AGENTES MUTAGÊNICOS E A INTENSIDADE DE VARIABILIDADE GENÉTICA NO CARÁTER ESTATURA DE PLANTAS DE AVEIA (AVENA SATIVA L.)

MUTAGENIC AGENTS AND GENETIC VARIABILITY INTENSITY ON PLANT STATURE OF OAT (AVENA SATIVA L.)

AGENTES MUTAGÊNICOS E A INTENSIDADE DE VARIABILIDADE GENÉTICA NO CARÁTER ESTATURA DE PLANTAS DE AVEIA (AVENA SATIVA L.)¹

MUTAGENIC AGENTS AND GENETIC VARIABILITY INTENSITY ON PLANT STATURE OF OAT (AVENA SATIVA L.)

Alfredo do Nascimento Júnior² Fernando Irajá Félix de Carvalho³ José Fernandes Barbosa Neto³ Luiz Carlos Federizzi³

RESUMO

Há evidências de que a variabilidade genética é um dos pontos básicos para o progresso da aveia no Sul do Brasil. O caráter adaptativo, como estatura da planta, poderá contribuir para o desenvolvimento da cultura, desde que existam diferenças genéticas para a seleção. Desta forma, a indução à mutação poderá ser um mecanismo eficiente no melhoramento da espécie. A azida sódica e o cobalto-60 foram testados na indução de mutações em duas variedades de aveia, UFRGS-7 e UFRGS-8, em diferentes doses. A média e a variância das gerações provenientes de sementes tratadas foram comparadas aos genótipos não tratados, evidenciando alteração genética no caráter estudado para todos os tratamentos. A azida sódica foi mais favorável para a indução de modificações herdáveis sem causar efeitos deletérios. Os resultados evidenciam que o uso de agentes mutagênicos poderá ser uma eficiente alternativa de incremento de variabilidade em aveia.

Palavras-chave: mutação induzida, Avena saliva L, estatura da planta, melhoramento genético vegetal.

SUMMARY

Genetic variability is basic for oat progress in southern Brazil. Adaptative trait, as plant stature, could be of major importance for oat crop development. In this way, mutation breeding should be an efficient tool for plant breeders develop new genetic combinations for selection of superior genotypes. Two mutagenic agents, sodium azide and γ-ray, were applied on two oat varieties, UFRGS-7 and UFRGS-8, using different product doses. In order to induce heritable alterations (micromutations), the sodium azide showed the best beneficts, withoutshowing deleterious effects on plants. The data obtained evidenciated that mutation breeding is an interesting approach in order to enlarge oat variability range in southern Brazil.

Key words: mutation breeding; Avena sativa L, stature trait, plant breeding.

INTRODUÇÃO

A criação de novas cultivares com potencial genético de elevada produtividade, adequado tipo agronômico e resistência às principais moléstias poderá ser um ponto fundamental para incrementar o cultivo da aveia; entretanto, para isto é necessário a existência de variabilidade genética, com o objetivo de permitir ao melhorista a seleção de novos tipos agronômicos (ALLARD, 1960). Assim sendo, a técnica de indução a mutações parece ser uma alternativa interessante para o melhoramento de aveia, uma vez que trabalhos com agentes mutagênicos evidenciaram que radiações ionizantes ou agentes químicos incrementavam a variabilidade genética em trigo (BOROJEVIC, 1966; FILIPPETTI & DE PACE, 1986).

SCOSSIROLI (1977) apontou que um método de avaliação viável para a detecção de variação através de tratamentos mutagênicos, seria o uso das medidas de tendência central e de dispersão, média e variância, respectivamente. Segundo GREGORY (1967), alterações de média em progênies tratadas com mutagênicos poderia indicar a ocorrência de modificações de um pequeno número de genes, porém de grande expressão sobre o caráter, caracterizando uma macromutação; por outro lado, o incremento da variância em uma população tratada poderia significar alterações em um grande número de genes, onde cada um contribuiria com pequeno efeito na determinação do caráter, sendo denominadas de micromutações. De maneira geral, parece ser mais vantajoso trabalhar com mutações de pequena amplitude na manifestação do caráter, onde efeitos indesejáveis (deletérios) são menos pronunciados (GAUL et al., 1969).

