Variabilidade genética para caracteres morfométricos de matrizes de castanha-do-brasil da Amazônia Mato-grossense

Genetic variability for morphometric characteristics in brazilian nut parent trees from northern Mato Grosso, Amazon rain forest

GENÉTICA

Variabilidade genética para caracteres morfométricos de matrizes de castanha-do-brasil da Amazônia Mato-grossense

Genetic variability for morphometric characteristics in brazilian nut parent trees from northern Mato Grosso, Amazon rain forest

Flora Ferreira Camargo^I; Reginaldo Brito da Costa^II; Marcos Deon Vilela de Resende^III; Raul Alffonso Rodrigues Roa^IV; Natasha Brianez Rodrigues^V; Leonardo Vivaldini dos Santos^VI; Ana Carla Almeida de Freitas^VII

^IUniversidade Federal de Mato Grosso, E-mail: [e-mail] ^IIUniversidade Federal de Mato Grosso, E-mail: [e-mail] ^IIIUniversidade Federal de Viçosa, Email: [e-mail] ^IVUniversidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (UNESP), E-mail: [e-mail] ^VUniversidade Federal de Mato Grosso, E-mail: [e-mail] ^VIUniversidade Federal de Mato Grosso, E-mail: [e-mail] ^VIIUniversidade Federal de Mato Grosso, E-mail: [e-mail]

RESUMO

O presente estudo objetivou estudar a variabilidade genética de matrizes de Bertholletia excelsa através da estimação de parâmetros e ganhos genéticos para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço no pré-melhoramento da espécie. Foram utilizadas 90 matrizes de polinização aberta, sendo 30 matrizes de cada tipo, denominadas localmente de rajada, mirim e rosa, no município de Cotriguaçu, noroeste de Mato Grosso, região amazônica. O experimento foi estabelecido sob delineamento inteiramente ao acaso, com 90 tratamentos (matrizes) e seis ouriços por matriz, com suas respectivas sementes. As variáveis foram analisadas usando-se a metodologia de modelo linear misto do software SELEGEN-REML/BLUP. Os coeficientes de herdabilidades individuais no sentido amplo dos efeitos genotípicos totais (0,21, 0,14 e 0,34) para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço, respectivamente, são considerados moderados para os dois primeiros caracteres e alto para o caráter número de sementes/ouriço, sugerindo expressivo controle genético. A seleção das 10 melhores matrizes revelou predominância da procedência do tipo rosa, proporcionando ganhos genéticos expressivos de pelo menos 24,16% para peso/ouriço (g), 27,44% para peso de sementes/ouriço e 16,92% para o caráter número de sementes por ouriço. Os valores expressivos das matrizes do tipo rosa estimulam a utilização desses germoplasmas em programas de melhoramento genético da espécie, na seqüência das avaliações, bem como apontando para a possibilidade de obtenção de híbridos intraespecíficos para caracteres desejáveis.

Palavras-chave:Bertholletia excelsa, parâmetros genéticos, ganho com seleção, Amazônia.

ABSTRACT

The goal of the study was to detect genetic variability in Brazilian nuts parent trees through parameters estimation and genetic gains for the following indexes: fruit weight (g) seed weight per fruit (g) and number of seeds per fruit at species pre-improvement. Ninety (90) open pollination parent trees were used, 30 of which being of each type, locally called "rajada", "mirim" and "rosa" at the Cotriguacu municipality, Northeastern of Mato Grosso State. A completely randomized design was used, with 90 treatments (parent trees) and six fruits per parcel with their respective seeds. Variables were analyzed using the method of mixed univariate additive linear model from the software SELEGEN-REML/BLUP. Individual heritability coefficients in the broad sense for total genotypic effects (0,21, 0,14 e 0,34) for fruit weight (g) seed weight per fruit (g) and number of seeds per fruit (g) respectively, are considered moderate for the two first indexes and high for number of seeds per fruit, suggesting substantial genetic control. Selection of the 10 best provenances and parent trees showed predominance of the "rosa" type, allowing substantial genetic gains of at least 24,16% for fruit weight (g), 27,44% for seed weight per fruit and 16,92% for the number of seeds per fruit. The remarkable values for the "rosa" type suggest utilization of such germoplasms in genetic improvement programs of this species in the following evaluations. The results also point out the possibility of obtaining intraspecific hybrids for desirable characteristics.

Key words:Bertholletia excelsa, genetic parameters, gains with selection, Amazon.

Introdução

A castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa H.B.K) é uma espécie arbórea pertencente à família Lecythidaceae. A sua distribuição geográfica é ampla e abrange a Venezuela, Colômbia, Peru, Bolívia e Guiana. Porém, as formações de florestas mais densas ocorrem no Brasil (Lorenzi 2000).

