Inheritance of composite inflorescence of cowpea cacheado cultivar

cagro Ciência e Agrotecnologia Ciênc. agrotec. 1413-7054 1981-1829 Editora da Universidade Federal de Lavras Lavras, MG, Brazil Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] presents simple inflorescence. However, two recessive mutant genes ci and bp that produce composite inflorescence were identified in cowpea. This characteristic was also observed in the brazillian local cultivar Cacheado. The aim of this work was to investigate the genetic control of the composite inflorescence of Cacheado Cultivar. Two crosses were performed Freezergreen x Cacheado and Bettegreen x Cacheado. The crosses and the F1, F2 and the backcrosses were obtained in greenhouse. In the field trial the randomized complete block design with four replications was used. Each plot was represented by a row of 10 m long with 20 plants. The spacing between rows was of the 0,80 m. The experiment was carried out in the field, under irrigation by conventional aspersion at Embrapa Meio-Norte, Teresina city, Piauí Statate, the years of 1998 and 1999. The Qui Square test was used to analyse the data. The segregation pattern in both F2 generations fitted the 3 simple inflorescences: 1 composite inflorescence ratio and the backcrosses to the Cacheado cultivar fitted the 1 simple inflorescence: 1 composite inflorescence ratio. The inheritance study showed that composite inflorescence of the Cacheado cultivar is controlled by a single recessive gene. CIÊNCIAS AGRÁRIAS Herança da inflorescência composta da cultivar de feijão-caupi cacheado Inheritance of composite inflorescence of cowpea cacheado cultivar Cristina de Fátima MachadoI; Francisco Rodrigues Freire FilhoII; Valdenir Queiroz RibeiroIII; Débora Samara Sousa CostaIV; Antônia Fernandes de AmorimV IEngenheiro Agrônomo, Doutora – Departamento de Melhoramento Genético do Feijão-Caupi – Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Meio Norte/CPAMN – Avenida Duque de Caxias, 5650 – Cx. P. 01 – 64006-220 – Teresina, PI – [e-mail] – Bolsista do CNPq IIEngenheiro Agrônomo, Doutor – Departamento de Melhoramento Genético do Feijão-Caupi – Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Meio Norte/CPAMN – Avenida Duque de Caxias, 5650 – Cx. P. 01 – 64006-220 – Teresina, PI – [e-mail] IIIEngenheiro Agrônomo, Mestre – Departamento de Estatística – Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Meio Norte/CPAMN – Avenida Duque de Caxias, 5650 – Cx. P. 01 – 64006-220 – Teresina, PI –[e-mail] IVEngenheiro Agrônomo – Universidade Federal do Piauí/UFPI – Campus Universitário Ministro Petrônio Portella – 64049-550 – Teresina, PI, Brasil – [e-mail] VEngenheiro Agrônomo – Universidade Federal do Piauí/UFPI – Campus Universitário Ministro Petrônio Portella – 64049-550 – Teresina, PI, Brasil – [e-mail] RESUMO O feijão-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp.] apresenta inflorescência simples. Entretanto, foram identificados dois genes mutantes recessivos ci e bp que condicionam a produção de inflorescência composta na espécie. Essa característica também foi constatada na cultivar local Cacheado. Objetiva-se com este trabalho determinar o controle genético dessa característica. Foram realizados dois cruzamentos Freezergreen x Cacheado e Bettegreen x Cacheado. Os cruzamentos e a obtenção das gerações F1, F2 e retrocruzamentos, com ambos parentais, foram realizados em casa-de-vegetação. No experimento de campo foi utilizado o delineamento de blocos casualizados com quatro repetições. Cada parcela foi representada por uma fileira de 10,0 m, com espaçamento entre fileiras de 0,80 m e dentro da fileira de 0,50 m, sendo cultivada uma planta por cova. Esse