Os agentes mutagônicos físicos, como radiações ionizantes, apresentam uma boa capacidade de penetração no tecido celular, tendo como alvo principal a molécula de DNA, determinando aberrações cromossômicas, cromatídicas e mutações gênicas (AHNSTRÖM, 1977). De outra forma, os agentes mutagênicos químicos possuem diversos mecanismos de atuação, dependendo de cada princípio ativo envolvido, mas de maneira geral, estas substâncias estão associadas, principalmente, a mutações gênicas (HESLOT, 1977). A interação. entre genótipo e tratamento mutagênico, tem sido apontada como bastante significativa, onde a feqüência de modificações é altamente dependente das variedades testadas (FILIPPETTI & DE PACE, 1986; KLEINHOFS et al., 1978).

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi conduzido a campo durante os anos de 1988 e 1989 na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS) localizada no município de Eldorado do Sul (RS).

Sementes genéticas de duas cultivares de aveia, UFRGS-7 e UFRGS-8, contendo 12% de umidade. foram tratadas com os seguintes agentes mutagênicos: a) cobalto-60 (raios y), onde sementes foram irradiadas no Departamento de Engenharia Nuclear da UFRGS, empregando uma fonte de cobalto-60 com uma taxa de 0,25Gy/min (25R/min) cujas doses totais absorvidas foram de 100, 200 e 400Gy (10, 20 e 40 KR) por tratamento de 1.000 sementes em cada variedade; b) os tratamentos com azida sódica (NaN₃) realizados no laboratório do Departamento de Plantas de Lavoura da Faculdade de Agronomia da UFRGS, consistiram na pré-hidratação de 1.000 sementes em água destilada durante 8h, com a utilização posterior de solução azida sódica, de pH 3,0 durante, 2, 4 e 8h, nas concentrações de 0,001; 0,002 e 0.004M. Para os tratamentos, as sementes foram imersas na solução mutagênica em frascos Erienmeyer, contendo aproximadamente 0,5ml de solução por unidade de semente, em seguida a dispersão foi agitada por 10min com o objetivo de uniformizar a mistura. Após o término dos tratamentos as sementes foram lavadas em água corrente, durante uma hora, para retirar o excesso do produto aplicado.

No experimento a campo, em todas as gerações cultivadas foram incluídas as variedades originais como tratamento padrão.

A geração M₁ (primeira geração após o tratamento de sementes) foi semeada a campo no inverno de 1988, onde cada tratamento correspondeu a uma parcela com 45 linhas, sendo cada linha de 3,0m de comprimento e o espaçamento entre linhas de 0,20m, com 7 plantas por metro linear. Na maturação foram colhidas uma panícula por planta, sendo ensacadas separadamente. Um número de 10 panículas M₁ de cada tratamento foram selecionadas ao acaso para compor a geração M₂, constituindo 10 famílias distintas; apenas as panículas que apresentaram mais de 85 sementes foram utilizadas. Destas, dez sementes de cada panícula foram cultivadas por fileira em casa de vegetação no verão de 1988/89 om o objetivo de avançar para M₃ (Figura 1).

No inverno de 1989, foram semeadas no campo as 75 sementes restantes das panículas M₁. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados com três repetições. O comprimento das linhas foi de 5,0m, com um espaçamento entre linhas de 0,20m, onde 25 sementes foram semeadas por linha. A geração M₃ foi semeada no inverno de 1989, com sementes provenientes das panículas M₂, colhidas em casa de vegetação no verão anterior, onde os tratamentos foram cultivados isoladamente sem repetições, sendo semeadas entre eles uma fileira de cada um dos padrões. Os grãos de cada panícula foram semeados por linha, onde o comprimento da linha foi de 3,0m com um espaçamento de 0,20m entre linhas. As observações foram realizadas por planta em todos os tratamentos e gerações. Duas semanas após a antese, foi medida a estatura da planta (distância da superfície do solo junto à planta até o ápice das panículas, excluindo as aristas).

Em todas as gerações foram obtidas médias e variâncias em cada população tratada. Nas gerações M₂ e M₃ foi possível ainda avaliar a média e a variância dentro de cada uma das famílias dentro dos tratamentos. Todas as comparações estatísticas foram feitas com relação aos padrões, sendo utilizado o teste t para médias e o teste de F para variâncias, descritos por STEEL & TORRIE (1980).

