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Effects of heterosis and endogamy on agronomic important traits in wheat.

2009; UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA; Volume: 56; Issue: 6 Linguagem: Português

2177-3491

Ivandro Bertan, Fernando Irajá Félix de Carvalho, Antônio Costa de Oliveira, J. A. G. da Silva, Giovani Benin, Irineu Hartwig, Denise Schmidt, Igor Pirez Valério, D. R. da Fonseca, G. da Silveira,

Crop Yield and Soil Fertility

Effects of heterosis and endogamy on agronomic important traits in wheat Knowledge on the expression levels of heterosis and inbreeding depression are useful to help breeders choose the best hybrid combinations which will serve as the basis for the selection of superior genotypes. Thus, the objective of this work was to estimate heterosis and vigor loss due to inbreeding and indicate which crosses are promising for breeding programs. The experiment was carried out in 2005, at the experimental area belonging to the Genomic and Phyto-improvement Center of the Eliseu Maciel Agronomy Faculty, Federal University of Pelotas, RSBrazil. Six genotypes were used for crossings: ICA5, ICA7, BRS177, BRS208, IPR110 and CD111, resulting in 15 populations. The following traits were evaluated: vegetative cycle, plant height, number of fertile tillers, number of grains per spike, Recebido para publicacao em dezembro de 2007 e aprovado em novembro de 2009 1 Engenheiros-Agronomos, Doutores. Universidade Federal de Pelotas, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Departamento de Fitotecnia, Campus Universitario, 96010-300, Capao do Leao, Rio Grande do Sul, Brasil. ivandro.bertan@syngenta.com, irineu.hartwig@syngenta.com. 2 Engenheiros-Agronomos, Ph. Doctor. Universidade Federal de Pelotas, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Departamento de Fitotecnia, Campus Universitario, 96010-300, Capao do Leao, Rio Grande do Sul, Brasil. carvalho@ufpel.tche.br, acostol@terra.com.br, jagsfaem@yahoo.com.br. 3 Engenheiro-Agronomo, Doutor. Universidade Tecnologica Federal do Parana, Ministerio da Educacao, Campus Pato Branco, Via do Conhecimento, Km 1, 85503-390, Pato Branco, Parana, Brasil. benin@utfpr.edu.br. 4 Engenheiros-Agronomos, Mestres. Universidade Federal de Pelotas, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Departamento de Fitotecnia, Campus Universitario, 96010-300, Capao do Leao, Rio Grande do Sul, Brasil. douglas@brasmaxgenetica.com.br, igorvalerio@gmail.com. 5 Estudantes do Curso de Agronomia. Universidade Federal de Pelotas, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Departamento de Fitotecnia, Campus Universitario, 96010-300, Capao do Leao, Rio Grande do Sul, Brasil. danielfonseca30@yahoo.com.br, gustavodasilveira.faem@gmail.com. Ivandro Bertan1, Fernando Iraja Felix de Carvalho2, Antonio Costa de Oliveira2, Jose Antonio Gonzalez da Silva2, Giovani Benin3, Irineu Hartwig1, Douglas Andre Mallmann Schmidt4, Igor Pirez Valerio4, Daniel Rosa da Fonseca5, Gustavo da Silveira5 Efeitos da heterose e endogamia em caracteres de importância agronomica em trigo O conhecimento da manifestacao da heterose e a reducao no vigor devido a endogamia representam informacoes uteis aos melhoristas, por contribuir para a determinacao das melhores combinacoes hibridas que serao base na selecao de genotipos superiores. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi estimar a heterose e a perda de vigor decorrentes da endogamia e indicar quais os cruzamentos que poderao ser empregados em futuros programas de melhoramento genetico. O experimento foi conduzido em 2005, na area experimental do Centro de Genomica e Fitomelhoramento da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, RS. Foram realizados cruzamentos entre seis genotipos de trigo: ICA5, ICA7, BRS177, BRS208, IPR110 e CD111, que resultaram em 15 distintos cruzamentos. Foram avaliados os caracteres ciclo vegetativo, estatura de planta, numero de afilhos ferteis, numero de graos por espiga, massa de mil graos e producao de graos por planta. Em todos os caracteres estudados, os efeitos especificos de cruzamento foram determinantes na expressao de distintos niveis de heterose. Ja em relacao a endogamia, quanto maior a heterose em F1 mais intensas sao as perdas de vigor com o avanco para a geracao F2; contudo, e esperada maior frequencia de classes fenotipicas que possivelmente determinam maior oportunidade de selecao de genotipos superiores. Cruzamentos como BRS 208 x CD 111 produzem elevada heterose, independentemente da geracao avaliada, e sao indicados para selecao de progenies objetivando o incremento da produtividade de graos em trigo. Palavras-chave: Triticum aestivum L., vigor hibrido, depressao endogâmica. 