Após a decadência da borracha, a extração da castanha-do-brasil passou a constituir o principal produto extrativo para exportação da região. Com a contínua fragmentação das áreas nativas, os castanhais foram, em grande parte, substituídos por rodovias e ferrovias, deslocamento de migrantes, obras de infraestrutura, criação de novos municípios, expansão da pecuária e extração de madeiras. Como se trata de uma espécie alógama, necessitando, portanto de polinização cruzada para que ocorra a frutificação, os desmatamentos e as queimadas, ao destruírem o habitat natural do agente polinizador (Hymenoptero do gênero Bombus spp.), têm contribuído para a redução de sua produção (Homma e Menezes 2008).

A sua utilização vai além do uso como alimento, que é ingerido in natura ou industrializado. Segundo Souza (2006), a espécie também é fonte de matéria-prima na produção de artesanatos (luminárias, cinzeiros, colares, chocalhos, etc.), cosméticos (sabonetes, xampus, creme hidratantes, óleo e batom) e fármacos (repelente, cicatrizantes, etc.).

Devido à castanha-do-brasil constituir-se em um produto da atividade especialmente extrativista e a diminuição das áreas nativas disponíveis, torna-se necessária a introdução de castanhais cultivados. Dessa forma, segundo Tonini et al. (2008), é imprescindível o desenvolvimento de pesquisas que procurem quantificar a produção de frutos por árvore, e determinar quais são os fatores que influenciam a variabilidade da produção individual.

Estudos relacionados à produção volumétrica e variáveis morfométricas têm sido realizados para a espécie, conforme dados obtidos por Ferreira e Tonini (2009) e Costa et al. (2009). Porém, estudos mais detalhados e considerando avaliações genéticas devem ser conduzidos, visando avaliar o controle genético sobre a produtividade (Fernandes 2007). Os dados relativos à morfometria de frutos podem revelar variabilidade fenotípica dentro e entre as populações (Carvalho 2008) ou tipologias da espécie.

A despeito da importância econômica e da ampla utilização da espécie, são incipientes as informações sobre diversos aspectos, sendo um deles a variabilidade genética de suas matrizes no que se refere à morfologia de frutos e sementes, por meio de testes usando-se os germoplasmas que poderão subsidiar o estabelecimento de programas de melhoramento e conservação genética.

Nesse sentido, os testes de progênies, instrumentos importantes para o trabalho do melhorista, têm sido usados na estimativa de parâmetros genéticos e seleção de indivíduos, quando se procura avaliar a magnitude e a natureza da variância genética disponível, com vistas a quantificar e maximizar os ganhos genéticos, utilizando-se procedimento de seleção adequado.

Neste contexto, o presente estudo objetivou estudar a variabilidade genética de castanha-do-brasil, através da estimação dos parâmetros (herdabilidades individual no sentido amplo e da média de matrizes, variância fenotípica individual, coeficiente de determinação dos efeitos de tipos, média geral dos caracteres, coeficiente de variação genotípica, coeficiente de variação residual) e ganhos genéticos para os caracteres peso do ouriço (fruto) (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço em matrizes de diferentes tipos de frutos da espécie, denominadas localmente de rosa (frutos maiores), rajada (frutos médios) e mirim (frutos menores).

Material e métodos

As coletas dos ouriços foram realizadas de 90 matrizes de polinização aberta, sendo 30 matrizes de cada tipo de fruto, denominadas localmente de rajada (1), mirim (2) e rosa (3), na Fazenda São Nicolau, pertencente à Office National des Forêts (ONF Brasil), filial brasileira da ONF Internacional, localizada no município de Cotriguaçu, noroeste de Mato Grosso, em ambiente de domínio morfoclimático amazônico. As características da área de coleta estão contidas na Tabela 1.

O experimento foi estabelecido sob delineamento inteiramente ao acaso, com 90 tratamentos (matrizes) e seis ouriços por matriz, com suas respectivas sementes.

Após a coleta, os ouriços foram transportados até o laboratório de sementes da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), para as análises morfométricas. Os caracteres avaliados foram: a) peso do ouriço (g); b) peso de sementes/ouriço (g); c) número de sementes/ouriço.