RESULTADOS

Os resultados demonstram que o mutagênio cobalto-60, em doses maiores provocou modificações de médias e de variâncias para ambos os genótipos, sendo que, em geral, foi observado reduções de médias para estatura e incrementos significativos nas variâncias. Da mesma forma, no emprego da azida sódica, todos os tratamentos foram efetivos na indução de alterações nas médias da variedade UFRGS-7, porém na variedade UFRGS-8 somente algumas doses provocaram modificações na média da estatura das populações; com relação à variância, a variedade UFRGS-7 revelou um incremento em presença de tratamentos com tempo de exposição reduzidos, enquanto que a UFRGS-8 necessitou de um maior tempo de exposição à azida sódica para modificar as variâncias (Tabela 1).

O efeito dos mutagênicos nas diferentes populações de plantas selecionadas em M₁ e suas respectivas progênies em M₂ e N₃ estão apresentados na Tabela 2. No cobalto-60, a análise dos resultados dos conjuntos de plantas selecionadas em M₁ evidenciaram que, apenas a dose mais elevada (400Gy) determinou alterações de média em ambos os genótipos; além disso, nenhuma das doses induziu mudanças na variância das plantas (Tabela 2). No que se refere às populações M₃, pode ser observado que a maioria das doses empregadas induziu modificações na média das populações; contudo, o incremento da variância ocorreu na dose mais elevada para a variedade UFRGS-7 (Tabela 2). Os resultados nas populações M₃ demonstram que, em ambos os genótipos, as doses 200 e 400Gy foram efetivas na alteração das médias; por outro lado, não foi verificada alteração na variância dos genótipos, exceto nas doses de 200 e 400Gy na variedade UFRGS-7 (Tabela 2).

Da mesma maneira, pode ser constatado que os tratamentos com azida sódica em doses reduzidas (0,001 M e 0,002M com tempo de tratamento de 2h) não causaram variações na média de estatura em plantas M₁ da variedade UFRGS-7 em relação ao controle, sendo que na variedade UFRGS-8 nenhum dos tratamentos foi efetivo na alteração dos valores médios das plantas selecionadas (Tabela 2). De modo geral, não foram verificadas mudanças de variância em M₁ para as variedades UFRGS-7 e UFRGS-8; por outro lado, nas populações M₂ foram observadas alterações na média dos genótipos empregados, principalmente na variedade UFRGS-7. Na análise dos resultados para a variância pode ser verificado que poucas doses foram efetivas no incremento do parâmetro, sendo necessário maior tempo na exposição à azida sódica para intensificar a variabilidade nas diferentes populações (Tabela 2). Considerando os resultados obtidos nas populações M₃ a maior parte dos tratamentos mostrou médias distintas do controle em ambos os genótipos; entretanto, na variedade UFRGS-7 três tratamentos não diferenciaram do padrão. Além disso, pode ser observado que todos os tratamentos na variedade UFRGS-7 apresentaram altos valores para a variância, o mesmo não ocorrendo para a variedade UFRGS-8, onde apenas em três tratamentos ocorreram incrementos na variabilidade (Tabela 2).

Algumas famílias que diferiram significativamente dos controles evidenciaram na geração M₂ uma grande freqüência de alterações na média do caráter, sendo a variância menos afetada; por outro lado, na geração M₃ um grande número de progênies demonstrou modificações de variância, com as médias permanecendo distintas do controle (Tabela 3). A geração M₃ foi a de menor estatura; entretanto, algumas progênies demonstraram um pequeno acréscimo em relação ao controle. Quanto aos produtos utilizados, a azida sódica demonstrou uma freqüência mais elevada de modificações nas variâncias, principalmente na geração M₃ (Tabela 3).

