Análise da repetibilidade em alguns descritores morfológicos para soja

Analysis of the repeatability in some morphologic descriptors to soybean

ARTIGOS CIENTÍFICOS

FITOTECNIA

Análise da repetibilidade em alguns descritores morfológicos para soja

Analysis of the repeatability in some morphologic descriptors to soybean

Éder Matsuo^I,1; Tuneo Sediyama^II; Cosme Damião Cruz^III; Rita de Cássia Teixeira Oliveira^IV

^IPrograma de Pós-graduação em Genética e Melhoramento, Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Av. Peter Henry Rolfs, s/n, Campus Universitário, 36570-000, Viçosa, MG, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento de Fitotecnia, UFV, Viçosa, MG, Brasil

^IIIDepartamento de Biologia Geral, UFV, Viçosa, MG, Brasil

^IVBacuri Pesquisa e Melhoramento, Viçosa, MG, Brasil

RESUMO

Estudos envolvendo descritores adicionais têm sido de importância para o melhoramento genético de soja. Por isso, neste trabalho, objetivou-se estimar o coeficiente de repetibilidade do comprimento do hipocótilo, do epicótilo, do internódio entre o nó das folhas unifolioladas e da primeira folha trifoliolada, do pecíolo e da raque da primeira folha trifoliolada e determinar o número mínimo de avaliações necessário para predizer o valor real dos genótipos. O trabalho foi desenvolvido na Universidade Federal de Viçosa, analisando-se 85 genótipos de soja em quatro experimentos, no delineamento inteiramente casualizado. A partir das estimativas dos coeficientes de repetibilidade e de determinação obtidos pelos métodos - da análise de variância, dos componentes principais e da análise estrutural -, foram calculados os números de avaliações necessárias. Concluiu-se que os comprimentos do hipocótilo, do epicótilo e do internódio requereram menor quantidade de medição em comparação com os comprimentos do pecíolo e da raque, para o mesmo nível de confiabilidade; e com 15 medições obteve-se 85% de confiabilidade para comprimento do hipocótilo pelos métodos ANOVA e AE(correl) e 90% para CP(correl) e CP(cov); 90% de confiabilidade para comprimento do epicótilo e do internódio pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(correl); 80% de confiabilidade para comprimento da raque da primeira folha trifoliolada pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(correl); e, para o comprimento do pecíolo da primeira folha trifoliolada, seriam necessárias 21 medições para confiabilidade de 80% pelos métodos ANOVA e AE(correl) e de 85% pelos CP(correl) e CP(cov).

Palavras-chave:Glycine max, melhoramento de soja, número de avaliações, distinguibilidade.

ABSTRACT

Studies involving additional descriptors has been important for soybean genetic improvement, so this study aimed to estimate the repeatability the length coefficient of hypocotyl, epicotyl, the internode between the unifoliated leaf nodes and the first trifoliate leaf, from the petiole and from the rachis of the first trifoliate leaf stage and determine the minimum number of evaluations needed to predict the real value of the genotypes. The study was conducted at the Universidade Federal de Viçosa, analyzing 85 soybean genotypes in four experiments in a completely randomized design. The numbers of necessary evaluations were calculated from the estimates of repeatability and coefficient of determination obtained by the methods of analysis of variance of the principal component and by the structural analysis. It was concluded that the lengths of the hypocotyl, epicotyl and the internode required fewer measurements compared with the length of the petiole and rachis to the same level of reliability, and with 15 measurements 85% of reliability was obtained for hypocotyl length by ANOVA and AE(correl) methods and 90% by CP(correl) and CP(cov) methods; 90% reliability was obtained for epicotyl and internode length by ANOVA, CP(correl), CP(cov) and AE(correl) method; 80% reliability was obtained for rachis length by ANOVA, CP(correl), CP(cov) and AE(correl) methods; and for petiole length, 21 measurements were needed for reliability by ANOVA and AE(correl) methods and 85% for CP(correl) and CP(cov) methods.

Key words: Glycine max, soybean breeding, number of evaluation, distinguishability.

