos aditivos foi maior que a devida aos
efeitos não-aditivos, concluindo que a predominância dos efeitos aditivos facilita a
identificação de genótipos com alta freqüência de alelos favoráveis para o caráter
analisado.
2.6. Marcadores microssatélites
No melhoramento convencional, a seleção de plantas é tradicionalmente
baseada no fenótipo, resultando na eleição de indivíduos com características mais
favoráveis. No entanto, esta seleção não identifica com precisão as plantas
11
superiores com respeito a caracteres de baixa herdabilidade, pois o fenótipo pode
não refletir o genótipo. A seleção de plantas baseada nas características
fenotípicas pode confundir o melhorista porque as interações genéticas e
ambientais podem variar dependendo do ambiente, principalmente no caso dos
caracteres agronômicos de herança quantitativa (Milach, 1998).
A partir de 1970, a biologia molecular disponibilizou ferramentas para
auxiliar o trabalho dos melhoristas, com o uso de marcadores bioquímicos e as
técnicas de DNA recombinante. Na década de 1980, a contribuição dessas
ferramentas propiciou um impulso ainda maior para o melhoramento, através da
introdução de técnicas moleculares ainda mais avançadas, em estudos de
identificação, mapeamento e caracterização genética, os quais contribuíram de
maneira positiva no melhoramento de cultivos (Brammer, 2000). Esses estudos
agregados aos conhecimentos de genética quantitativa e à condução de
populações segregantes permitiram a criação de novos genótipos com alto
potencial genético (Bered et al., 1997).
Segundo Milach (1998), marcadores moleculares são características de
DNA que, herdadas geneticamente, diferenciam dois ou mais indivíduos.
Constituídos por fragmentos de DNA, os marcadores moleculares podem estar
ligados a locos que expressam caracteres importantes (Alzate-Marin et al., 2005).
Os principais marcadores utilizados podem ser classificados em dois
grupos, os de hibridização ou de amplificação de DNA. Entre os marcadores
classificados como de hibridização estão os marcadores RFLP (“Restriction
Fragment Length Polymorphism”) e Minissatélites ou locos VNTR (“Variable
Number of Tandem Repeats”). Entre os marcadores revelados por amplificação
encontram-se os marcadores do tipo RAPD (“Random Amplified Polymorphic
DNA”); SCAR (“Sequence Characterized Amplifield Regions”) ou ASA (“Amplified
Specific Amplicon”); Microssatélites (ou SSR “Simple Sequence Repeats”) e AFLP
(“Amplified Lenght Polymorphism”) (Milach, 1998).
A técnica da PCR (“Polymerase Chain Reaction”, ou reação em cadeia
pela polimerase) foi concebida por Kary Mullis em meados da década de 1980. A
PCR causou uma revolução na biologia, apresentando uma nova opção para o
uso de marcadores moleculares. É uma técnica poderosa usada para amplificar
seqüências específicas de nucleotídeos em quantidade acessível ao estudo, a
partir de uma pequena quantidade de DNA (Brammer, 2000).
12
A PCR baseia-se na síntese enzimática in vitro de milhões de cópias de
um segmento específico de DNA na presença da enzima DNA polimerase e de
primers, específicos ou não. Primers são seqüências sintéticas de nucleotídeos
(20 – 25 bases), complementares às sequências específicas que flanqueiam uma
região alvo (Ferreira e Grattapaglia, 1998).
Um ciclo de PCR envolve três etapas: desnaturação, anelamento e
extensão. A desnaturação da fita dupla de DNA alvo ocorre com a elevação da
temperatura à 92 - 95°C. No anelamento, quando a temperatura é diminuída para
35 - 60°C, os primers com seqüências complementares à região alvo se juntam,
permitindo a hidridização DNA-DNA. Por fim, a temperatura se eleva para 72°C
para que a enzima DNA polimerase realize a extensão a partir de cada terminal 3’
dos primers. O ciclo é repetido por algumas vezes, de forma que a seqüência alvo
seja duplicada a cada ciclo, seguindo uma progressão geométrica (Ferreira e
Grattapaglia, 1998).
Os marcadores microssatélites ou seqüências simples repetidas (SSR)
têm sido preferencialmente escolhidos a outros marcadores pelo uso da técnica
de PCR, que torna o processo mais rápido e utiliza pequena quantidade de DNA.
Outras vantagens do uso de microssatélites incluem sua neutralidade fenotípica,
rara presença de interações epistáticas e pleiotrópicas e ainda sua capacidade de
detecção em tecidos jovens ou adultos (Alzate-Marin, 2005; Almeida, 2006).
Os marcadores SSR têm de um a seis nucleotídeos repetidos e
distribuídos ao acaso, em grande quantidade, no genoma de eucariotos. Devido a
mutações ou erros durante a replicação do DNA, esses nucleotídeos podem
apresentar variações no número de repetições dentro de uma mesma espécie,
num determinado loco, apresentando diferentes alelos (Alzate-Marin, 2005).
A obtenção de primers representa a principal limitação ao uso de
microssatélites em larga escala. Além disso, a técnica é relativamente morosa e
de custo elevado. No entanto, uma vez obtidos os primers informativos para a
espécie em estudo, os custos caem drasticamente, tornando o processo mais
rápido e de fácil manipulação (Buso et al., 2003)
Por serem marcadores codominantes e apresentarem multialelismo, os
SSRs são marcadores que apresentam um grande PIC (“Polimorphism
Information Content”), ou seja, conteúdo de informação de polimorfismo (Ferreira
e Grattapaglia, 1998).
13
Com o objetivo de identificar cultivares contendo genes de tolerância à
ferrugem da folha para utilização em programas de melhoramento, Vinholes et al.
(2008), testaram sete marcadores microssatélites em 18 cultivares comerciais da
Cooperativa Central de Pesquisa Agrícola, identificando oito cultivares que
apresentaram um gene de resistência, cinco cultivares apresentando dois genes
de resistência e uma cultivar apresentando três genes resistentes.
Almeida (2006) utilizou marcadores microssatélites em 40 acessos do
banco ativo de germoplasma do Laboratório de Biotecnologia Vegetal da
Embrapa Trigo, com o objetivo de identificar genes de resistência à raça SPJ-RS
de Puccinia triticina. O autor verificou que o grau de similaridade entre os acessos
era de 0,48, indicando alto nível de diversidade genética.
Em trabalho recente, Franco (2008) utilizou marcadores microssatélites
na avaliação de populações segregantes de cultivares de trigo, revelando a
existência de um gene recessivo com efeito epistático sobre dois genes
dominantes com ação duplicada, envolvidos no contole da dormência na pré-
colheita em trigo. As avaliações dos marcadores moleculares possibilitaram
identificar a associação do marcador com o gene recessivo de dormência de
sementes. Esse marcador molecular poderá ser utilizado em programas de
melhoramento para eliminar plantas suscetíveis e aumentar a probabilidade de
obtenção de tolerância à germinação na pré-colheita em trigo.
2.7. Análise fenotípica e molecular da diversidade genética entre parentais
do dialelo
A variabilidade genética natural manifesta-se em nível molecular, entre
indivíduos da mesma população, entre populações da mesma espécie ou entre
espécies de um mesmo ecossistema. O conhecimento dessa variação permite
direcionar estratégias de melhoramento que maximizem os ganhos genéticos
através da seleção (Dias, 1998a).
O coeficiente de distância genética tem contribuído de forma valorosa no
melhoramento de plantas, na conservação de recursos genéticos e em estudos
de evolução de espécies. No melhoramento, o emprego desse coeficiente tem por
objetivo identificar as combinações híbridas com maior efeito heterótico e maior
heterozigose, de forma que, nas gerações segregantes, os genótipos superiores
14
possam ser recuperados, permitindo também que cultivares elite sejam
recomendadas em regiões predeterminadas (Dias, 1998b).
Os métodos preditivos, com base em diferenças morfológicas, fisiológicas
e moleculares, auxiliam na escolha dos parentais utilizados em experimentos
dialélicos, principalmente quando o número de parentais é demasiado grande
(Cruz e Carneiro, 2006). Na predição da divergência genética, vários métodos
multivariados podem ser aplicados, tais como a análise dos componentes
principais, uso de variáveis canônicas e os métodos aglomerativos (Cruz e
Carneiro, 2006).
A análise de agrupamento ou análise cluster é uma técnica multivariada
que tem por objetivo juntar, por algum critério de classificação, os parentais (ou
qualquer outro tipo de unidade amostral) em vários grupos, de maneira que haja
homogeneidade dentro do grupo e heterogeneidade entre os grupos (Dias,
1998b). O processo de agrupamento envolve a adoção de uma técnica de
agrupamento que reúne os parentais em grupos, por um processo de similaridade
ou dissimilaridade (Cruz e Carneiro, 2006).
2.7.1. Métodos de agrupamento
Vários métodos de agrupamento podem ser utilizados em estudos
biológicos. O princípio geral de todos os métodos é o de maximizar a similaridade
dentro de grupos e a dissimilaridade entre os grupos.
Alguns métodos de agrupamento merecem destaque, particularmente os
métodos hierárquicos aglomerativos.
Os métodos hierárquicos impõem uma estrutura de dados que obedece
ao princípio intuitivo de agrupamento natural, no qual uma região de alta
densidade de pontos é delimitada por regiões de baixa densidade. Os métodos
hierárquicos aglomerativos têm em comum sua ligação direta com a matriz das
distâncias genéticas, dispensando o retorno à matriz dos dados originais. Dias
(1998b), expõe detalhes sobre os cálculos necessários à utilização dos métodos
mencionados acima.
Entre os métodos hierárquicos, podem ser mencionados o método da
ligação simples ou vizinho mais próximo, o método da ligação completa ou vizinho
15
mais distante e o método das médias das distâncias (UPGMA, abreviatura inglesa
de “Unweighted Pair-Group Method Using an Arithmetic Average”) (Dias, 1998b).