As variáveis foram analisadas usando-se a metodologia de modelo linear misto univariado genotípico do software SELEGEN-REML/BLUP (restricted maximum likelihood) apresentado por Resende (2007), consistindo do seguinte:

y = Xb + Zg + Wp + e, em que:

“y” é o vetor de dados, “b” é o vetor dos efeitos fixos (no caso ajustando apenas a média geral), “g” é o vetor dos efeitos genotípicos de matrizes (assumidos como aleatórios), “p” é o vetor dos efeitos dos diferentes tipos e “e” o vetor de erros ou resíduos (aleatórios). As letras maiúsculas (X, Z e W) representam as matrizes de incidência para os referidos efeitos.

Os parâmetros genéticos e variâncias foram obtidas a partir do que segue:

= herdabilidade individual no sentido amplo dos efeitos genotípicos de matrizes. Essa herdabilidade no sentido amplo a rigor equivale ao coeficiente de repetibilidade, o qual representa o limite superior que a herdabilidade no sentido amplo pode alcançar (Falconer e Mackay 1996).

= repetibilidade média de matrizes.

= variância entre os diferentes tipos;

= variância residual;

= variância genotípica;

= coeficiente de determinação do efeito dos diferentes tipos;

= Acurácia seletiva;

CV_gi = coeficiente de variação genotípica entre matrizes;

CV_e = coeficiente de variação experimental;

O material botânico herborizado da espécie foi identificado, catalogado e depositado no herbário da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) em Cuiabá e considerou-se a taxa de cruzamento para a espécie de 85%, portanto com 15% de autofecundação, conforme O'Malley et al. (1988).

A utilização da metodologia SELEGEN-REML/BLUP, desenvolvida para o melhoramento de plantas perenes tem maximizado os ganhos genéticos com seleção (Resende 2002; Costa et al. 2005; Missio et al. 2005), por tratar-se de um procedimento estimativo, especialmente para dados desbalanceados, predizendo valores genéticos dos indivíduos em testes de progênies (Resende 2002).

Resultados e discussão

Os resultados referentes às estimativas por tipo e suas respectivas médias genotípica para os caracteres peso do ouriço (g), peso de sementes por ouriço (g) e número de sementes por ouriço das matrizes são apresentados na Tabela 2.

Constata-se que as matrizes do tipo 3 apresentaram-se expressivas para os valores de médias genotípicas para todos os caracteres morfométricos. Os resultados demonstram que as matrizes deste tipo, com seus ouriços (frutos) maiores deve ser considerada no processo de coleta e beneficiamento da castanha na área de abrangência do estudo.

Os resultados referentes às estimativas de parâmetros genotípico para os caracteres peso de Ouriço (g), peso de sementes (g) por ouriço e número de sementes por ouriço em matrizes de castanha-do-brasil das matrizes são apresentados na Tabela 3.

Os coeficientes de herdabilidades individuais no sentido amplo, dos efeitos genotípicos totais (0,21, 0,14 e 0,34) para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço, respectivamente, são considerados moderados para os dois primeiros caracteres e alto para o caráter número de sementes/ouriço, sugerindo expressivo controle genético. Portanto, as estimativas obtidas poderão maximizar os ganhos genéticos com seleção na seqüência das avaliações.

A mais importante função da herdabilidade no estudo genético do caráter métrico é o seu papel preditivo expressando a confiança do valor fenotípico como um guia para o valor genético, ou o grau de correspondência entre o valor fenotípico e o valor genético (Falconer 1987; Vencovsky e Barriga 1992). Segundo Falconer (1987) a herdabilidade é uma propriedade não somente de um caráter, mas também da população e das circunstâncias de ambientes às quais os indivíduos estão sujeitos. O valor da herdabilidade poderá ser afetado se houver alteração em qualquer um dos componentes da variância.

Os valores encontrados para as estimativas dos coeficientes de determinação dos efeitos dos diferentes tipos

, demonstrando que a principal variação foi entre os tipos e não dentro dos diferentes tipos. Essas assertivas são condizentes com o que está contido na Tabela 2, que demonstra a variação entre os tipos. Segundo Martinez (2006), as estimativas dos coeficientes de determinação dos efeitos de procedências (neste caso, tipos) quando apresentam baixas magnitudes, tendem a maior variabilidade dentro dos tipos do que entre os diferentes tipos.

Os coeficientes de variação genética individual (CV_gi%), que expressam em percentagem da média geral a quantidade de variação genética existente, apresentaram 14,57 16,57 12,89 para os caracteres peso/ouriço (g), peso de sementes/ouriço (g) e número de sementes/ouriço, respectivamente. Esses valores sugerem que, em futuras avaliações de campo, poderá haver maior expressão da variação genética para os caracteres estudados.