experimento foi conduzido sob irrigação por aspersão convencional, na Embrapa Meio-Norte, em Teresina, Piauí, nos anos 1998/1999. O teste de c2 foi usado para a análise dos dados. As segregações das gerações F2 se ajustaram à proporção de 3 inflorescências simples: 1 inflorescência composta e as dos retrocruzamentos com o parental Cacheado à proporção de 1 inflorescência simples: 1 inflorescência composta. A partir desses resultados depreende-se que a inflorescência composta presente na cultivar cacheado tem herança monogênica recessiva. Termos para indexação:Vigna unguiculata, Controle genético, Melhoramento genético. ABSTRACT Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] presents simple inflorescence. However, two recessive mutant genes ci and bp that produce composite inflorescence were identified in cowpea. This characteristic was also observed in the brazillian local cultivar Cacheado. The aim of this work was to investigate the genetic control of the composite inflorescence of Cacheado Cultivar. Two crosses were performed Freezergreen x Cacheado and Bettegreen x Cacheado. The crosses and the F1, F2 and the backcrosses were obtained in greenhouse. In the field trial the randomized complete block design with four replications was used. Each plot was represented by a row of 10 m long with 20 plants. The spacing between rows was of the 0,80 m. The experiment was carried out in the field, under irrigation by conventional aspersion at Embrapa Meio-Norte, Teresina city, Piauí Statate, the years of 1998 and 1999. The Qui Square test was used to analyse the data. The segregation pattern in both F2 generations fitted the 3 simple inflorescences: 1 composite inflorescence ratio and the backcrosses to the Cacheado cultivar fitted the 1 simple inflorescence: 1 composite inflorescence ratio. The inheritance study showed that composite inflorescence of the Cacheado cultivar is controlled by a single recessive gene. Index terms:Vigna unguiculata, Genetic control, Genetic breeding. INTRODUÇÃO O feijão-caupi é uma planta herbácea, autógama, anual, cuja região de origem mais provável situa-se na parte oeste e central da África. É uma das leguminosas melhor adaptada, versátil e nutritiva entre as espécies cultivadas, sendo um importante alimento e componente essencial dos sistemas de produção nas regiões secas dos trópicos, cobrindo parte da Ásia, Estados Unidos, Oriente Médio e Américas Central e do Sul (SINGH et al., 2002). Nessas regiões o feijão-caupi constitui-se em uma das principais fontes de proteína vegetal, notadamente para as populações de menor poder aquisitivo (GRANGEIRO et al., 2005). No Brasil, o feijão-caupi é mais cultivado nas áreas semi-áridas do Nordeste brasileiro. É uma espécie rústica bem adaptada às condições de clima e solo da região e possuidora de uma ampla variabilidade genética, ampla capacidade de adaptação, alto potencial produtivo e excelente valor nutritivo, características estas que conferem à cultura grande valor atual e estratégico (FREIRE FILHO et al., 2006). A planta apresenta dois tipos de ramificações principais: o determinado e o indeterminado. No primeiro tipo, o caule produz um número limitado de nós e pára de crescer quando emite uma inflorescência. Nas plantas de ramificação indeterminada, o caule continua crescendo e emitindo novas ramas secundárias e gemas florais (ARAÚJO et al., 1981). Esse tipo é o mais comumente cultivado no Brasil. O feijão-caupi, apresenta inflorescências simples. Entretanto, foram identificados dois genes recessivos ci (SEN & BOWAL, 1961) e bp (FAWOLE & AFOLOBI, 1983) que condicionam a produção de inflorescências compostas em feijão-caupi. A cultivar local Cacheado, coletada no Estado do