O método UPGMA pode ser considerado superior aos métodos do vizinho
mais próximo e do vizinho mais distante para aplicações relacionadas ao
melhoramento genético (Dudley, 1994), sendo por isso recomendado por alguns
autores (Sneath e Sokal, 1973; Romesburg, 1984). Nesse método, o critério
utilizado para a formação dos grupos é a média das distâncias entre todos os
pares de ítens que formam cada grupo (Dias, 1998b).
A mesma matriz de distâncias genéticas pode ser utilizada para a divisão
dos genótipos em grupos definidos pelo método de otimização de Tocher. O
método de otimização de Tocher, apresentado em Cruz e Carneiro (2006),
constitui um sistema de agrupamento simultâneo que realiza de uma só vez a
separação dos genótipos em grupos. No Brasil, o método de Tocher vem sendo
amplamente empregado no estudo da divergência genética entre acessos
(Marchioro et al., 2003; Oliveira et al., 2004; Karasawa et al., 2005; Souza et al.,
2005; Silva, 2008). Esse método utiliza um único critério de agrupamento e possui
a particularidade de considerar a distância média dentro dos grupos sempre
menor que a distância média entre grupos (Vasconcelos et al., 2007).
16
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Material vegetal
Todos os materiais selecionados como genitores são provenientes do
programa de melhoramento da Cooperativa Central de Pesquisa Agrícola –
COODETEC. Em geral, estas cultivares apresentam ampla adaptação, podendo
ser utilizado em vários estados do país, apresentando alto rendimento de grãos,
baixa estatura de planta, resistência ao acamamento, tolerância ao calor,
tolerância à seca e alta qualidade industrial (Franco e Marchioro, 2006).
As cultivares de trigo selecionadas como genitoras foram: CD 104, CD
105, CD 108, CD 0542, CD 0545, CD 0567, CD 0649 e CD 0656 (Quadro 1).
3.2. Genitores
Atualmente, os programas de melhoramento de trigo buscam cultivares
com maior produtividade, porte mais baixo, palha forte para resistir ao
acamamento, maior fertilidade da espiga, maior afilhamento, maior precocidade,
resistência à debulha natural, resposta à adubação, maior índice de colheita
(relação entre a massa dos grãos e a massa total da parte aérea da planta),
adaptação ampla, resistência a doenças (ferrugens, oídio e helmintosporiose),
tolerância a elementos tóxicos (alumínio, manganês) e melhor qualidade nutritiva
e tecnológica (Camargo et al., 1995).
Algumas das características que diferenciam cada cultivar de trigo
selecionada para este trabalho e indicada para cultivo no Brasil, foram reunidos a
partir das informações técnicas da Comissão Centro-Sul Brasileira de Pesquisa
de Trigo e Triticale (2005).
3.2.1. CD 104
Entre os materiais selecionados para a hibridação, a cultivar CD 104 está
no mercado desde 1999, tendo como base genética materiais oriundos do
germoplasma do CIMMYT. Trata-se de um trigo melhorador, apresentando alto
rendimento de grãos, alta qualidade industrial, bom peso de hectolitro, resistência
17
moderada à ferrugem do colmo e boa resistência ao acamamento. Atualmente, é
recomendada para os estados do Paraná, Mato Grosso do Sul e São Paulo
(Informação pessoal). É interessante mencionar que o acamamento é uma
característica relacionada com a altura da planta e cultivo em solos de alta
fertilidade, bem como com fatores genéticos e efeitos de ambiente (Salomon,
2001). A planta suscetível ao acamamento perde a posição vertical e cai sobre o
solo, ocasionando a redução na produção e qualidade do grão (Cruz et al., 2000).
3.2.2. CD 105
A cultivar CD 105 foi obtida do cruzamento entre PFAU”S”/2*OCEPAR
14// IAPAR 41 e lançada no mercado em 1999. Atualmente é recomendada nos
estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo, Minas Gerais,
Mato Grosso do Sul, Distrito Federal, Goiás e Mato Grosso. Apresenta alto
rendimento de grãos, boa resistência ao acamamento e tolerância ao calor e
seca, sendo classificada como trigo brando de ciclo precoce e moderadamente
resistente vírus do mosaico do trigo.
3.2.3. CD 108
Lançada em 2003, CD 108 apresenta ciclo superprecoce, baixa estatura
de planta e alta qualidade industrial, mesmo quando submetida a diferentes
épocas de semeadura em solos de alta fertilidade e áreas irrigadas. Apresentando
grãos de tamanho médio, contribui para o aumento do peso de hectolitro e pode
ser classificada como trigo melhorador. É recomendada para plantio em sistema
irrigado em Minas Gerais, Distrito Federal, Goiás e Mato Grosso e para plantio de
sequeiro nos estados do Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul.
3.2.4. Cultivares em fase de experimentação
Algumas cultivares em fase de experimentação no programa de
melhoramento da Coodetec foram utilizadas como genitoras.
CD 0542 apresenta ciclo médio e plantas de porte baixo, sendo
moderadamente resistente ao acamamento, mancha da gluma, brusone e
18
giberela. A cultivar CD 0545 é de ciclo precoce e moderadamente resistente a
doenças como a mancha da folha, mancha de gluma, oídio e brusone. As
cultivares CD 0567, CD 0649 e CD 0656 são moderadamente resistentes à
mancha da gluma e brusone, mas não há informações quanto à germinação na
espiga. A cultivar CD 0567 apresenta ciclo médio e as variedades CD 0649 e CD
0656 têm ciclo precoce. As cultivares CD 0649 e CD 0656 são moderadamente
resistentes ao acamamento, à ferrugem da folha e à brusone.
Quadro 1 - Genótipos considerados no estudo e suas respectivas genealogias
GENITORES GENEALOGIA
1
CD 104 PFAU''S''/IAPAR 17
CD 105 PFAU''S''/2*OCEPAR 14//IAPAR 41
CD 108 TAM 200/TURACO
CD 0542 CD 104/ORL 95282
CD 0545 CD 104/BRS 229
CD 0567 RUBI/CD 105
CD 0649 CEP 29/CD 2009
CD 0656 IPR 85/ORL 95282
1
Os sinais /, //, /3/, .../n/ indicam a ordem em que os cruzamentos foram
realizados. Os retrocruzamentos estão indicados com (*), e o número indica a
quantidade de retrocruzamentos feitos com o genitor recorrente. / indica o
primeiro cruzamento realizado, // o segundo cruzamento e /n/ o n-ésimo
cruzamento realizado.
3.3. Metodologia
3.3.1. Cruzamentos manuais
Para a realização do presente trabalho, os genitores foram semeados em
16 vasos, com oito genitores femininos e oito masculinos. A semeadura no campo
foi realizada no Centro de Pesquisa da Coodetec, em Palotina - PR (latitude 24º
17’ 02’’; altitude 335 m) em 02/04, 20/04 e 04/05/2007, contabilizando três épocas.
Os mesmos materiais foram semeados em vasos no Centro de Pesquisa da
Coodetec, em Cascavel - PR (latitude 24º 57’ 21’’; altitude 781 m), em 18/04, 29/05,
10/06 e 21/06/2007, contabilizando quatro épocas. Os vasos ficaram em casas de
vegetação.
19
Os cruzamentos manuais foram realizados entre junho a agosto de 2007
obedecendo oito épocas de semeadura, iniciando em 20/04 e separados em cinco
dias para possibilitar as fases de emasculação e polinização.
As cultivares foram submetidas ao controle de pragas e doenças,
conforme indicações técnicas da cultura.
Todas as sementes que serviram como genitores foram fornecidas pela
COODETEC.
3.3.2. Experimentos dialélicos
O experimento dialélico em duas épocas (abril e maio) foi delineado em
blocos ao acaso com duas repetições, e conduzido no Centro de Pesquisa da
COODETEC localizado em Palotina.
No experimento dialélico, adotou-se um espaçamento de 0,20 m entre
linhas e de 0,20 m entre plantas para permitir uma distribuição eqüidistante das
plantas e possibilitar a distribuição do mesmo ambiente para cada planta avaliada.
Cada linha de 1,0 m foi composta por seis plantas, e cada parcela com 50 linhas
media 9,8 metros. Instalou-se uma bordadura com a cultivar CD 105 nas
extremidades das parcelas, com o mesmo espaçamento adotado para a área útil
do experimento. Além disso, no perímetro do experimento, instalou-se uma
bordadura constituída por plantas da cultivar CD 105
A semeadura manual da primeira época ocorreu em 22 de abril de 2008,
aguardando-se sete dias após a semeadura para um replantio nas falhas
correspondentes às sementes que não germinaram. Estas plantas foram obtidas
após submeter a germinação das sementes em laboratório, no mesmo período da
semeadura anterior.
Durante o desenvolvimento das plantas, foram tomadas medidas de
controle de doenças e pragas, conforme as recomendações técnicas para a
cultura do trigo (EMBRAPA, 2007). Os ensaios foram irrigados por aspersão em
cinco oportunidades: 20 mm em 23/04/2008 e 10 mm em 06/05, 07/05, 10/05 e
12/05/2008 para manter a umidade do solo e permitir o desenvolvimento natural
das plantas.
A semeadura da segunda época ocorreu em 16/05/2008, de modo que a
condução do segundo ensaio fosse realizada da mesma forma que a condução
20
do primeiro experimento. As irrigações do segundo ensaio ocorreram em 16/05,
19/05, 22/05 e 17/06/2008, todas com uma lâmina de 20mm.