DISCUSSÃO

Os mutagênicos utilizados (cobalto-60 e azida sódica) nas duas variedades de aveia (UFRGS-7 e UFRGS-8) possibilitaram a identificação de modifica estatura de planta, tanto em relação à média, quanto à variância das populações tratadas; mas é de fundamental importância a avaliação nas gerações seguintes ao tratamento mutagênico (M₂ e M₃), objetivando a exclusão dos efeitos somáticos (deletérios), confusos na grande maioria das vezes nas poulações M₁ (BOROJEVIC & BOROJEVIC, 1968), concordando com os resultados evidenciados por BOROJEVIC & BOROJEVIC (1972).

Na irradiação de sementes com o cobalto-60 foi constatado que na medida que aumentava a dose absorvida havia um incremento na variabilidade fenotípica, conforme indicou SCOSSIROLI (1977); por outro lado, para a azida sódica, o incremento das doses não demonstrou ser efetivo, uma vez que os resultados obtidos foram similares, permitindo apontar que a amplitude de dose empregada foi limitada. A padronização de pH 3,0 e o pré-tratamento de sementes em água poderiam ser os fatores que teriam influenciado no tipo de resposta obtida com o produto, potencializando seus efeitos, mesmo em doses mais reduzidas.

Associando os resultados obtidos com a conceituação de tipos de mutações (GREGORY, 1967), é possível indicar que ambos os mutagênicos determinaram a ocorrência de macro e micromutações nos genótipos utilizados, porém, de uma forma mais generalizada pode ser verificado que o mutagênico cobalto-60 provocou maior intensidade de macromutações, uma vez que o parâmetro mais efetado foi a média das populações. Por outro lado, a azida sódica induziu uma alta freqüência de micromutações apesar da freqüência de macromutações para a estatura ser semelhante à induzida pelo cobalto-60.

O caráter estatura de planta é adaptativo, isto é, resulta numa mudança de freqüência nas gerações subseqüentes (GREGORY, 1967), onde é esperado que mutações ao acaso incrementem a variância e modifiquem a média no sentido oposto à pressão de seleção exercida previamente. A resposta observada para estatura de planta ocorreu na mesma direção do que a seleção realizada pelos melhoristas, indicando que mecanismos de herança e ação gênica desempenham papel fundamental na determinação de respostas à utilização de produtos mutagênicos, fato que pode ser sustentado por trabalho apresentado por GUSTAFSSON et al. (1960).

É de fundamental importância destacar a possibilidade do emprego de mutagênicos no melhoramento, principalmente produtos que determinem alterações na variância (micromutações), uma vez que GREGORY (1967) indicou que populações com vários mutantes de pequeno efeito individual estabeleciam uma base perfeita para a seleção. De maneira geral, as modificações obtidas para estatura de planta revelaram um grande potencial de progresso genético, uma vez que diversas famílias apresentaram decréscimos acentuados neste caráter, onde a variedade UFRGS-8 revelou reduções mais acentuadas do que a variedade UFRGS-7, provavelmente devido à sua estatura ser signifgicativamente maior.

CONCLUSÕES

Os agentes mutagênicos aumentam a freqüência de mutações em caráter de importância agronômica, como estatura de planta, sendo possível identificar indivíduos mutantes através do emprego dos parâmetros de média e variância. Entre os mutagênicos testados, a azida sódica parece ser o de maior potencial, principalmente pela intensificação de micromutações, reduzido efeito deletério e por seu fácil manuseio. Os resultados possibilitam recomendar a utilização de produtos mutagênicos no melhoramento de aveia no Sul do Brasil.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao Professor Akihiko Ando e ao Professor Marco T. Vilhena pela colaboração em ceder os produtos mutagênicos e ao CNPq pelo auxílio financeiro.

²Engenheiro Agrônomo. MSc., Pesquisador EMPAER-MT, Caixa Postal 155. 78300-000 - Tangará da Serra - MT.

³Engenheiro Agrônomo, Professor do Departamento de Plantas de Lavoura, Faculdade de Agronomia, UFRGS. Caixa Postal 776.90001 -970 -Porto Alegre, RS, Brasil.

Recebido para publicação em 12.05.93. Aprovado em 22.03.94.

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¹

Parte da dissertação apresentada como requerimento para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Fitotecnia) do primeiro autor, na Faculdade de Agronomia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  29 Ago 2014
• Data do Fascículo
  1994

Histórico

• Recebido
  12 Maio 1993
• Aceito
  22 Mar 1994