Ceará, em 1973, também apresenta inflorescências compostas. Essa característica da cultivar Cacheado foi descrita por Araújo et al. (1981). Até o presente, entretanto, não foi realizado nenhum estudo sobre o controle genético dessa característica da cultivar Cacheado. A inflorescência composta é uma característica que altera morfologicamente a parte reprodutiva da planta. Desse modo, é importante que esse gene seja introduzido em genótipos com diferentes tipos de arquitetura de planta, para se avaliar se o mesmo produz impacto positivo na produtividade do feijão-caupi. Neste contexto, objetiva-se com este trabalho estudar a herança da inflorescência composta da cultivar Cacheado de modo a fornecer subsídios para o melhoramento genético do feijão-caupi. MATERIAL E MÉTODOS Foi utilizada a cultivar de feijão-caupi Cacheado, com inflorescência composta, registrada no Banco de Germoplasma do Departamento de Fitotecnia do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Ceará com o código CE-28, no Banco de Germoplasma da Embrapa Meio-Norte com o código TE-28 e no Banco de Germoplasma da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia com o código BFC-28, e as cultivares Freezergreen (CHAMBLISS, 1979) e Bettegreen (FERY et al., 1993), com inflorescência simples. As três cultivares foram obtidas junto ao Banco de Germoplasma de feijão-caupi da Embrapa Meio-Norte (Tabela 1). O trabalho envolveu três etapas. A primeira etapa constou da realização dos cruzamentos dos parentais em casa-de-vegetação para obtenção de sementes F1. Nessa etapa, cada parcela foi representada por uma fileira de 2,0 m; o espaçamento entre fileiras foi de 0,50 m e entre covas de 0,15 m, com uma planta por cova. Foram realizados dois cruzamentos sendo, o primeiro: Freezergreen x Cacheado e o segundo: Bettegreen x Cacheado. Os cruzamentos foram realizados segundo Kheradnam & Niknejad (1971) e Zary & Miller Júnior (1982). A segunda etapa do trabalho, também em casa-de-vegetação, constou da obtenção das gerações F2 e dos retrocruzamentos. Em ambos os cruzamentos, foram obtidas as gerações F2, por autofecundação natural das gerações F1, e foram realizados retrocruzamentos das gerações F1, com ambos os parentais. Nessa etapa, cada parcela foi representada por uma fileira de 2,0 m, o espaçamento entre fileiras foi de 0,50 m e entre covas de 0,15 m com uma planta por cova. A terceira etapa constou de um experimento em campo, em cultivo irrigado por aspersão convencional. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos casualizados com quatro repetições. Cada parcela foi representada por uma fileira de 10,0 m, o espaçamento entre fileiras foi de 0,80 m e dentro da fileira 0,50 m, sendo cultivada uma planta por cova. Todos os trabalhos foram realizados em área experimental da Embrapa Meio-Norte, em Teresina, Piauí, nos anos 1998/1999. Os dados foram coletados em plantas individuais. Em ambos os cruzamentos, nos parentais e nas gerações F1, F2 e nos retrocruzamentos, as plantas foram classificadas, na maturidade, de acordo com o tipo de pedúnculo em normal ou ramificada. Os dados das gerações F2 e retrocruzamentos com o parental Cacheado foram analisados pelo teste de c2 (Cruz, 2001). RESULTADOS E DISCUSSÃO As gerações F1 de ambos os cruzamentos apresentaram inflorescências normais. Similarmente, todas as plantas nos retrocruzamentos com os parentais com inflorescência normal também apresentaram inflorescências normais (Tabela 2). Isso indica que a inflorescência composta presente na cultivar Cacheado é uma característica recessiva. Com base nos resultados obtidos por Fawole & Afolobi (1983) e Sen & Bowal (1961) a hipótese mais provável é que a característica inflorescência composta