Divergência genética em cultivares superprecoce

Divergência genética em cultivares superprecoce de milho com relação a caracteres
fenológicos e produtivos
Bruna Mendonça Alves1 Alberto Cargnelutti Filho2 Ismael Mario Márcio Neu3 Giovani Facco4
Ronaldo Spanholi5 Cleiton Antonio Wartha6 Gustavo Oliveira dos Santos7
INTRODUÇÃO
O milho (Zea mays L.) é caracterizado pela sua importância econômica e pelas suas diversas
formas de utilização, sendo o principal ingrediente utilizado na formulação de rações animais. No
Rio Grande do Sul, a produção de milho em grãos na safra 2012/2013 foi de 5,38 milhões de
toneladas, em uma área plantada de 1,03 milhões de hectares e produtividade média estimada em
5.210 kg ha-1 (CONAB 2013).
No estudo da divergência genética entre genótipos, técnicas multivariadas são empregadas,
visando identificar as combinações híbridas com maior heterozigose (CRUZ; REGAZZI, 1997). A
análise de agrupamento é uma alternativa para predição da divergência genética e auxilia os
melhoristas na classificação dos genótipos em grupos, de tal forma que exista homogeneidade
dentro do grupo e heterogeneidade entre os grupos. Dentre os métodos de agrupamento o método
hierárquico é o mais utilizado e os genótipos são agrupados por um processo que se repete em
vários níveis, até que seja estabelecido um dendrograma. A análise multivariada com base em
variáveis canônicas consiste na transformação de um conjunto original de variáveis em variáveis
padronizadas e não correlacionadas, que avalia o grau de similaridade genética entre os genótipos
(CRUZ; REGAZZI, 1997).
OBJETIVO
O objetivo deste trabalho foi avaliar a divergência genética em cultivares superprecoce de
milho pertencentes à rede de ensaios de competição de cultivares do Rio Grande do Sul, com
relação a caracteres fenológicos e produtivos.
METODOLOGIA
Foi conduzido um experimento com a cultura do milho (Zea mays L.), na safra agrícola
1
Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes
Departamento de Fitotecnia, Centro de Ciências Rurais (CCR), UFSM, 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil. E-mail:
[email protected]. Professor orientador. Bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq
3
Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista PROBIC/FAPERGS/UFSM
4
Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes
5
Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil.
6
Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista BIC/CNPq
7
Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes
2
2012-2013, na área experimental do Departamento de Fitotecnia, da Universidade Federal de Santa
Maria (latitude de 29º42’S, longitude de 53º49’W e altitude 95m). Foram avaliadas cinco cultivares
de milho de ciclo superprecoce, pertencentes rede de ensaios de competição de cultivares,
realizados no Estado do Rio Grande do Sul. O delineamento experimental utilizado foi blocos ao
acaso, com nove repetições. As unidades experimentais foram compostas de duas filas de cinco
metros de comprimento, espaçadas em 0,8m entre filas e 0,20m entre plantas na fila. No dia 26 de
outubro de 2012, foi realizada a semeadura manualmente, após a emergência das plantas foi
realizado desbaste, resultando em uma população final de 62.500 plantas ha-1. A adubação de base
foi composta de 40 kg ha-1 de N, 160 kg ha-1 de P2O5 e 160 kg ha-1 de K2O, na formulação
comercial 05-20-20(N-P-K). As adubações de cobertura foram fracionadas em duas aplicações de
90 kg ha-1 de N, e foram realizadas quando as plantas apresentavam quatro e oito folhas expandidas,
respectivamente, totalizando 180 kg ha-1 de N em cobertura.
Em cada unidade experimental foram mensurados os caracteres fenológicos: número de dias
da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento
masculino (FM) e número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF) e os
caracteres produtivos: número de plantas ha-1 (NP); número de espigas ha-1 (NE); índice de espigas
(IE = NE/NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha-1), a 13% de umidade.
Para cada caractere, foi realizada a análise de variância e os caracteres que não apresentaram
diferença significativa, pelo teste F, não foram considerados na análise de agrupamento.
Posteriormente, foi determinada a matriz de coeficientes de correlação genotípica (CRUZ, 2006) e
realizado o diagnóstico de multicolinearidade (MONTGOMERY; PECK, 1982). Foi realizada a
análise de variáveis canônicas, a análise de contribuição relativa de cada variável para divergência
genética pelo método proposto por SINGH (1981), e a importância relativa de cada caractere na
predição da divergência genética.