Em ambos os ensaios foram avaliados os seguintes caracteres
agronômicos:
a) Período de espigamento: expresso pelo número de dias transcorridos
da emergência ao espigamento. O espigamento foi considerado quando 50% das
espigas das plantas já haviam emergido desde a bainha da folha bandeira.
b) Número de afilhos por planta: obtido pela contagem de todos os afilhos,
inclusive os menos desenvolvidos.
c) Número de espigas por planta: obtido pela contagem de todas as
espigas que apresentaram ao menos uma semente.
d) Tamanho de espiga: medida em centímetros, tomada desde a primeira
inserção da espigueta inferior até o ápice da última espigueta, sem considerar as
aristas.
e) Número de grãos por espiga: obtido por contagem manual dos grãos,
em espigas trilhadas individualmente.
f) Peso de grãos por espiga: obtido em balança de precisão, expressou a
massa de sementes presentes nas espigas, expressa em gramas.
g) Média de produção por planta: obtido pela soma do peso de todas as
plantas da linha dividida pelo número de plantas viáveis por linha, considerando-
se que todas as plantas de cada tratamento foram trilhadas, limpas e pesadas.
h) Peso de mil grãos: avaliado em gramas, foi obtido a partir do peso de
grãos por espiga, dividido pelo número de grãos por espiga multiplicado por 1000.
Cumpre ressaltar que as variáveis correspondentes aos itens a, b, c e g
foram avaliadas considerando todas as plantas de cada parcela, ao passo que os
dados correspondentes aos itens d, e, f e h foram obtidos a partir de uma amostra
de quatro espigas ao acaso de cada parcela.
3.3.3. Análises de variância
A análise de variância (ANOVA) foi realizada pelo programa
computacional GENES (Cruz, 2001), segundo o modelo de blocos ao acaso, de
21
acordo com o modelo linear Y
ij
= µ + g
i
+ b
j
+ ε
ij
no qual Y
ij
= observação do i-
ésimo genótipo no j-ésimo bloco; µ = média geral; g
i
= efeito fixo do i-ésimo
genótipo; b
j
= efeito aleatório do j-ésimo bloco (repetição) e ε
ij
= erro experimental.
O esquema da análise de variância está representado no Quadro 2, considerando
b: número de repetições e g: número de tratamentos (genótipos).
Quadro 2 – Esquema da ANOVA para cada uma das oito características,
considerando o delineamento de blocos ao acaso
FV GL SQ QM F
BLOCOS b-1 SQB QMB
TRATAMENTO g-1 SQT QMT QMT/QMR
RESÍDUO (b-1)(g-1) SQR QMR
TOTAL gb-1 SQTo
3.3.4. Análise dialélica
Com base nos resultados da análise de variância, as somas dos
quadrados dos tratamentos foram decompostas em soma de quadrados da
capacidade geral (CGC) e da capacidade específica de combinação (CEC),
desconsiderando os pais e os cruzamentos recíprocos.
Os dados experimentais foram avaliados pelo Método 4, proposto por
Griffing (1956), pelo qual se estimam os efeitos das capacidades geral e
específica de combinação a partir das p(p-1)/2 combinações, sem a inclusão dos
genitores e dos híbridos recíprocos. O método supõe o modelo Y
ij
= m + g
i
+ g
j
+
s
ij
+
ij
ε em que Y
ij
= valor médio do híbrido ij (i, j = 1, 2, ... p, i < j); m = média
geral; g
i
e g
j
= efeitos da CGC do i-ésimo e do j-ésimo progenitor,
respectivamente; s
ij
= efeito da CEC para os cruzamentos entre os p progenitores
de ordem i e j;
ij
ε = erro experimental médio. O modelo considera que s
ij
= s
ji
e
assume duas restrições:
22
A partir dos resultados das médias de tratamentos, com o auxílio do
programa GENES (Cruz, 2001), foram realizadas as análises de variância
respectivas para cada caráter, resultando no cálculo dos quadrados médios
atribuídos aos efeitos da capacidade geral e capacidade específica de
combinação.
3.3.5. Coeficiente de parentesco
As estimativas dos coeficientes de parentesco foram obtidas a partir do
cálculo do coeficiente de endogamia. O coeficiente de parentesco (COP), definido
por Malécot (1948), expressa a probabilidade de herança de um mesmo alelo
entre dois indivíduos com pelo menos um ancestral em comum e pode ser
calculado por r = ∑ (1/2)
N
,
onde N é o número de passos que unem dois
consangüíneos em direção ao ancestral em comum (Beiguelman, 1995). Para a
análise de agrupamento, os coeficientes de parentesco foram convertidos em
distâncias, sendo D = 1 – COP e agrupados pelo método UPGMA formando um
dendrograma.
3.3.6. Análise molecular
A análise da diversidade genética foi realizada pelo programa GENES
(Cruz, 2001).
As informações sobre os alelos verificados eletroforeticamente foram
convertidos em distâncias e organizados em forma de matriz, procedimento que
permitiu o agrupamento dos genótipos pelo método UPGMA (Unweighted Pair
Group Method Using Arithmetic Averages), com a subseqüente disposição dos
grupos representada na forma de um dendrograma (Sokal e Michener, 1958).
3.3.7. Manipulação do material genético
A extração do DNA das sementes de trigo dos genitores realizou-se com
base no protocolo descrito por McDonald et al. (1994), com adaptações.
Foram utilizados aproximadamente 50 gramas de sementes de cada
cultivar para a moagem. A partir dessa amostra de trigo triturado, 50 mg foram
transferidas para tubos eppendorf. Em seguida, foram adicionados 700 µl de
23
tampão de extração [200 mM Tris-HCl (pH 7,5), 288 mM NaCl, 25 mM EDTA,
0,5% SDS, e H
2
O] e, na seqüência, as amostras foram homogeneizadas em
vortex por um minuto. Na etapa seguinte, as amostras foram centrifugadas por
quatro minutos a 10.144g, com a transferência do sobrenadante para um novo
tubo eppendorf. As amostras foram novamente centrifugadas por 4 minutos a
10.144g e transferidas para um novo tubo.
Para a eliminação das proteínas, as amostras receberam uma solução de
10 µl de Proteinase K (10mg/ml) e 10 µl de 1mM CaCl
2
e foram incubadas em
banho-maria (37°C) por uma hora e meia. Em seguida, foram adicionados 900 µl
de isopropanol gelado, deixando-se o material precipitar por dois minutos. As
amostras foram centrifugadas por sete minutos a 10.144g, com descarte do
sobrenadante. O precipitado formado (pellet) ficou secando por 15 minutos.
O pellet foi ressuspendido com 300 µl de TE contendo 40 µg/µl de RNAse
e incubado em banho-maria por uma hora e meia. Esse processo foi feito para a
eliminação do RNA. Em seguida, foram adicionados 900 µl de isopropanol gelado
com nova precipitação por dois minutos. As amostras foram centrifugadas por 7
minutos e o sobrenadante descartado novamente. Depois de secar por 15
minutos, o pellet foi ressuspendido com 300 µl de TE. Em seguida, as amostras
de DNA dos oito genitores foram quantificadas em espectrofotômetro do tipo
Nanodrop.
Após quantificado, o DNA foi diluído em TE com concentração de 15 ng/µl
com volume final de 300µl.
As reações de PCR foram realizadas em termociclador modelo Thermo
Hybaid, em volume final da reação de 20 µl [4,0 µl H
2
O deionizada; 3,2 µl Tp10X;
1,2 µl MgCl
2
(3mM); 1,6 µl dNTP’s; 2,0 µl Primer R; 2,0 µl Primer F; 1,0 µl Taq; 5,0
µl DNA. O programa de amplificação utilizado foi: (i) desnaturação inicial de 3
minutos, a 94°C; (ii) 45 ciclos de 94°C por 30 segundos, 55°C por 30 segundos,
72°C por 30 segundos; e (iii) extensão final a 72°C por 20 minutos.
Os produtos de amplificação dos 129 primers microssatélites foram
separados em gel desnaturante de poliacrilamida a 7%. Depois de terminada a
corrida, os géis foram submetidos à revelação com nitrato de prata e escaneados
para armazenamento dos resultados. Dos primers testados, 26 foram
polimórficos, 30 foram monomórficos e 73 não amplificaram (Quadro 3).
24
Quadro 3 - Primers polimórficos e sua localização no mapa genético do trigo
PRIMER CROMOSSOMO POSIÇÃO
DuPw 115
5 B 14.6
DuPw 167
6 A 161.2
DuPw 217
- -
Wmc 41
2 D 180.5
2 D 97
Xbarc 59
5 B 121.7
Xbarc 113
6 A 66.1
Xbarc 117
5 A 18.8
Xbarc 146
6 B 82.1
Xbarc 170
4 A 47.6
Xbarc 197
3 A 77.3
Xbarc 198
6 B 31.9
Xbarc 297
2 D 10.7
Xbarc 343
4 A 52.8
Xbarc 353.2
2 A 88.3
Xgwm 5
3 A 50
Xgwm 71
2 A 75.6
Xgwm 133
6 B 31.6
Xgwm 160
4 A 77.1
Xgwm 161
3 D 15.7
Xgwm 213
5 B 32.5
Xgwm 247
3 A 117
3 B 101
Xgwm 285
3 B 65.3
Xgwm 372
2 A 92.1
Xgwm 397
4 A 41.3
Xgwm 469
6 D 20.6
Xgwm 499
5 B 45.6
Fonte: http://wheat.pw.usda.gov.
25
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com o objetivo de identificar genitores com alta CGC, realizou-se a
análise dialélica balanceada, modelo quatro, proposta por Griffing (1956).
4.1. Primeira época
No Quadro 4, encontra-se o resumo da análise de variância para os oito
caracteres agronômicos, avaliados nos 28 híbridos de trigo envolvidos no
experimento dialélico.