presente na cultivar Cacheado seja controlada por um único gene. Desse modo, os dados observados nas gerações F2 e retrocruzamentos com o parental Cacheado foram comparados pelo teste de c2 com as proporções fenotípicas esperadas de 3 inflorescências simples: 1 inflorescência composta e 1 inflorescência simples: 1 inflorescência composta, respectivamente. Em ambos os cruzamentos, as gerações F2 se ajustaram à proporção de 3 inflorescências simples: 1 inflorescência composta e os retrocruzamentos à de 1 inflorescência simples: 1 inflorescência composta. Esses resultados sugerem que a inflorescência composta da cultivar Cacheado tem herança monogênica recessiva. Essa característica se assemelha muito a estudada por Fawole & Afolobi (1983), mas não se pode afirmar que se trata do mesmo gene; somente com um teste de alelismo poderá dirimir essa dúvida. Com relação às inflorescências de feijão-caupi, verifica-se que o pedúnculo floral da cultivar Cacheado, bifurca-se a uma certa altura, produzindo novos segmentos que produzirão flores e frutos. A bifurcação se dá na axila de uma folha lanceolada, de forma diferente das folhas normais que se desenvolvem ao mesmo tempo que o desenvolvimento dos ramos florais produzidos (Figura 1b). Já na inflorescência simples, o pedúnculo que suporta as gemas florais são longos, sugerindo que cada segmento produzido representa um novo pedúnculo (Figura 1a). CONCLUSÃO A inflorescência composta da cultivar Cacheado tem herança monogênica recessiva. (Recebido em 23 de agosto de 2006 e aprovado em 11 de junho de 2007) ARAÚJO, J. P. P. de; SANTOS, A. A. dos; CARDOSO, M. J.; WATT, E. E. Nota sobre a ocorrência de uma inflorescência ramificada em caupi Vigna unguiculata (L.) Walp. Subsp, unguiculata no Brasil. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 12, n. 1/2, p. 187-193, 1981. Nota sobre a ocorrência de uma inflorescência ramificada em caupi Vigna unguiculata (L.) Walp. Subsp, unguiculata no Brasil Revista Ciência Agronômica 1981 187 193 1/2 12 ARAÚJO J. P. P. de SANTOS A. A. dos CARDOSO M. J. WATT E. E. CHAMBLISS, O. L. 'Freezegreen' southernpea. HortScience, Saint Joseph, v. 14, n. 2, p. 193, 1979. 'Freezegreen' southernpea HortScience 1979 193 2 14 CHAMBLISS O. L. CRUZ, C. D. Programa Genes: versão Windows: aplicativo computacional em genética e estatística. Viçosa: UFV, 2001. 648 p. Programa Genes: versão Windows: aplicativo computacional em genética e estatística 2001 CRUZ C. D. FAWOLE, I.; AFOLABI, O. Genetic control of a branching peduncle mutant of cowpea, Vigna unguiculata (L.) Walp. Journal of Agricultural Science, Cambridge, v. 100, p. 473-475, 1983. Genetic control of a branching peduncle mutant of cowpea, Vigna unguiculata (L.) Walp Journal of Agricultural Science 1983 473 475 100 FAWOLE I. AFOLABI O. FERY, R. L.; DUKES, P. D.; MAGUIRE, F. P. "Bettergreen" southernpea. HortScience, Saint Joseph, v. 28, p. 856, 1993. "Bettergreen" southernpea HortScience 1993 856 28 FERY R. L. DUKES P. D. MAGUIRE F. P. FREIRE FILHO, F. R.; RIBEIRO, V. Q.; BARRETO, P. D.; SANTOS, C. A. F. Melhoramento genético de caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp.] na região do Nordeste. Disponível em: <http://www.cpatsa.embrapa.br>. Acesso em: 10 jan. 2006. Melhoramento genético de caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp.] na região do Nordeste FREIRE FILHO F. R. RIBEIRO V. Q. BARRETO P. D. SANTOS C. A. F. <A HREF="http://www.cpatsa.embrapa.br/">http://www.cpatsa.embrapa.br</A> GRANGEIRO, T. B.; CASTELLÓN, R. E. R.; ARAÚJO, F. M. M. C. de; SILVA, S. M. de S. e; FREIRE, E. de A.; CAJAZEIRAS, J. B.; AMARAL NETO, M.; GRANGEIRO, M. B.; CAVADA, B. S. 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