Para a análise de agrupamento, utilizou-se a distância generalizada de Mahalanobis (D2)
como medida de dissimilaridade e na delimitação dos grupos, pelo método Unweighted Pair Group
Method with Arithmetic Mean (UPGMA) (CRUZ, 2006). Após, foi construído o dendrograma,
realizado o corte no dendrograma, usando como critério 40% de dissimilaridade e validado o agrupamento
por meio do coeficiente de correlação cofenética (CCC). Para avaliar a divergência genética entre as
cultivares utilizou-se também variáveis canônicas, evidenciada pela dispersão dos escores em
gráfico. As análises estatísticas foram realizadas com auxílio dos aplicativos GENES (CRUZ, 2006)
e Microsoft Office Excel.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise de variância revelou efeito significativo para os caracteres mensurados a 5% de
probabilidade pelo teste F, indicando existir variabilidade genética entre as cultivares (Tabela 1). A
precisão experimental foi verificada com base na acurácia seletiva (AS), indicando para todos os
caracteres precisão experimental muito alta (AS ≥ 0,94), que segundo critérios estabelecidos por
RESENDE; DUARTE (2007), confere credibilidade aos resultados obtidos (Tabela 1).
Devido todos os caracteres apresentarem diferença significativa na análise de variância,
determinou-se a matriz de correlação genotípica com os sete caracteres e após foi realizado o
diagnóstico de multicolinearidade. O diagnóstico de multicolinearidade, com os sete caracteres,
apresentou número de condição (NC) inicial igual a 24.460,67, indicando colinearidade severa
segundo critério de MONTGOMERY; PECK (1982). Com a eliminação dos caracteres número de
espigas (NE) e o índice de espiga (IE) o número de condição reduziu para 76,51, o que indica
colinearidade fraca entre os caracteres e permite a realização da análise de agrupamento.
Com os caracteres (NDE, FM, FF NP e PROD), que permaneceram, foi realizada a análise
de variáveis canônicas (Tabelas 2). As duas primeiras variáveis canônicas explicam 84,263% da
variação total, sendo que os caracteres PROD e FF, foram os que apresentam maior importância
relativa nas primeiras variáveis canônicas. A análise da contribuição relativa dos caracteres (Tabela
3), utilizando-se o critério proposto por SINGH (1981), os caracteres PROD e NP, apresentaram as
maiores contribuições 51,82% e 13,80%, respectivamente. Com isso, pode-se afirmar que esses
caracteres são importantes no estudo da divergência genética entre as cultivares, devido
apresentarem contribuições expressivas.
A partir das estimativas da distância generalizada de Mahalanobis, foi realizada a análise de
agrupamento por meio do método UPGMA e gerado o dendrograma com base nos caracteres NDE,
FM, FF NP e PROD. Utilizando-se a distância generalizada de Mahalanobis como medida de
dissimilaridade para definição dos grupos, permitiu a separação das cultivares de ciclo superprecoce
em três grupos (Figura 1), concordante com a análise de variáveis canônicas que mostrou a mesma
separação das cultivares em três grupos (Figura 2). O grupo 1 foi composto pelas cultivares
LG6304YG, BG7051H e P2530, o grupo 2 pela cultivar P1630H e o grupo 3 pela cultivar AG0945
(Figuras 1 e 2).
CONCLUSÃO
Há variabilidade genética entre as cultivares de milho de ciclo superprecoce em relação aos
caracteres fenológicos e produtivos. O método de Singh e o de importância relativa não coincidem
na indicação de caracteres de importância, para a determinação da diversidade genética. As
cultivares LG6304YG, BG7051H e P2530, formaram o grupo 1, a cultivar P1630H o grupo 2 e
cultivar AG0945 o grupo 3.
REFERÊNCIAS
CONAB - COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento da safra
brasileira: grãos, décimo levantamento. Brasília: Conab, 2013. 29p. Disponível em: <
http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/13_07_09_09_04_53_boletim_graos_junho_
_2013.pdf>. Acesso em: 08 abril 2013.
CRUZ, C. D. Programa genes: estatística experimental e matrizes. Viçosa: UFV, 2006. 285p.
CRUZ, C. D.; REGAZZI, A. J. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 2.ed.
Viçosa: UFV, 1997. 390p.
RESENDE, M.D.V. de; DUARTE, J.B. Precisão e controle de qualidade em experimentos de
avaliação de cultivares. Pesquisa Agropecuária Tropical, v.37, p.182-194, 2007.