Quadro 4 - Resumo das análises de variância
1
realizadas na primeira época
QM
tratamento
QM
blocos
QM
resíduo
F Probab. Média CV (%)
Espigamento
12,684524 7,875000 2,393519 5,2995 0,000023 65,732140 2,35
Núm. de
afilho/planta
13,240926 7,725714 6,530159 2,0277 0,035824 15,925000 16,05
Núm. de
espigas/planta
9,413353 2,971607 3,971237 2,3704 0,014305 13,083929 15,23
Tamanho da
espiga
1,205046 0,001607 0,180493 6,6764 0,000000 9,637500 4,41
Núm. de
grãos/espiga
89,425820 0,686429 25,236059 3,5436 0,000795 44,642857 11,25
Peso de
grãos/espiga
0,100804 0,007779 0,043581 2,3130 0,016652 1,321786 15,79
Produção por
planta
22,814311 1,165829 16,338578 1,3963 0,195600 13,170000 30,69
Peso de mil
grãos
20,919269 2,657857 5,450704 3,8379 0,000412 29,595714 7,89
1
GL blocos =1; GL tratamentos = 27; GL resíduo = 27.
As estimativas dos efeitos da CGC proporcionam informações sobre a
concentração de genes de efeitos predominantemente aditivos e podem ser
utilizadas para indicar genitores a serem utilizados em programas de
melhoramento.
Os resultados das análises de variância indicam diferenças significativas
entre os efeitos de tratamentos (híbridos) para todas as características avaliadas,
com exceção da produção de grãos por planta. A não significância para o
rendimento pode ser justificada pelo alto valor do coeficiente de variação.
26
O Quadro 5 resume os resultados das análises de variância dos
diferentes caracteres avaliados no dialelo conduzido na primeira época.
Quadro 5 - Resultados das análises de variância dos diferentes caracteres
avaliados no dialelo conduzido na primeira época
Caráter
1
QM
Média
CGC
2
CEC
2
Resíduo
ESP 25,470238** 8,209525* 2,393525 65,732143
NAP 21,785714* 10,376710 6,530159 15,928571
NEP 22,343810** 4,839525 3,971237 13,092857
TE 3,320714** 0,449860* 0,180493 9,632143
NGE 210,691190** 46,910765 25,236059 44,639286
PGE 0,195121** 0,068910 0,043581 1,321786
PP 29,503476 20,472625 16,338578 13,170000
PMG 65,999055** 5,134560 5,450704 29,595357
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
2
* = efeito significativo a 5 % de probabilidade; ** = efeito significativo a 1 % de
probabilidade.
A significância dos efeitos de CGC para todos os caracteres exceto
produção de grãos por planta (Quadro 5) indica diferenças consistentes no valor
gamético médio de cada parental. Para cada característica, o mérito dos gametas
produzidos por um determinado genitor poderá então a ser quantificado por seu
valor de g
i
, por meio do respectivo estimador G
i
(Quadro 6).
A comparação entre valores de G
i
pode ser realizada com base no valor
do desvio padrão da diferença G
i
-G
j
, respectivo a cada atributo. No Quadro 6,
pode ser observado, pelos valores extremos de G
i
para o caráter espigamento,
que os híbridos contendo os genitores CD 0542 e CD 104 foram
predominantemente mais tardios que os que compartilham os parentais CD 0545
e CD 108, considerados os mais precoces. As cultivares com ciclo de
espigamento curto e médio predominam no mercado em razão da melhor
27
capacidade de adaptação as condições de ambiente variável nas regiões de
cultivo de trigo.
Nessa avaliação, valores negativos de CGC foram considerados
desejáveis quanto ao espigamento, dada a preferência atual por materiais
precoces, para possibilitar o uso em regiões onde há necessidade de liberação de
área mais cedo para o próximo plantio, ou como forma de promover
escalonamento de época de colheita.
Quadro 6 - Capacidade geral de combinação dos parentais no dialelo da primeira
época
Parental
Caracteres avaliados
1
ESP NAP NEP TE NGE PGE PP PMG
CD 104 1,8125 -0,0667 -0,0250 0,5958 5,3542 0,1463 0,9483 -0,3896
CD 105 0,0625 -0,5333 0,2750 0,3292 0,5708 0,1146 0,7100 2,3630
CD 108 -1,4375 1,8000 1,9583 -0,2708 -2,4625 -0,0304 1,2350 0,9421
CD 0542 2,2292 1,9833 0,8917 0,2793 4,7708 -0,0404 1,7683 -3,9596
CD 0545 -1,8542 0,3833 0,6250 -1,0042 -5,1125 -0,1921 -0,4783 -1,1846
CD 0567 - 0,0208 -0,4333 0,2417 -0,3042 -2,8458 -0,1521 -0,5483 -1,6346
CD 0649 0,2292 -1,6000 -1,9083 -0,0875 3,7875 0,1263 -0,4000 0,4054
CD 0656 -1,0208 -1,5333 -2,0583 0,4625 -4,0625 0,0279 -3,2350 3,4588
DP (Gi) 0,4178 0,6900 0,5381 0,1147 1,3565 0,0564 1,0915 0,6304
DP (Gi - Gj) 0,6316 1,0432 0,8136 0,1734 2,0509 0,0852 1,6502 0,9531
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
Para o número de afilhos por planta, os genitores CD 0542 e CD 108
foram os que apresentaram maior CGC, superando todos os demais nesse
atributo, particularmente CD 0649 e CD 0656.
Os genitores CD 108 e CD 0542 apresentaram maior CGC para o número
de espigas por planta, cabendo os menores valores aos parentais CD 0656 e CD
0649. Houve, portanto, uma coincidência dos resultados de perfilhamento com os
resultados de prolificidade.
28
Para a variável tamanho de espiga, os genitores CD 104 e CD 0656
seriam os mais indicados para fazer parte do bloco de cruzamentos nas
semeaduras de abril, ao contrário de CD 0545 e CD 0567.
A escolha de um genitor de elite para o caráter número de grãos por
espiga deve incluir os parentais CD 104 e CD 0542, sendo negativa a contribuição
global das linhagens CD 0545 e CD 0656. Quanto ao peso de grãos por espiga,
além de CD 0649, destacou-se novamente a cultivar CD 104, que já havia
apresentado alta CGC para tamanho de espiga e número de grãos por espiga.
Os valores mais reduzidos de CGC para peso de grãos por espiga foram
registrados para CD 0545 e CD 0567, materiais que já haviam demonstrado
desempenho inferior em tamanho de espiga.
As diferenças entre os valores de G
i
inerentes aos genitores avaliados
não foram significativas. Esse resultado coincidiu com a ausência de significância
para o efeito de tratamentos, na análise de variância para a produção de grãos
por planta (Quadro 5) e também com a ausência de significância do efeito de
CGC para o mesmo caráter (Quadro 6). Logo, os dados obtidos a partir da
semeadura em abril não permitiram a identificação de parentais superiores em
produção de grãos, ainda que os valores de CGC de CD 0542 e de CD 108
pareçam superar os verificados nas variedades CD 0656 e CD 0567.
Os genitores que apresentaram maior CGC para a variável peso de mil
grãos foram CD 0656 e CD 105, em contraste com o desempenho dialélico das
linhagens CD 0542 e CD 0567.
A avaliação global dos resultados para CGC na primeira época
demonstrou o grande potencial de CD 108, CD 0542 e CD 104. Os dados obtidos
a partir dos híbridos formados por CD 108 permitiram classificar esta cultivar
como portadora de uma alta CGC para espigamento precoce, capacidade de
perfilhamento, prolificidade e produção por planta, totalizando quatro virtudes
agronômicas, ainda que as variações de CGC para a produção não tenham
revelado significância estatística. A CGC de CD 0542 foi elevada quanto à
capacidade de perfilhamento, número de espigas por planta, número de grãos por
espiga e produção individual de grãos por planta, totalizando, igualmente, quatro
aspectos desejáveis ao cultivo. A sua CGC para espigamento foi alta,
evidenciando, neste caso, uma tendência de gerar cultivares com espigamento
29
mais tardio para os seus híbridos, acrescentando um fator positivo para escolha
desse genitor. Quanto ao CD 104, destacou-se em CGC para tamanho de espiga,
peso de grãos por espiga, assim como número de grãos por espiga, sendo este
último ligado aos dois primeiros. Este componente presente também nesta cultivar
foi citado por Franco (2008), como caráter associado ao rendimento, o que definiu
a preferência da cultivar em relação ao seu grande número de outras cultivares.
Os destaques negativos verificados na primeira época incluem as
variedades CD 0567, CD 0656 e CD 0545.
Os resultados apresentados no Quadro 5 indicaram a significância da
CEC para os caracteres espigamento e tamanho de espiga. Teoricamente, essa
significância indica a presença de mecanismos não aditivos na herança de ambas
as características. Na prática, sua detecção permite inferir que híbridos obtidos do
cruzamento de linhagens divergentes em espigamento ou tamanho de espiga
podem apresentar desempenho diferente do esperado com base na CGC de seus
pais.
A significância dos efeitos da CEC apresenta alta implicação no
melhoramento ao indicar a presença de heterose. Assim, a presença da CEC
pode ser utilizada como critério na escolha dos melhores híbridos. Nesse caso,
seriam selecionadas as combinações que envolvessem pelo menos um dos
genitores com alta CGC.