INTRODUÇÃO

Os programas de melhoramento genético de soja (Glycine max (L.) Merrill) têm atuado intensivamente no desenvolvimento de novas cultivares no Brasil, principalmente após 1.997, quando foi sancionada a Lei de Proteção de Cultivares (LPC) no. 9.456, de 25 de abril de 1.997, regulamentada pelo Decreto no. 2.366, de 5 de novembro de 1.997 (NETO et al., 2005). Para ser concedida a proteção de uma determinada cultivar, esta deverá atender a três requisitos básicos: ser distinta, homogênea e estável. É considerada cultivar distinta aquela que se distingue claramente de qualquer outra cuja existência na data do pedido de proteção seja reconhecida (FERRAZ & CAMPOS et al., 2009). Atualmente, são usados cerca de 38 descritores, entre obrigatórios e adicionais, para diferenciar cultivares de soja, entretanto, estes ainda são insuficientes para distinguir as cultivares, o que torna evidente a necessidade de ampliar a lista de descritores utilizados (NOGUEIRA et al., 2008). Estes autores identificaram o comprimento do hipocótilo e do epicótilo como sendo úteis na distinção de genótipos de soja. No entanto, na literatura, são poucas as informações mais detalhadas sobre a quantidade de plantas que deve ser mensurada, para se obter o valor real do indivíduo, com confiabilidade e otimização do tempo de avaliação, isto é, determinar o número de avaliações necessárias para se estimar a diferença entre os materiais avaliados, de forma que o genótipo selecionado mantenha sua característica nas gerações futuras. Segundo CRUZ et al. (2004) e FERREIRA et al. (2010), esta expectativa poderá ser comprovada pelo coeficiente de repetibilidade da característica estudada, sendo ele passível de estimação quando a medição do caráter for realizada repetidas vezes em determinado indivíduo.

A repetibilidade expressa o valor máximo que a herdabilidade pode atingir, pois expressa a proporção da variância fenotípica, que é atribuída às diferenças genéticas confundidas com os efeitos permanentes que atuam na cultivar ou progênie. Assim, a repetibilidade, à semelhança da herdabilidade, constitui instrumento indispensável para orientar os trabalhos de melhoramento (FERREIRA et al., 1999; CRUZ et al., 2004). Nesse sentido, valores altos da estimativa da repetibilidade do caráter indicam que é possível predizer o valor real do indivíduo com um número relativamente pequeno de medições (CRUZ et al., 2004). A análise da repetibilidade tem sido realizada em diversas culturas como em soja (MATSUO et al., 2009, STORCK et al., 2009, CARGNELUTTI FILHO & GONÇALVES, 2011), em alfafa (FERREIRA et al., 2010), em araçazeiro (DANNER et al., 2010), em macaúba (MANFIO et al., 2011) e em pitangueira (DANNER et al., 2010).

Sendo assim, este trabalho teve como objetivo estimar o coeficiente de repetibilidade de alguns descritores adicionais de soja e o número mínimo de avaliações necessário para predizer o valor real dos genótipos.

MATERIAL E MÉTODOS

Os experimentos foram instalados, conduzidos e avaliados em casa de vegetação do Programa de Melhoramento Genético de Soja do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, Mina Gerais (20°45'14" S; 42°52'54"W; 649m de altitude).