SINGH, D. The relative importance of characters affecting genetic divergence. Indian Journal of
Genetic and Plant Breeding, v.41, p.237- 245, 1981.
MONTGOMERY, D.C.; PECK, E.A. Introduction to linear regression analysis. New York: John
Wiley & Sons, 1982. 504p.
Tabela 1. Resumo da análise de variância (número de graus de liberdade (GL) e quadrado médio
para as fontes de variação bloco, cultivar e erro), média, coeficiente de variação experimental
(CV%), valor do teste F para cultivar (Fc), acurácia seletiva (AS) e precisão experimental (1), para os
caracteres: número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até
50% do florescimento masculino (FM); número de dias da semeadura até 50% do florescimento
feminino (FF); número de plantas ha-1 (NP); número de espigas ha-1 (NE); índice de espigas (IE =
NE/NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha-1), de cinco cultivares de ciclo superprecoce de
milho, safra 2012/2013.
FV
GL
Bloco
Cultivar
Erro
8
4
32
Média
CV(%)
Fc
AS
Precisão(1)
-------------------------------------------Quadrado Médio----------------------------------------NDE
FM
FF
0,27 1,26
2,00
4,69* 9,81* 16,26*
0,50 0,87
1,12
7,42 59,71
9,54 1,57
9,35 11,23
0,94 0,95
MA MA
62,73
1,69
14,54
0,96
MA
NP
NE
IE
PROD
8394097,22
94131944,44*
6592881,94
32578125,00
994652777,78*
18363715,28
0,01
0,17*
0,00
4688026,84
42366062,23*
755922,76
58722,22
4,37
14,28
0,96
MA
55583,33
7,71
54,16
0,99
MA
0,94
7,11
37,82
0,99
MA
8438,07
10,30
56,04
0,99
MA
(1)
Limites de classes estabelecidos por em RESENDE & DUARTE (2007): MA = muito alta (AS ≥ 0,90); A = alta (0,70
≤ AS < 0,90); M = moderada (0,50 ≤ AS < 0,70) e B = baixa (AS < 0,50). *Efeito significativo pelo teste F, a 5 % de
probabilidade de erro. ns Não significativo.
Tabela 2. Autovalores, variância, variância acumulada e importância relativa de cinco caracteres
avaliados em cinco cultivares de milho de ciclo superprecoce, nas cinco variáveis canônicas.
Variância
Importância relativa
Variância
Variáveis Canônicas Autovalores
acumulada
(%)
NDE FM
FF
NP PROD
(%)
1
7,28
62,50
62,55
-0,21 -0,56 0,36 0,24 0,88
2
2,54
21,76
84,26
-0,68 0,35 0,82 -0,57 0,32
3
1,17
10,05
94,31
-0,12 -0,87 0,85 1,03 -0,51
4
0,66
5,69
100,00
0,71 0,55 -0,02 -0,21 0,34
5
0,00
0,00
100,00
-0,40 1,14 -0,96 0,41 -0,10
NDE: número de dias da semeadura até a emergência; FM: número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino; FF:
número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino; NP: número de plantas; e PROD: produtividade de grãos.
Tabela 3. Contribuição relativa conforme critério de SINGH (1981) do número de dias da
semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento
masculino (FM); número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF); número de
plantas ha-1 (NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha-1), produtividade de grãos (PROD), de
cinco cultivares de milho de ciclo superprecoce.
SINGH
Caractere
S.j
Valor em %
NDE
25,41
10,91
FM
26,52
11,38
FF
28,19
12,10
NP
32,16
13,80
PROD
120,76
51,82
LG6304YG
BG7051H
P2530
P1630H
AG9045
D2 (%)
Figura 1. Dendrograma obtido pelo método de agrupamento hierárquico da ligação média entre grupos
(UPGMA), a partir da distância generalizada de Mahalanobis entre 5 cultivares superprecoce de milho
agrupados a partir dos caracteres número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de
dias da semeadura até 50% do florescimento masculino (FM); número de dias da semeadura até
50% do florescimento feminino (FF); número de plantas ha-1 (NP) e produtividade de grãos (PROD,
em kg ha-1), (Coeficiente de correlação cofenética = 0,8325).
Figura 2. Dispersão gráfica dos escores de 5 cultivares de ciclo superpreococe de milho (1P1630H, 2- P2530, 3- LG6304YG, 4- AG9045 e 5- BG7051H), em relação às duas primeiras
variáveis canônicas (VC1 e VC2), Santa Maria – RS, safra 2012/2013.