Seleção de progênies de meio-irmãos de cenoura baseada em características de sementes

Selection of carrot progenies based on seed characteristics

PESQUISA

Seleção de progênies de meio-irmãos de cenoura baseada em características de sementes

Selection of carrot progenies based on seed characteristics

Jairo V. Vieira^I; Cosme Damião Cruz^II; Warley Marcos Nascimento^I; João Eustáquio C. de Miranda^III

^IEmbrapa Hortaliças, C. Postal 218, 70359-970 Brasília-DF

^IIUniversidade Federal de Viçosa, Depto. Biologia, 36570-000 Viçosa-g

^IIIEmbrapa Gado de Leite, R. Eugênio do Nascimento, 610, Dom Bosco, 36038-330 Juiz de Fora-MG; E-mail: [e-mail]

RESUMO

A menor germinação e emergência de plântulas em campo de cenoura obtida nas sementes de cultivares nacionais em relação às importadas, aumenta o custo de produção além de impossibilitar a otimização do estande final através do emprego de semeadeiras de precisão. Setenta e quatro progênies de meio-irmãos oriundas de uma população de cenoura tipo Brasília foram avaliadas quanto a germinação, vigor e peso de sementes com o objetivo de verificar a variabilidade e as relações genéticas entre os referidos caracteres. Evidenciou-se a existência de diferenças significativas entre as progênies de meio-irmãos em relação a todos os caracteres avaliados. Os altos valores de herdabilidade e variabilidade genética entre progênies para os caracteres avaliados sugerem que métodos de melhoramento simples combinados com métodos de seleção tendo por base a teoria de índice podem ser aplicados visando a melhoria da qualidade fisiológica das sementes de cenoura.

Palavras-chave:Daucus carota, melhoramento, qualidade fisiológica, germinação.

ABSTRACT

Low seed germination and stand establishment of carrot seeds from Brazilian cultivars generally increase the production cost and impairs the use of precision seeders. Germination, vigor and seed weight of 74 progenies from a population of carrot cv. Brasilia were evaluated to verify the variability and the genetic relations among these three characteristics. Significant differences were observed among the progenies in relation to all characteristics. High values of heritability and genetic variability among progenies suggests that simple breeding methods combined with index selection methods may be applied during breeding programs in order to increase the physiological seed quality of carrot.

Keywords: Daucus carota, breeding, physiological quality, germination.

Em 2001, o valor total da produção de cenoura no Brasil foi de 143 milhões de dólares, equivalente a 5% do valor total da produção de hortaliças. O cultivo desta olerícola abrange cerca de 28 mil hectares/ano, perfazendo um volume de produção anual de 800 mil toneladas de raízes. No período de 1980/1990 as taxas de crescimento anual da cultura no Brasil, em termos de produção, área plantada e produtividade foram de 7,8%, 2,36% e 5,31%, respectivamente. Para o período de 1990/2000 a taxa de crescimento anual da produção da cultura foi de 8,12%, atribuída basicamente à taxa de expansão anual da área plantada (7,95%), (Fontes e Vilela, 2003).

Nos últimos anos, produtores de cenoura mais tecnificados vêm utilizando semeadeiras de precisão para reduzir custos de mão-de-obra, eliminar o desbaste e aumentar a produtividade pelo maior número de plantas por área e maior largura do canteiro. Entretanto, os resultados obtidos até o momento mostraram que a curto prazo esta alternativa apresenta chances de ser viabilizada apenas durante o inverno, utilizando-se cultivares importadas com melhor qualidade fisiológica das sementes. Em geral, as cultivares nacionais apresentam menor germinação e menor emergência de plântulas em campo em decorrência da menor qualidade fisiológica das sementes em relação às importadas, o que impossibilita a otimização do estande final quando se utiliza semeadeiras de precisão. Este fato pode limitar a competitividade das cultivares nacionais em relação às importadas em termos de produtividade, principalmente em sistemas de produção mais tecnificados. Assim, a seleção de cultivares de cenoura adaptadas às condições edafoclimáticas brasileiras com melhor qualidade fisiológica de sementes, é imprescindível para garantir a competitividade das cultivares nacionais.