Foi analisado o total de 85 genótipos em quatro experimentos, no delineamento inteiramente casualizado, sendo cada unidade experimental constituída por uma planta. Para cada cultivar, foi utilizada uma amostra aleatória de sementes constituída de diferentes tamanhos, porém a profundidade do plantio foi padronizado em 3cm. Após a germinação, as plantas foram conduzidas conforme recomendações da cultura. No experimento 1, foram avaliados, no período de setembro a outubro de 2010, quatro genótipos (BRS Valiosa RR, Água-Marinha RR, UFVS 2010 e NK 7059 RR), os quais foram plantados em bandeja plástica (39x26x5cm) contendo solo com 1/3 de matéria orgânica. Para cada genótipo, foram avaliadas 100 plantas quanto ao comprimento do hipocótilo (CH) e do epicótilo (CE), no estádio V3 (FEHR & CAVINESS, 1977). No experimento 2, foram avaliados, no período de fevereiro a março de 2011, 14 genótipos de soja (BRC10-01, BRC10-02, BRC10-03, BRC10-04, BRC10-05, BRC10-06, BRC10-07, BRC10-08, BRC10-09, BCR10-10, BCR10-11, BCR10-12, Bossier e BRS Valiosa RR). No experimento 3, avaliaram-se, no período de fevereiro a março de 2011, 22 genótipos de soja (BCR1-295, BCR2-296, BCR3-297, BCR4-298, BCR5-299, BCR6-300, BCR7-301, BCR8-302, BCR9-303, BCR10-304, BCR11-305, BCR12-306, BCR13-307, BCR14-308, BCR15-309, BCR16-310, BCR17-311, BCR18-312, BCR19-313, BCR20-314, Bossier e MG/BR-46 (Conquista)). E, no experimento 4, 45 genótipos (BCR109B01, BCR127B01, BCR121B01, BCR203P, BCR119B01, BCR166P, DM 309, BCR123B01, BCR119P, BCR111B01, BCR124B01, BCR165P, BCR115B01, BCR112B01, BCR114B01, P98C81, BCR107B01, BCR152P, DM 339, BCR213P, BCR158P, BCR196P, BCR146P, MG/BR-46 (Conquista), BCR164P, BCR144P, Emgopa 313 (Anhanguera), BCR209P, UFV 18 (Patos de Minas), BCR104B01, BCR113B01, BCR105B01, BCR110E, BCR103F, BCR110A, BCR110B, BCR110C, BCR110D, BCR105G, BCR113H, FT-Estrela, FT-12 (Nissei), UFV 16 (Capinópolis), BCR132390HM e BCR1346142HP) foram avaliados no período de setembro a novembro de 2006. Os genótipos dos experimentos 2, 3 e 4 foram cultivados em vaso contendo 3dm3 de solo com 1/3 de matéria orgânica. Em cada genótipo, foram avaliadas cinco plantas quanto ao comprimento do hipocótilo (CH), no estádio V2, e do epicótilo (CE), do internódio entre o nó das folhas unifolioladas e da primeira folha trifoliolada (CI), do pecíolo da primeira folha trifoliolada (CPFT) e da raque da primeira folha trifoliolada (CRFT) no estádio V3. As mensurações foram realizadas utilizando-se paquímetro digital.

Inicialmente, procedeu-se à análise de variância, visando a identificar existência de variabilidade genética entre genótipos, com base nos caracteres analisados em cada experimento. Apenas para os caracteres em que foram constatadas diferenças significativas entre os genótipos (P<0,05) foi realizado o estudo de repetibilidade. Os coeficientes de repetibilidade (r) foram estimados por meio dos métodos análise de variância (ANOVA); componentes principais com base nas matrizes de correlação [CP(correl)] e de variâncias e covariâncias fenotípicas [CP(cov)]; e análise estrutural, com base nas matrizes de correlação intraclasse [AE(correl)] e de variâncias e covariâncias [AE(cov)]. O número mínimo de medições necessário para predizer o valor real dos indivíduos, com base nos coeficientes de determinação (R²) pré-estabelecidos (0,80, 0,85, 0,90, 0,95 e 0,99), foi obtido conforme metodologia descrita por CRUZ et al. (2004). As análises estatísticas foram realizadas no Programa Genes: Biometria (CRUZ, 2006).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os caracteres CH, CE, CI e CPFT apresentaram efeitos de genótipos significativos (P<0,05) nos experimento em que foram avaliados. Enquanto que, para CRFT, o efeito foi significativo (P<0,05) apenas nos experimentos 2 e 4 (Tabela 1). A significância observada indica que os genótipos de soja apresentam diferenças entre si, o que possibilita êxito na seleção de materiais promissores e reforça a importância de estudos de repetibilidade para se determinar o número mínimo de plantas a serem mensuradas para se predizer o seu valor real. NOGUEIRA et al. (2008) também identificaram variabilidade em CH, CE, CPFT e CRFT, entre genótipos, em quatro épocas distintas de semeadura. Além disso, reportaram grande influência genética para a maioria das características nas diferentes épocas, evidenciando pouco efeito ambiental sobre as características em questão.