Quadro 7 - Estimativas de capacidade específica de combinação para o caráter
espigamento (acima da diagonal) e tamanho de espiga (abaixo da diagonal) dos
híbridos procedentes do dialelo conduzido na primeira época
Parentais CD 104 CD 105 CD 108 CD 0542 CD 0545 CD 0567 CD 0649 CD 0656
CD 104
-
-0,6071 1,3929 3,2262 -1,6905 -2,0238 -0,2738 -0,0238
CD 105
0,0571
-
-0,8571 2,4762 -0,9405 -1,2738 0,9762 0,2262
CD 108
0,9429 -0,4909
-
-3,0238 1,0596 2,2262 -1,5238 0,7262
CD 0542
0,1929 0,2596 -0,3404
-
-2,1071 -2,9405 0,8095 1,5596
CD 0545
-0,6238 0,5429 0,0429 -0,2071
-
2,1429 1,3929 0,1429
CD 0567
-0,0238 0,0429 0,3429 -0,6071 -0,0238
-
1,5596 0,3095
CD 0649
0,3596 -0,2738 -0,4738 0,5762 -0,3404 0,1596
-
-2,9405
CD 0656
-0,7904 -0,0238 -0,0238 0,1262 0,6096 0,1096
-0,0071
-
Os valores dos coeficientes de CEC para os caracteres espigamento e
tamanho de espiga estão no Quadro 7. Pode ser observado que é mais freqüente
30
a presença de valores elevados (positivos ou negativos) de CEC quando, nos
híbridos respectivos, ocorre a participação parental dos genitores CD 0542 e CD
104. Tal constatação deve ser levada em consideração quando esses genitores
forem utilizados em cruzamentos e resultar interessante a seleção para
espigamento e tamanho de espiga nas progênies de seus híbridos.
4.2. Segunda época
A escassa disponibilidade de sementes híbridas impediu que, na segunda
época, o dialélico contivesse os mesmos híbridos da primeira época. Diante da
impossibilidade de manter os mesmos oito parentais através de um dialelo
circulante, em função das restrições do algoritmo que permite a amostragem de
todos os possíveis cruzamentos entre os parentais selecionados, a avaliação dos
materiais realizada na segunda época foi conduzida com sete genitores, sendo
excluída a variedade CD 0545.
Na segunda época (semeadura em maio), foi mantido o mesmo número
de repetições (duas) e o mesmo tamanho de parcela.
No Quadro 8, encontra-se o resumo da análise de variância para os oito
caracteres agronômicos avaliados nos 21 híbridos de trigo envolvidos no
experimento dialélico. Os resultados das análises de variância revelam diferenças
significativas entre os tratamentos (híbridos) para apenas duas características,
espigamento e peso de mil grãos, possivelmente em função dos valores
relativamente altos de vários coeficientes de variação.
Quadro 8 - Resumo das análises de variância
1
realizadas na segunda época
QM
tratamentos
QM
blocos
QM
resíduo
F Probab. Média
CV
(%)
Espigamento
17,795238 46,095238 4,795238 3,711000 0,002538 63,380951 3,45
Núm. de afilho/planta
5,352643 4,733571 5,970070 0,896600 0,595200 8,592857 28,44
Núm. de
espigas/planta
4,511738 0,125952 5,146450 0,876700 0,614300 7,002381 32,40
Tamanho da espiga
0,281500 0,828810 0,339310 0,829600 0,659900 10,250000 5,68
Núm. de
grãos/espiga
42,375738 69,943810 39,007310 1,086400 0,427450 47,680952 13,10
Peso de grãos/espiga
0,044562 0,003621 0,033700 1,322300 0,268960 1,521667 12,06
Produção por planta
5,460617 0,165943 6,995955 0,780500 0,707600 7,653333 34,56
Peso de mil grãos
29,636566 54,446486 6,949140 4,264800 0,001040 32,194286 8,19
1
GL blocos =1; GL tratamentos = 20; GL resíduo = 20.
31
O Quadro 9 resume os resultados das análises de variância dos
diferentes caracteres avaliados no dialelo conduzido na segunda época.
Pode ser observada a significância dos efeitos de CGC para dois
caracteres, espigamento e peso de mil grãos, indicando que, para essas
características, ocorreram efeitos aditivos produzidos por diferenças consistentes
no valor gamético médio de cada parental. Para essas duas características, o
mérito dos gametas de um determinado genitor pode então ser quantificado por
seu valor de g
i
, por meio do respectivo estimador G
i
(Quadro 10).
Quadro 9 - Resultados das análises de variância dos diferentes caracteres
avaliados no dialelo conduzido na segunda época
Caráter
1
QM
Média
CGC
2
CEC
2
Resíduo
ESP 52,495238** 2,923814 4,795238 63,380952
NAP 12,746303 2,214157 5,970070 8,587143
NEP 10,645859 1,852986 5,146450 7,001905
TE 0,370459 0,235214 0,339310 10,234762
NGE 92,252539 20,894329 39,007310 47,658571
PGE 0,079478 0,029250 0,033700 1,520952
PP 10,872223 3,144379 6,995955 7,653810
PMG 78,512918** 8,687107** 1,000000 32,194286
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
2 - ** = efeito significativo a 1 % de probabilidade.
A comparação entre valores de G
i
pode ser realizada com base no valor
do desvio padrão da diferença G
i
-G
j
, respectivo a cada atributo. No Quadro 10,
pode ser observado, pelos valores extremos de G
i
para o caráter espigamento,
que os híbridos contendo os genitores CD104 e CD 0542 foram
predominantemente mais tardios que os que compartilham os parentais CD 0656
e CD 108, considerados os mais precoces. Para o peso de mil grãos, os genitores
CD 0656 e CD 105 foram os que apresentaram maior CGC, superando CD 0542
e CD 104.
32
Quadro 10 - Estimativa de capacidade geral de combinação dos parentais do
dialelo conduzido na segunda época
Parental
Caracteres avaliados
1
ESP NAP NEP TE NGE PGE PP PMG
CD 104 3,242857 -0,812571 -0,764286 0,158286 0,313714 -0,121143 -0,700571 -2,871143
CD 105 -0,257143 0,191429 0,347714 0,224286 0,237714 0,128857 1,411429 2,624857
CD 108 -2,157143 1,565429 1,597714 -0,289714 -4,286286 -0,055143 0,821429 1,914857
CD 0542 2,842857 1,011429 0,755714 -0,027714 1,937714 -0,083143 0,407429 -3,193143
CD 0567 -1,057143 0,063429 0,101714 -0,101714 4,041714 0,054857 0,011429 -1,493143
CD 0649 0,042857 -0,162571 -0,534286 -0,141714 1,543714 0,020857 -0,170571 -0,871143
CD 0656 -2,657143 -1,856571 -1,504286 0,178286 -3,788286 0,054857 -1,780571 3,888857
DP (Gi) 0,641109 0,715346 0,664172 0,170539 1,828520 0,053745 0,774373 0,292770
DP (Gi - Gj) 0,979310 1,092709 1,014539 0,260503 2,793110 0,082098 1,182874 0,447214
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
A avaliação global dos resultados para CGC na segunda época permite a
constatação de uma possível vantagem na utilização dos parentais CD 0656 e CD
105, quando for de interesse a condução de cruzamentos direcionados ao
aumento do peso de mil grãos, e dos parentais CD 0656 e CD 108 no caso de a
precocidade ser relevante. Como no caso anterior (primeira época), valores
negativos de CGC foram considerados também desejáveis quanto ao
espigamento, dada a preferência atual por materiais precoces. O fato de CD 0656
apresentar alta CGC para ambas as características reforça a sua indicação para
tomar parte de um grupo de linhagens elite a serem intercruzadas nas
semeaduras de maio.
Considerando os genitores avaliados, a cultivar CD108 foi a única que
sobressaiu em ambos os ambientes, com alta CGC para vários caracteres no
dialelo 1 e alto G
i
para ao menos um caráter no dialelo 2 (espigamento). Apesar
da não significância dos efeitos de CGC para várias características, na segunda
época, o desempenho de CD 108 foi aparentemente positivo em pelo menos três
outros caracteres medidos na segunda época (capacidade de perfilhamento,
prolificidade e produção por planta).
Quanto às demais variedades, CD 104 foi uma das melhores linhagens
em CGC, na primeira época, mas não repetiu seu destaque em CGC para
33
tamanho de espiga, número de grãos por espiga e peso de grãos por espiga, na
segunda época, confirmando, por outro lado, sua alta CGC para espigamento
(espigamento tardio). A cultivar CD 105 teve alta CGC para o caráter peso de mil
grãos em ambas as épocas. CD 0542, um dos melhores trigos parentais na
semeadura de abril, apresentou valores relativamente altos de G
i
na segunda
época somente em número de afilhos e de espigas por planta. É importante,
porém, ressaltar que, na segunda época, não houve significância para os efeitos
de CGC para tais caracteres. A variedade CD 0567 com desempenho inferior em
CGC quanto às demais variedades na primeira época, apresentou uma CGC
relativamente alta para o número de grãos por espiga, embora as diferenças entre
valores de G
i
para tal atributo não tenham sido significativas. O bom desempenho
de CD 0649 para o caráter peso de grãos por espiga, ao longo de seus
cruzamentos avaliados na primeira época, não foi confirmado na semeadura de
maio. Por último, o desempenho de CD 0656 com base em seus valores Gi pode
ser considerado geralmente inferior nas duas épocas, embora tenha se destacado
em peso de mil grãos em ambas as épocas.
Os resultados apresentados no Quadro 9 indicam a significância da CEC
para o peso de mil grãos. Logo, é necessária a avaliação dos estimadores de s
ij
para esse atributo (Quadro 11).
Quadro 11 - Estimativas de capacidade específica de combinação para o caráter
peso de mil grãos dos híbridos procedentes do dialelo conduzido na segunda
época
Parental
CD 104 CD 105 CD 108 CD 0542 CD 0567 CD 0649 CD 0656
CD 104 - 0,7520 -0,4580 -0,4200 0,7600 0,0780 -0,7120
CD 105 - 0,0860 0,3160 0,6440 -4,2880 3,1220
CD 108 - -2,3160 1,2940 0,6420 0,7520
CD 0542 - -0,1280 2,5000 0,6800
CD 0567 - 1,1700 -3,7400
CD 0649 - -0,1020
CD 0656 -
Os valores extremos de CEC para peso de mil grãos foram observados
nos cruzamentos entre CD 0656 e CD 105, bem como entre CD 0649 e CD 0542.