Os resultados referentes às matrizes dos diferentes tipos, efeitos genotípicos preditos, valores genotípicos, ganhos genéticos em gramas, nova média em gramas e acurácia seletiva para o caráter peso de ouriço (g) de castanha-do-brasil são apresentados na Tabela 4.

Observa-se que as matrizes do tipo 3 predominaram amplamente sobre as matrizes dos dois outros tipos, apresentando as matrizes 25 e 17 com os melhores desempenhos, mostrando-se promissoras, em relação aos ganhos genéticos, que variaram de 129,90 g a 277,78 g elevando a nova média do tipo em pelo menos 24,16% para o caráter peso de ouriço (g). A acurácia seletiva encontrada para o caráter (0,45) é considerada moderada para as condições experimentais. Conforme Cargnelutti-Filho e Storck (2009), em geral ensaios com maior acurácia seletiva, são aqueles com menor variância residual e maior variância genética.

Os resultados referentes aos tipos, matrizes, efeitos genotípicos preditos, valores genotípicos, ganhos genéticos em gramas, nova média em gramas e acurácia seletiva para o caráter peso de sementes por ouriço (g) de castanha-do-brasil são apresentados na Tabela 5.

De maneira similar, constata-se que os indivíduos do tipo 3 predominaram amplamente sobre os indivíduos dos dois outros tipos, apresentando as matrizes 29, 26 e 25 com os melhores desempenhos, mostrando-se promissoras, em relação aos ganhos genéticos, que variaram de 33,22 g a 58,99 g elevando a nova média em pelo menos 27,44% para o caráter peso de sementes por ouriço (g). A acurácia seletiva encontrada para o caráter (0,38) também é considerada moderada para as condições experimentais.

Os resultados referentes aos tipos, matrizes, efeitos genotípicos preditos, valores genotípicos, ganhos genéticos em gramas, nova média em gramas e acurácia seletiva para o caráter número de sementes por ouriço (g) de castanha-do-brasil são apresentados na Tabela 6.

A acurácia seletiva encontrada para o caráter (0,58) é considerada elevada para as condições experimentais. Segundo Van Vleck et al. (1987), os valores preditos permitem indicar com mais segurança que o germoplasma em estudo maximizará as possibilidades de progresso genético com seleção. De maneira geral, os valores genéticos preditos não são iguais aos valores genéticos verdadeiros dos indivíduos. A proximidade entre estes dois valores pode ser avaliada com base na estatística denominada acurácia. A literatura prática pertinente ao assunto apresentada por Resende et al. (1995) e Costa et al. (2000) tem demonstrado a importância da acurácia para apontar o grau de confiabilidade dos resultados obtidos na avaliação genética.

Os resultados obtidos para o caráter número de sementes apresentaram um equilíbrio maior, com os tipos 1 e 2 aparecendo com destaque entre as 10 melhores, o que demonstra que, embora o peso de suas sementes não seja semelhante ao do tipo 3, os ouriços contém um número maior de sementes. Neste sentido, estudos mais detalhados devem ser realizados sobre a qualidade das sementes dos tipos 1 e 2.

Dessa forma, as matrizes 26 e 2 (tipo 2), e 29 (tipo 1), constituem as 3 de melhor desempenho entre as 10 melhores matrizes para o caráter número de sementes por ouriço, mostrando-se promissoras em relação aos ganhos genéticos, que variaram de 3,50 e 5,52 elevando a nova média em pelo menos 16,92 % para o caráter.

De maneira geral, os valores expressivos do tipo rosa (3) estimulam a utilização desses germoplasmas em programas de melhoramento genético da espécie, na seqüência das avaliações em viveiro e no campo. Apontam para a possibilidade de obtenção de híbridos intraespecíficos para caracteres desejáveis entre os diferentes tipos de melhor desempenho, bem como para a necessidade de trabalhos taxonômicos para os diferentes germoplasmas que possibilitem a caracterização de possíveis variedades da espécie da castanha-do-brasil na região de estudo.

Além disso, os resultados obtidos no pré-melhoramento poderão subsidiar o estabelecimento de um programa de melhoramento genético da espécie, associado à implementação de planos de manejo florestal para a castanha-do-brasil na região, gerando efeitos positivos para conservação do ecossistema florestal regional e para sustentabilidade do sistema extrativista.

Agradecimentos

Os autores agradecem à ONF Brasil por todo o apoio logístico durante a coleta do material genético e a CAPES e CNPq pelas bolsas concedidas.

Bibliografia citada

Recebido em 21/03/2010

Aceito em 31/05/2010

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Jan 2011
• Data do Fascículo
  Dez 2010

Histórico

• Recebido
  21 Mar 2010
• Aceito
  31 Maio 2010