754 Ivandro Bertan et al. Rev. Ceres, Vicosa, v. 56, n.6, p. 753-763, nov/dez, 2009 INTRODUCAO As informacoes a respeito do potencial genetico dos genitores envolvidos em cruzamentos artificiais representam forte ferramenta ao melhorista para intensificar a variabilidade, de modo a direcionar seus esforcos em populacoes elite de selecao com maior possibilidade de prospeccao de genotipos superiores. Os estudos dialelicos se destacam para essa finalidade, por fornecerem resultados de elevada precisao e, principalmente, por possibilitarem a estimativa da heterose e contribuir para o entendimento dos efeitos genicos envolvidos na expressao dos caracteres de interesse. Atualmente, a exploracao da heterose e mais empregada em especies de fecundacao cruzada (alogamas), em que a expressao maxima dos caracteres agronomicos e de interesse na formacao de hibridos, que sao diretamente disponibilizados aos agricultores. Nessas especies, a endogamia favorece a perda de vigor, devido ao aumento da frequencia de alelos recessivos homozigotos que resultam em combinacoes genotipicas deleterias, o que e denominado de depressao endogâmica. Na maioria dos casos, a reducao dos caracteres pelos efeitos da depressao endogâmica e tao drastica que chega inviabilizar a exploracao economica da cultura (Carr & Dudash, 2003; Simon et al., 2004). Em especies autogamas, o conhecimento da manifestacao do vigor hibrido representa para o melhorista a maior possibilidade de recombinacao de alelos distintos, acarretando em maior amplitude de classes genotipicas que serao obtidas na populacao basica de selecao (geracao F2). Entretanto, a elevada heterose e indicativo da presenca de elevado numero de alelos dominantes nos locos em heterozigose na geracao F1, o que possivelmente resulta em maior recombinacao genica e reflete, dessa forma, em maior possibilidade de recuperacao de genotipos superiores por meio da selecao. Alem disso, como o avanco das geracoes permite reduzir os efeitos geneticos nao aditivos, aumentando ainda mais a possibilidade de exito na selecao de novas constituicoes geneticas superiores. Portanto, em autogamas a endogamia resulta unicamente na perda de vigor nas geracoes iniciais, principalmente em F2 e F3 (Allard, 1999; Alam et al., 2004; Joshi et al., 2004), fato esse que nao deve ser visto como desvantagem, pois ocasiona a formacao de diferentes classes genotipicas, dominantes e recessivas e que aumenta a possibilidade de selecao de individuos distintos geneticamente. No inicio do processo evolutivo das especies autogamas, e possivel que a selecao natural tenha atuado fortemente sobre a permanencia de alelos deleterios dentro da populacao, visto que a ausencia de selecao artificial favorece os individuos competitivos e nao aqueles mais proliferos (Feldman, 1986). E por esse motivo que na maioria das especies autogamas verifica-se a presenca de plantas vigorosas, mesmo sendo homozigotas, determinando que a endogamia presente resulte em praticamente nula depressao endogâmica. Apesar da exploracao da heterose ser praticamente exclusiva de especies de fecundacao cruzada, nas de autofecundacao, como o trigo, ocorreram fortes iniciativas na decada de 1970 para programar do cultivo de hibridos, porem com uma ocupacao restrita na area total cultivada. Isso provavelmente teve como causa principal a dificuldade inerente ao processo de producao de sementes e manutencao das linhas basicas para formacao dos hibridos. Alem disso, era necessario forte conhecimento em genetica e melhoramento para a utilizacao de tecnicas peculiares como a macho-esterilidade, agentes quimicos de hibridacao, gameticidas bem como os redutores de crescimento. Nos ultimos anos, pesquisas realizadas com trigo evidenciam grandes oportunidades para o aprimoramento dessa tecnologia em que foram constatados rendimentos de graos cerca de 60% superior aos genitores empregados nos cruzamentos (Mahajan et al., 1999; Farooq & Khaliq, 2004; Singh et al., 2004). Esses fatores sao indicadores que oportunizam determinar a real viabilidade da contribuicao dos hibridos nessa especie, e quando o objetivo nao for a exploracao da heterose, e extremamente importante o entendimento dos efeitos que a endogamia pode exercer no processo de selecao com o avanco das geracoes ate que os caracteres de interesse sejam fixados. weight of a thousand grains and grain yield per plant. Crossing specific effects were significant for all studied traits, contributing to the expression of distinct heterosis levels. Regarding inbreeding depression, it was observed that the higher the heterosis at the F1 generation, the higher the vigor loss when advancing to the F2 generation. However, it is expected a higher frequency of phenotypic classes which would allow the selection of superior genotypes. Crosses such as BRS 208 x CD 111 produced high heterosis, regardless the evaluated generation, and can be indicated for the selection of progenies aiming to increase grain yield in wheat.