Como ambos os parentais do primeiro cruzamento têm alta CGC para esse
caráter, o valor positivo e de alta magnitude desta CEC permite concluir que a
relação entre tamanho e densidade de grãos foi ainda melhor do que a esperada.
34
Quanto ao cruzamento entre CD 0649 e CD 0542, deve ser mencionado que
ambos os genitores tiveram CGC baixa e negativa, permitindo inferir que esse
indicador da qualidade dos grãos superou, no híbrido, as expectativas
decorrentes do desempenho parental.
Foram observados três cruzamentos nos quais os valores de CEC foram
negativos e de maior magnitude em módulo, para o peso de mil grãos, na
segunda época: CD 0649 (CGC moderadamente negativa) x CD 105 (CGC
altamente positiva); CD 0656 (CGC altamente positiva) x CD 105 (CGC altamente
positiva); CD 0542 (CGC altamente negativa) x CD 108 (moderadamente
positivo). Considerando que a CEC é resultante de efeitos genéticos não aditivos,
os resultados sugerem uma herança predominantemente recessiva para o peso
de mil grãos, possivelmente associada a interações epistáticas. As estimativas de
s
ij
evidenciam a importância dos genes com efeitos não-aditivos. Considerando
que o efeito da CEC é interpretado como o desvio do híbrido em relação ao que
seria esperado com base na CGC de seus genitores (Cruz e Carneiro, 2006),
baixos valores absolutos de s
ij
indicam que os híbridos apresentam um
comportamento esperado com base nos valores da CGC. Da mesma forma, altos
valores absolutos de s
ij
indicam um desempenho melhor ou pior do que o
esperado.
Em termos práticos, a formação de um grupo de linhagens elite
constituído por materiais de alta CGC para este caráter não garante que, dentro
do bloco de cruzamentos, todos os híbridos apresentem alto peso de mil grãos.
4.3. Análise conjunta
Como já comentado, a avaliação dos materiais realizada na segunda
época foi conduzida com sete genitores, sendo excluídos os híbridos constituídos
pelo genitor CD 0545. Portanto, para viabilizar a análise conjunta da variância de
ambos os dialelos, foram também excluídos, na análise da primeira época, os
dados referentes àquele parental.
Os quadrados médios para os efeitos da CGC foram significativos pelo
teste F a 5 e a 1% de probabilidade para quase todos os caracteres, com exceção
de duas características: peso de grãos por espiga e produção por planta (Quadro
12), o que denota a existência de variabilidade resultante dos efeitos genéticos
35
aditivos. Não houve diferença significativa para os efeitos de CEC em nenhum
dos caracteres avaliados. Diante desses resultados torna-se necessário o exame
dos coeficientes de CGC para seis características avaliadas, com exceção das
duas características mencionadas anteriormente (Quadro 12).
O Quadro 12 indica os resultados da análise conjunta de variância,
considerando um ambiente médio teoricamente observável em Palotina.
Quadro 12 - Resultados das análises conjuntas de variância dos dialelos de trigo
conduzidos em duas épocas em Palotina-PR, considerando um ambiente médio
Caráter
1
QM
2
,
3
Tratamento CGC CEC Resíduo
ESP 14,9202** 36,1129** 5,8310 3,4452
NAP 8,5390 20,2970* 3,4998 7,8054
NEP 7,2306* 17,0389* 3,0270 5,5826
TE 0,3659 0,8359* 0,1645 0,2655
NGE 41,3795 126,4899** 4,9037 31,1082
PGE 0,0259 0,0512 0,0150 0,0356
PP 11,0376 20,5160 6,9754 14,2658
PMG 21,6568** 62,2120** 4,2760 6,5031
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas por
planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso de grãos
por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
2
Nº de GL: tratamento = 20; CGC = 6; CEC = 14; resíduo = 20
3
Quadrados médios seguidos por * e ** são significativos a 5 e a 1% de probabilidade,
respectivamente
Não houve significância para os efeitos da interação da CGC com os
ambientes para seis caracteres: espigamento, número de afilhos por planta,
número de espigas por plantas, tamanho de espiga, produção por planta e peso
de mil grãos (Quadro 12).
A utilização dos valores extremos de G
i
, a partir dos dados do ambiente
médio, permitiu observar que, com respeito ao espigamento, os híbridos formados
pelos genitores CD 108 e CD 0656 foram predominantemente mais precoces do
que os híbridos que continham os genitores CD 0542 e CD 104 (Quadro 13).
Como já mencionado anteriormente, os valores negativos de G
i
para o caráter
36
espigamento podem ser considerados desejáveis, dada a preferência atual por
cultivares mais precoces.
O Quadro 13 indica as estimativas dos valores de CGC dos parentais
envolvidos no experimento dialélico considerando apenas as características que
foram significativas ao teste F.
Quadro 13 - Estimativas dos valores de capacidade geral de combinação dos
parentais comuns aos dialelos conduzidos em dois ambientes em Palotina-PR,
considerando os caracteres cujo efeito da CGC foi significativo, a partir dos dados
do ambiente médio
Parental
CGC
ESP
1
NAP
1
NEP
1
TE
1
NGE
1
PMG
1
CD 104 2,443 -0,101 -0,126 0,373 3,256 -1,545
CD 105 -0,357 -0,420 0,550 0,154 -0,333 2,270
CD 108 -1,957 1,938 2,145 -0,409 -4,283 1,135
CD 0542 2,643 2,019 1,212 0,103 3,467 -3,358
CD 0567 -0,957 -0,954 -0,532 -0,327 0,156 -1,924
CD 0649 0,143 -0,945 -1,205 -0,103 2,883 -0,244
CD 0656 -1,957 -1,535 -1,549 0,208 -5,146 3,669
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
Na análise do desempenho dos parentais com respeito ao número de
afilhos por planta, os valores mais altos de G
i
indicaram as variedades que se
destacaram pelo maior perfilhamento dos seus híbridos, ou seja, CD 0542 e CD
108, ao contrário de CD 0656 e CD 0567, que apresentaram valores
relativamente altos e negativos.
Os parentais CD 108 e CD 0542 se destacaram pelo número de espigas
por planta de seus híbridos. É interessante notar trata-se dos mesmos parentais
destacados quanto ao número de afilhos por planta, havendo, porém, uma
inversão de ranqueamento, a qual sugere que a proporção de afilhos férteis nos
híbridos envolvendo CD 108 tenha sido maior que a proporção de afilhos férteis
nos híbridos envolvendo CD 0542. No extremo oposto, os híbridos que
37
apresentam menor taxa de espigamento foram os que envolveram os genitores
CD 0656 e CD 0649.
Para a variável tamanho de espiga, os parentais CD 104 e CD 0656 se
destacaram pelo valor positivo de G
i
. Em contrapartida, os genitores CD 108 e CD
0567 tiveram os híbridos com as menores espigas. As cultivares CD 0542 e CD
104 se destacaram pelo valor alto e positivo de G
i
quanto ao número de grãos por
espiga, enquanto as cultivares CD 0656 e CD 108 apresentaram valores extremos
negativos para essa variável.
Os genitores que apresentaram maior CGC para a variável peso de mil
grãos foram CD 0656 e CD 105. Por outro lado, os híbridos que tiveram menor
desempenho para essa característica foram os que envolveram os genitores CD
0542 e CD 0567.
A avaliação global dos resultados da análise conjunta para CGC permite
concluir que os genitores mais indicados para cruzamentos, ou seja, que se
destacaram em pelo menos uma característica favorável, foram: CD 104, CD 105,
CD 108 e CD 0542.
Os híbridos formados pela cultivar CD 104 se destacaram em tamanho de
espiga e número de grãos por espiga, no entanto, tiveram ciclo mais tardio,
contrariando a atual preferência por cultivares de ciclo precoce ou intermediário. A
cultivar CD 105 apresentou alta CGC para peso de mil grãos. O genitor CD 108
apresentou três características positivas: espigamento precoce, maior número de
afilhos por planta e maior número de espigas por planta. Em contrapartida,
destacou-se negativamente em número de grãos por espiga e em tamanho de
espiga. A cultivar CD 0542 teve alta CGC para número de afilhos por planta,
número de espigas por planta e número de grãos por espiga. Por outro lado, seus
híbridos tiveram dois aspectos negativos: ciclo relativamente tardio e menor peso
de mil grãos.
Os genitores CD 0567, CD 0649 e CD 0656 se caracterizaram por
apresentar poucos atributos positivos, ou somente atributos negativos. O genitor
CD 0567, por exemplo, demonstrou, pelos seus híbridos, menor número de
afilhos por planta, menor tamanho de espiga e menor peso de mil grãos. Da
mesma forma, no ambiente médio, o genitor CD 0649 formou híbridos com menor
número de espigas por planta, enquanto CD 0649 apresentou menor CGC para
número de grãos por espiga.
38
O Quadro 14 apresenta os resultados das análises conjuntas de variância
para os diversos caracteres avaliados nos dialelos de trigo conduzidos nas duas
épocas em Palotina. Pode ser observado o efeito significativo da CGC para três
características: espigamento, número de espigas por plantas e peso de mil grãos.
Observa-se, ainda, a ausência de interação entre CGC e ambientes, exceto para
duas características geralmente associadas ao rendimento de plantas: número de
grãos por espiga e peso de grãos por espiga. Neste caso, é mais adequado
avaliar os parentais individualmente para cada ambiente, utilizando os valores de
G
i
obtidos em cada época de semeadura, sendo inadequada a comparação dos
valores de G
i
a partir do ambiente médio. Os dados para a análise individual dos
parentais estão apresentados no Quadro 15.