Os coeficientes de repetibilidade, para o CH, variaram de 0,345 a 0,793 (Tabela 2). O menor valor foi obtido pelo método da ANOVA no experimento 1 e o maior pelo CP(cov) no Experimento 4. Enquanto, para o CE, o menor valor (0,478) foi obtido no experimento 2 pelo método da ANOVA e o maior (0,914) no experimento 4 pelos métodos CP(cov), CP(correl) e AE(cov). A magnitude dos coeficientes de determinação, tanto para CH quanto para CE, foram superiores ou iguais a 82% por todos os métodos nos quatro experimentos avaliados.

O CI apresentou, no experimento 2, o menor coeficiente de repetibilidade (0,428) pela AE(cov) e o maior (0,865) no experimento 3 pelo CP(correl), associados a coeficientes de determinação maiores que 79% no experimento 2, 96% no experimento 3 e 94% no experimento 4 (Tabela 2). Os coeficientes de repetibilidade estimados para CPFT apresentaram magnitude de 0,163 pela ANOVA a 0,257 pelo CP(correl), no experimento 2, de 0,482 pela ANOVA a 0,498 pelo CP(correl), no experimento 3 e de 0,634 pelo CP(cov) a 0,645 pelo CP(correl), no experimento 4. Os coeficientes de determinação variaram de 49,32% a 63,35% no experimento 2, de 82,2% a 85,5% no experimento 3 e de 89,6% a 90,00% no experimento 4. Enquanto que, para o CRFT, os coeficientes de repetibilidade variaram de 0,216 (ANOVA) a 0,260 [CP(correl)], no experimento 2, e de 0,533 [CP(cov)] a 0,553 [AE(correl)], no experimento 4; e os coeficientes de determinação apresentaram, no experimento 2, magnitude de 57,9% a 63,7% e, no experimento 4, variaram de 85,0% a 86,0% (Tabela 2).

Os coeficientes de repetibilidade e de predição do valor real para o CH e CE em genótipos de soja foram estudados por BOLDT et al. (2009). Os autores relataram que as estimativas dos coeficientes de repetibilidade para o CH foram baixas, variando de 0,439 a 0,453, enquanto que para o CE variaram de 0,613 a 0,634, com predição do valor real médio de 89,06%. Os resultados obtidos nos experimentos 1 e 2 do presente trabalho foram semelhantes ao de BOLDT et al. (2009), entretanto, a magnitude dos coeficiente de repetibilidade encontrados nos experimentos 3 e 4 foi superior. Essa diferença na magnitude dos valores de repetibilidade varia com a natureza do caráter, com as propriedades genéticas da população, com as condições em que os indivíduos se desenvolvem e se o genótipo do indivíduo, em que se realizam as medidas repetidas, encontra-se estabilizado (CRUZ et al., 2004).

As baixas estimativas dos coeficientes de repetibilidade, de maneira geral, inferiores a 0,4, resultam em dificuldades para o melhorista identificar os melhores valores genotípicos a partir de análise das médias fenotípicas obtidas (FERREIRA et al., 1999). Segundo FARIAS NETO et al. (2002), essas estimativas indicam dissimilaridade na repetição do caráter entre uma avaliação e outra, e MATSUO et al. (2009) afirmaram que a seleção de linhagens com resistência ao oídio, com base nos resultados do grupo de genótipos adaptados no Estado de Goiás-2, não seria uma boa alternativa, uma vez que apresentaram coeficientes de repetibilidade inferiores a 0,4 e coeficientes de determinação variando de 68 a 73%.

Observou-se, de forma geral no presente trabalho, que quanto maior o número de genótipos maiores foram os resultados para coeficiente de repetibilidade (r) e menores os números de avaliações necessárias. No entanto, isso, provavelmente, ocorreu em função das propriedades genéticas dos genótipos analisados. Portanto, esta observação poderia não ser verdadeira, caso, no experimento 1, fosse verificado maior variância entre genótipos, o que, segundo CRUZ et al. (2004), mede as diferenças permanentes entre eles.

Para predizer o valor real CH em genótipos de soja, com confiabilidade de 80%, seriam necessárias 8, 4, 4 e 7 avaliações pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov), respectivamente, considerando o maior valor dentro de cada método e entre experimentos. Caso houvesse a exigência de confiabilidade de 95%, seriam necessárias 37, 18, 16 e 34 avaliações pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov) respectivamente (Tabela 3). Para o CE, seriam necessárias cinco avaliações com base no método da ANOVA, quatro com base nos CP(correl), quatro com base nos CP(cov) e cinco com base nos AE(cov) para confiabilidade de 80%, considerando o maior valor obtido entre os experimentos. Enquanto que, na necessidade de maior acurácia (confiabilidade de 95%), o número de medições seria 21, 18, 19 e 20 pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov), respectivamente (Tabela 3).