Observando os valores estimados de CGC para o número de grãos por
espigas no primeiro ambiente (Quadro 15), podemos observar que as variedades
CD 104 e CD 0542 se destacaram por seus valores altos e positivos de CGC. No
segundo ambiente, para o mesmo caráter, as cultivares mais promissoras foram
CD 0567, CD 0542 e CD 0649 .
Quadro 14 - Resultados das análises conjuntas de variância para os diversos
caracteres avaliados em dialelos de trigo conduzidos em duas épocas em
Palotina-PR
Caráter
1
QM
2,3
T CGC CEC A T x A CGC x A CEC x A Resíduo
ESP 29,8405** 72,2571* 11,6619 168,5833 5,1333 4,1333 5,5619 3,4452
NAP 17,0780 40,5939 6,9997 1006,4450 9,9978 12,6165 8,8754 7,8054
NEP 14,4611* 34,0777* 6,0540 647,5187 4,9821 6,1809 4,4683 5,5826
TE 0,7318 1,6718 0,3290 2,6929 0,3548 0,4516 0,3133 0,2655
NGE 82,7591 252,9798 9,8073 45,2027 62,5045* 100,1911* 46,3532 31,1082
PGE 0,0518 0,1025 0,0301 0,4576 0,0849** 0,1633** 0,0513 0,0356
PP 22,0751 41,0320 13,9507 587,6661 19,1357 22,2661 17,7941 14,2658
PMG 43,3136** 124,4240** 8,5521 119,5720 6,2357 10,4907 4,4121 6,5031
1
ESP: espigamento, NAP: número de afilhos por planta, NEP: número de espigas
por planta, TE: tamanho da espiga, NGE: número de grãos por espiga, PGE: peso
de grãos por espiga, PP: produção por planta e PMG: peso de mil grãos.
2
Nº de GL: tratamento = 20; CGC = 6; CEC = 14; ambientes = 1; T x A = 20; CGC x A = 6; CEC x
A = 14; resíduo combinado = 20.
3
Quadrados médios seguidos por * e ** são significativos a 5 e a 1% de probabilidade,
respectivamente.
39
Quando o caráter avaliado foi peso de grãos por espiga, as cultivares CD
104 e CD 0649 se destacaram no primeiro ambiente, enquanto CD 105 e CD
0567 tiveram maior CGC no segundo ambiente.
Em termos globais, as variedades CD 104, CD 0567 e CD 0649
apresentaram valores positivos de CGC para ambas as características e em
ambos os ambientes, permitindo inferir que constituam parentais apropriados para
utilização nos blocos de cruzamentos da COODETEC, especialmente visando a
maiores rendimentos, uma vez que o número de grãos por espiga e peso de
grãos por espiga são caracteres geralmente correlacionados com o rendimento de
grãos. No entanto, é preciso ressaltar que, no presente estudo, as análises de
variância para a produção de grãos por planta não revelaram efeito significativo
de tratamentos e/ou de CGC em ambos os ambientes. Por esse motivo, a
possível associação da produção de grãos por planta com os dois caracteres
mencionados (número de grãos por espiga e peso de grãos por espiga), mediante
o emprego das correlações, não pôde ser estabelecida.
Quadro 15 - Estimativas dos valores de capacidade geral de combinação para o
número de grãos por espiga e peso de grãos por espiga
1
dos parentais avaliados
em experimentos dialélicos conduzidos em dois ambientes em Palotina-PR
Parental
Ambiente 1 Ambiente 2
NGE PGE NGE PGE
CD 104 6,198 0,178 0,314 -0,121
CD 105 -0,904 0,054 0,238 0,129
CD 108 -4,28 -0,104 -4,286 -0,055
CD 0542 4,996 -0,018 1,938 -0,083
CD 0567 -3,730 -0,210 4,042 0,055
CD 0649 4,222 0,142 1,544 0,021
CD 0656 -6,504 -0,042 -3,788 0,055
1
Caracteres cujo efeito da interação CGC x ambientes foi significativa.
4.4. Distâncias genéticas e agrupamentos
As informações obtidas a partir das bandas eletroforéticas resultaram nas
distâncias genéticas apresentadas no Quadro 16. As distâncias genéticas foram
agrupadas pelo método UPGMA. A representação gráfica dos agrupamentos
assim obtidos, por meio de um dendrograma, está na Figura 1.
40
Quadro 16 - Distâncias genéticas entre os parentais dos dialelos de trigo,
estimadas pela utilização de marcadores microssatélites
CD 104 CD 105 CD 108 CD 0542 CD 0545 CD 0567 CD 0649 CD 0656
CD 104 0,0000 0,3182 0,2955 0,3696 0,3696 0,6591 0,3636 0,4524
CD 105 0,0000 0,4130 0,3800 0,3800 0,5625 0,2600 0,5870
CD 108 0,0000 0,2500 0,2917 0,6458 0,4783 0,3913
CD 0542 0,0000 0,2692 0,6200 0,4800 0,4167
CD 0545 0,0000 0,4600 0,4000 0,4167
CD 0567 0,0000 0,3542 0,4375
CD 0649 0,0000 0,4783
CD 0656 0,0000
A Figura 1 apresenta o dendrograma baseado nas informações moleculares. Para
identificar o ponto de corte (Quadro 17), as distâncias genéticas baseadas em
marcadores moleculares foram submetidas ao método de otimização de Tocher,
realizada com apoio do programa computacional GENES (Cruz, 2001).
Mais do que definir a composição de cada grupo, a análise de Tocher visa
a aumentar a consistência da localização da linha de corte do dendrograma. Há
diferentes formas de agrupamento, sendo possível que diversas formas de
agrupamento resultem em diferentes números de grupos e/ou em grupos
constituídos por diferentes materiais.
Observando os grupos formados na Figura 1 e contrastando-os com os
grupos formados no Quadro 17, pode ser observado que ambos o métodos
coincidem em colocar no mesmo grupo as variedades CD 104 e CD 105. Da
mesma forma, ambas as metodologias coincidem em colocar juntas as
variedades CD 108 e CD 0545, no segundo grupo. Finalmente, os dois métodos
coincidem em deixar a cultivar CD 0567 num terceiro grupo, resultando em cinco
coincidências num total de oito possibilidades.
Considerando os quatro grupos formados pelo método de Tocher e
tomando-se o valor 0,35 como ponto de corte, podemos observar que o primeiro
grupo seria constituído por CD 104, CD 105, CD 0649, o segundo por CD 108, CD
0542 e CD 0545, o terceiro por CD 0567 e o último por CD 0656.
Os resultados permitem, em princípio, supor que híbridos entre
variedades de grupos distintos sejam, a priori, mais heterozigóticos, dando origem
a gerações F
2
mais segregantes. Resta verificar se existe alguma relação entre
41
essa heterozigose e os cruzamentos nos quais tenha sido observada uma CEC
significativa.
Quadro 17 - Agrupamento das oito cultivares de trigo baseadas nas informações
de marcadores moleculares utilizando o método de otimização de Tocher
Grupos Cultivares
1 CD 104 CD 105 CD 0542
2 CD 108 CD 0545
3 CD 0567 CD 0656
4 CD 0649
Na primeira época, para tamanho de espiga, os maiores valores positivos
de s
ij
foram detectados nos cruzamentos CD 108 x CD 104 e CD 0656 x CD 0545
(grupos diferentes). Os coeficientes negativos de maior valor absoluto para s
ij
foram detectados nos cruzamentos CD 0656 x CD 104, CD 0545 x CD 104 e CD
0567 x CD 0542. Todos esses cruzamentos envolvem parentais de grupos
diferentes.
CD_0656
CD_0567
CD_0545
CD_0542
CD_108
CD_0649
CD_105
CD_104
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55
Figura 1 - Dendrograma obtido através das distâncias de dados moleculares e
agrupados pelo método UPGMA.
Ainda na primeira época, para o caráter espigamento, os maiores valores
positivos de CEC foram detectados nos híbridos CD 104 x CD 0542, CD 105 x CD
0542, CD 108 x CD 0567 e CD 0545 x CD 0567, sendo todos os cruzamentos
pertencentes a grupos diferentes. Os coeficientes negativos de maior valor
absoluto foram detectados nos cruzamentos CD 0542 x CD 0567 e CD 0649 x CD
42
0656 (grupos diferentes), CD 108 x CD 0542 (mesmo grupo) e CD 0567 x CD 104
(grupos diferentes).
Na segunda época, os cruzamentos que apresentaram maior CEC
positiva para peso de mil grãos foram CD 0656 X CD 105 e CD 0649 X CD 0542
envolvendo parentais de grupos distintos. Os cruzamentos que apresentaram
CEC alta e negativa foram CD 0649 X CD 105 e CD 0542 X CD 108, envolvendo
parentais do mesmo grupo.
A análise conjunta não revelou nenhum valor de CEC significativa para as
características avaliadas.
O Quadro 18 apresenta os valores das distâncias genéticas entre as oito
variedades, a partir da análise parcial da genealogia dos parentais envolvidos no
experimento dialélico (pedigree). As distâncias genéticas entre os genitores
variaram entre 0,75 e 1,00, onde o valor máximo (1,0) reflete a ausência de genes
em comum por efeito de parentesco. Dada a origem dos materiais avaliados e
ausência de mais informações a respeito de outras gerações de parentesco,
verificamos que 60,71% das distâncias registraram o valor máximo (1,0), 10,71%
corresponderam ao valor 0,98438 e 10,71% ao valor 0,75000.
Quadro 18 - Distâncias genéticas baseadas em pedigree
CD104 CD105 CD108 CD0542 CD0545 CD0567 CD0649 CD0656
CD104 0,00000 0,96875 1,00000 0,75000 0,75000 0,98438 1,00000 1,00000
CD105 0,96875 0,00000 1,00000 0,98438 0,98438 0,75000 1,00000 1,00000
CD108 1,00000 1,00000 0,00000 1,00000 1,00000 1,00000 1,00000 1,00000
CD0542 0,75000 0,98438 1,00000 0,00000 0,87500 0,99219 1,00000 0,87500
CD0545 0,75000 0,98438 1,00000 0,87500 0,00000 0,99219 1,00000 1,00000
CD0567 0,98438 0,75000 1,00000 0,99219 0,99219 0,00000 1,00000 1,00000
CD0649 1,00000 1,00000 1,00000 1,00000 1,00000 1,00000 0,00000 1,00000
CD0656 1,00000 1,00000 1,00000 0,87500 1,00000 1,00000 1,00000 0,00000
Distância = 1 - parentesco.
Para verificar a possível relação entre o nível de heterozigose
(dependente da magnitude da ação gênica não aditiva) e a freqüência de
cruzamentos nos quais se observaram valores extremos (positivos ou negativos)
de CEC, foram contabilizados, no total de ambas as épocas de semeadura, 14
cruzamentos envolvendo linhagens participantes de grupos distintos e três
43
cruzamentos envolvendo linhagens do mesmo grupo. Considerando somente a
primeira época, na qual a precisão experimental foi maior, foram contabilizados 12
cruzamentos envolvendo linhagens participantes de grupos distintos e um
cruzamento envolvendo linhagens do mesmo grupo. Os resultados apontam para
uma tendência de maior heterozigose e, portanto, de efeitos de CEC nos
cruzamentos envolvendo as linhagens CD 104, CD 0567 e CD 0542.
Para identificar o ponto de corte (Quadro 19), as distâncias genéticas
baseadas em pedigree foram submetidas ao método de otimização de Tocher,
realizada com apoio do programa computacional GENES (Cruz, 2001).
Como mencionado anteriormente, não existe uma coincidência muito
grande na constituição dos clusters quando são utilizados dois métodos diferentes
de agrupamento. No entanto, ao serem observados os grupos formados pela
análise de Tocher (Quadro 19) com os grupos indicados no dendrograma (Figura
2), tem-se que ambas as metodologias de agrupamento colocam as variedades
CD 105 e CD 0567 dentro do mesmo grupo. Analogamente, ambas as
metodologias dispõem o genitor CD 0649 isoladamente no grupo quatro.
Quadro 19 - Agrupamento das oito cultivares de trigo baseadas nas informações
de pedigree utilizando o método de otimização de Tocher
Grupos Cultivares
1 CD 104 CD 105 CD 108 CD 0567
2 CD 0542 CD 0656
3 CD 0545
4 CD 0649
A Figura 2 representa o dendograma formado pelas distâncias genéticas
baseadas no pedigree e agrupadas pelo método UPGMA. Tomando-se 0,97 como
ponto de corte, verifica-se a validade de formação de 4 grupos, o primeiro
formado pelas variedades CD 104, CD 0542, CD 0545 e CD 0656. O segundo
cluster é formado por CD 105 e CD 0567, o terceiro, formado pela cultivar CD 108
e por último, CD 0649. Esses dois últimos clusters (3 e 4) os parentais se
posicionaram de forma mais distante porque têm coeficiente de parentesco igual a
44
zero, ou seja, porque não possuem nenhuma relação de parentesco entre si e
com nenhum parental avaliado.
Distâncias Genéticas
CD0649
CD108
CD0567
CD105
CD0656
CD0545
CD0542
CD104
0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00
Figura 2 - Dendrograma obtido através das distâncias genéticas baseadas em
pedigree entre os oito parentais envolvidos no experimento dialélico e agrupados
pelo método UPGMA.
Comparando-se as Figuras 1 e 2, é possível verificar que, de maneira
geral, não há uma coincidência mais expressiva na listagem de genótipos
integrantes dos mesmos grupos, em ambos os dendrogramas. Exemplificando, os
dados originários da análise molecular indicaram a formação de quatro grupos
dos quais apenas dois se agruparam conjuntamente no dendrograma baseado
em pedigree (CD 0542 e CD 0545). Analogamente, os genótipos relativamente
isolados no primeiro dendrograma (CD 0567 e CD 0656) agruparam-se
diferentemente sob o critério do pedigree, integrando o segundo e o primeiro
grupo, respectivamente.
Como já comentado, cruzamentos entre materiais integrantes de grupos
distintos tendem a produzir híbridos com maior heterozigose. Dependendo do
montante de aditividade e não aditividade presentes na herança de cada caráter
analisado, e considerando que, sob maior heterozigose, ocorra maior
probabilidade de expressão de dominância e epistasia, é possível que
cruzamentos entre parentais de grupos distantes possam manifestar valores
extremos (positivos ou negativos) de CEC (Bertan et al., 2007).
A título de exemplo, será considerado o caráter espigamento, que acusou
efeito significativo de CEC na semeadura de abril. Nesse caso, pode ser
45
observado pelo Quadro 7 que a grande maioria dos cruzamentos com maior CEC
(positiva ou negativa) envolveu parentais posicionados em grupos diferentes no
dendrograma formulado a partir da genealogia. Essa constatação, porém, não
ocorreu para o caráter tamanho de espiga, evidenciando o papel que as
diferenças na modalidade de herança podem cumprir durante a análise dos
resultados de cada caráter.
Em trigo, a quantificação da variabilidade genética tem sido estimada por
meio da distância genética, calculada pela utilização de caracteres morfológicos,
dados moleculares, coeficiente de parentesco ou a análise conjunta destas
técnicas. Entretanto, o estudo de certas técnicas pode revelar contradição na
magnitude e direção das associações para alguns dos caracteres morfológicos da
planta, como, por exemplo, na produção de grãos e seus componentes primários.
Além disto, há certa carência de estudos que revelem a aplicabilidade da
distância simultânea envolvendo dados morfológicos e moleculares e também são
escassas as informações empregando as demais estimativas de distâncias em
um mesmo conjunto de genitores (Fonseca et al., 2007; Bered et al., 2001; Máric
et al., 2004).
O emprego dos marcadores moleculares é uma ferramenta importante
para a definição das distâncias e dos agrupamentos entre genótipos,
especialmente no caso de inexistir informação de pedigree. Por outro lado, o
dendrograma baseado na genealogia dos materiais pode igualmente refletir as
distâncias relativas entre os mesmos, bem como seus respectivos níveis de
agrupamento.
Os dados obtidos não permitem formular uma explicação inequívoca para
a baixa associação entre as distâncias estimadas por dados genealógicos e as
distâncias estimadas a partir dos marcadores moleculares. No entanto, a exemplo
de resultados semelhantes obtidos por Fonseca et al. (2007), é possível
conjecturar que as diferenças de agrupamento possam ser explicadas por
problemas de amostragem ou ainda porque grande parte da variabilidade
detectada pelos marcadores moleculares se qualifica como variação não
adaptativa e/ou como variação de genoma não necessariamente expresso.
Não obstante a observação acima, confirmou-se a relação relativamente
estreita entre os genótipos que, sob ambos os critérios e em ambos os
dendrogramas, permaneceram no mesmo grupo (CD 0542 e CD 0545).
46
As distâncias por pedigree refletem a probabilidade de os parentais
compartilharem os mesmo alelos, ou seja, a probabilidade de ocorrência de alelos
em comum, por efeito de coancestralidade. Já as distâncias estimadas pelos
microssatélites medem o compartilhamento efetivo de tais alelos, uma informação
possivelmente mais consistente do que uma mera estimativa de probabilidades.
Por tal razão, as distâncias tomadas dos marcadores SSR provavelmente reflitam
melhor as relações entre as variedades de trigo do que as distâncias medidas
com base na genealogia. Por outro lado, a informação com base na genealogia só
é relevante quando os parentais são integrantes do programa de melhoramento e
o efeito da seleção das melhores plantas pode prejudicar a confiabilidade dos
agrupamentos sugeridos pelo pedigree. Por último, convém lembrar do razoável
desconhecimento da totalidade de cada genealogia, uma vez que, na maioria dos
casos, são conhecidos apenas os pais de cada linhagem, sem que o melhorista
disponha de qualquer informação sobre os ancestrais mais afastados. Assim, o
conjunto de todos esses aspectos permite concluir que os agrupamentos
indicados na figura 1 sejam mais fiáveis do que os indicados na figura 2.
47
5. CONCLUSÕES
Considerando os dados da primeira época, as variedades CD 108, CD
0542 e CD 104 apresentaram alta CGC e maior potencial de contribuição ao
programa de melhoramento.
Na semeadura de maio, a variedade de melhor desempenho foi CD 0656.
Considerando as duas épocas de semeadura, as variedades que se
destacaram quanto à CGC foram CD 108, CD 104 e CD 105.
A análise conjunta revelou que as variedades CD 104, CD 105, CD 108 e
CD 0542 são as mais indicadas para integrar um grupo de elite em programas de
melhoramento.
Houve uma tendência de maior heterozigose e, portanto, de efeitos de
CEC nos cruzamentos envolvendo as linhagens CD 104, CD 0567 e CD 0542.
O estudo da distância genética evidenciou a variabilidade existente entre
os genótipos de trigo avaliados.
Os dendrogramas baseados em coeficientes de parentescos e em
marcadores microssatélites não coincidiram satisfatoriamente no agrupamento
das variedades.
A reduzida associação verificada entre os dois padrões de agrupamento
esteve provavelmente relacionada às propriedades intrínsecas das duas formas
de estimação da distância genética, com repercussão na interpretação da
quantificação e distribuição da variabilidade entre os trigos estudados.
48
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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