O número de avaliações necessárias, para confiabilidade de 80%, para o CI variou de 1 pelos métodos da ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov) a 6 pela ANOVA e AE(cov), nos experimentos 3 e 2, respectivamente. Enquanto que, para 95% de confiabilidade, o número de avaliações variou de 4, 3, 3 e 3 a 25, 16, 18 e 25 pela ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov) para os experimentos 3 e 2, respectivamente (Tabela 4). Para o CPFT, seriam necessárias, no mínimo, 3 avaliações pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(cov) no experimento 4 e, no máximo, 21 pela ANOVA no experimento 2, para obter o valor real do genótipo com 80% de confiabilidade. Para o CRFT, seriam necessárias de 4 a 15 avaliações pelo método da ANOVA, de 4 a 14 pelo CP(correl), de 4 a 12 pelo CP(cov) e de 4 a 13 pelo AE(cov), para obter confiabilidade de 80% (Tabela 4).

De maneira geral, com base nas estimativas de repetibilidade e confiabilidade de 95%, considerando a média dos métodos e dos experimentos, seriam necessárias 15 avaliações para comprimento do hipocótilo, 13 para comprimento do epicótilo, 10 para comprimento do internódio, 34 para comprimento do pecíolo e 39 para comprimento da raque. Entretanto, deve ser ressaltado que foi observada variação do número de avaliações necessárias entre experimentos para o mesmo coeficiente de determinação nos caracteres analisados.

Pela análise da relação entre repetibilidade e número de medições, pode-se afirmar que: quando a repetibilidade é alta, o acréscimo do número de medições resultará em pouco acréscimo na precisão, em relação à que se teria se um indivíduo fosse avaliado por meio de uma única observação. Quando a repetibilidade é baixa, o aumento de medidas repetidas poderá resultar em acréscimo significativo de ganho de precisão; e, com níveis intermediários de repetibilidade, raramente é vantajoso fazer mais de três medidas em cada indivíduo para cada caráter (CRUZ et al., 2004; CARGNELUTTI FILHO & GONÇALVES, 2011). Segundo DANNER et al. (2010), os coeficientes de repetibilidade e determinação obtidos entre os indivíduos selecionados de araçazeiro foram maiores em relação aos encontrados em pitangueira, porque os genótipos de araçazeiro apresentaram maior estabilidade fenotípica, devido à maior pressão de seleção e manejo empregado às plantas. Portanto, deve-se considerar a necessidade de mais estudos com o intuito de melhor entendimento sobre o efeito de genótipos, da influência das condições ambientais e da interação genótipos x ambientes para os descritores adicionais, visando à estimativa de coeficientes de repetibilidade, de determinação e do número de avaliações necessárias para se estimar a diferença entre os materiais avaliados.

CONCLUSÃO

Os comprimentos do hipocótilo, do epicótilo e do internódio requereram menor quantidade de medição em comparação com os comprimentos do pecíolo e da raque, para o mesmo nível de confiabilidade.

Com 15 medições, obteve-se 85% de confiabilidade para comprimento do hipocótilo pelos métodos ANOVA e AE(correl) e 90% para CP(correl) e CP(cov); 90% para comprimento do epicótilo e do internódio pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(correl); 80% para comprimento da raque da primeira folha trifoliolada pelos métodos ANOVA, CP(correl), CP(cov) e AE(correl); e, para o comprimento do pecíolo da primeira folha trifoliolada, seriam necessárias 21 medições para confiabilidade de 80% pelos métodos ANOVA e AE(correl) e de 85% pelos CP(correl) e CP(cov).

AGRADECIMENTO

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq-Brasil) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo apoio financeiro na realização deste trabalho.

Recebido para publicação 08.06.11

Aprovado em 31.10.11

Devolvido pelo autor 17.12.11

CR-5493

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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Mar 2012
• Data do Fascículo
  Fev 2012

Histórico

• Recebido
  08 Jun 2011
• Aceito
  31 Out 2011