Estudando a qualidade de sementes de cenoura de diferentes ordens de umbelas, Krarup e Villanueva (1977) observaram uma correlação entre o tamanho do embrião e a germinação. Em diferentes espécies, o tamanho da semente, geralmente é indicativo da qualidade fisiológica, sendo que, na maioria das vezes, sementes maiores e/ou com embriões mais desenvolvidos, apresentam maior germinação e vigor quando comparadas com sementes menores do mesmo lote. Em cenoura, vários autores têm relatado a superioridade das sementes de maior tamanho na qualidade fisiológica (Austin e Longden, 1967; Gray e Steckel, 1983). Entretanto, Rodo et al. (2001) utilizando quatro lotes de sementes de cenoura 'Brasília', não observaram diferenças significativas entre o tamanho das sementes e a qualidade fisiológica. O grau de maturação das sementes de cenoura por ocasião da colheita e a ordem das umbelas também influenciam o peso das sementes bem como sua qualidade fisiológica (Nascimento, 1991; Nascimento et al., 2003).

Face à inexistência de referências bibliográficas sobre parâmetros genéticos dos caracteres de germinação, vigor e peso de sementes de cenoura, neste trabalho avaliou-se a variabilidade e as relações genéticas para os caracteres em foco em uma população de cenoura tipo Brasília, objetivando dar suporte a estratégias de seleção para melhoria da qualidade fisiológica de sementes de cultivares adaptadas às condições brasileiras.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram avaliadas 74 progênies de meio-irmãos oriundas de uma população de cenoura tipo Brasília, pertencentes ao programa de melhoramento da Embrapa Hortaliças, em Brasília. As sementes de cada família, foram obtidas pelo beneficiamento de umbelas primárias, secundárias e terciárias de cada planta após secagem natural. Após o beneficiamento das sementes, cada família foi constituída por uma amostra ao acaso de um grama de sementes, com aproximadamente 8% de umidade. As famílias foram avaliadas no delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições. O teste de germinação foi realizado com quatro repetições de 50 sementes, em caixas gerbox, sobre duas folhas de papel germibox umedecidas com 8 ml de água destilada, incubadas a 20-30ºC, de acordo com as Regras para Análise de Sementes (Brasil, 1992). O vigor (primeira contagem aos sete dias após a germinação) e o peso de cem sementes também foram avaliados, utilizando-se quatro repetições.

Os dados experimentais foram submetidos à análise de variância e covariância utilizando-se o aplicativo Genes-UFV (Cruz, 1997). Foram estimados os parâmetros:

Variância fenotípica entre médias de progênies ® 2_f= (QMP / r)

Variância genotípica entre médias de progênies ®

²_g= (QMP / QMR)/ r;

Variância ambiental média ®

² (QMR / r);

Herdabilidade no sentido amplo baseada na média das parcelas ® h² = ²_g / 2_f;

Coeficiente de variação genética ® /, onde corresponde à média geral do caráter.

Correlações fenotípicas ® r_f = PMP_xy/QMR_x.QMR_y;

Correlações ambientais ® r_a = PMR_xy/QMR_x.QMR_y;

Correlações genéticas ® r_g = s_gxy/;

Ganho por seleção ® GS = Ds.h², onde Ds = Y_s - Y_o; em que Ds:corresponde ao diferencial de seleção entre famílias; Y_s: média das famílias selecionadas e Y_o: média da população base.

Na estimativa do ganho de seleção foram considerados os seguintes métodos:

Método de "tandem": foram selecionados 10% (8 progênies) das progênies superiores para cada caráter, em relação ao total de 74 progênies avaliadas.

Método dos Níveis Independentes de Eliminação: adotou-se como nível mínimo de eliminação a média populacional de cada caráter selecionando-se as progênies cujo desempenho superava, simultaneamente, os níveis pré-estabelecidos. Foram selecionadas, por este critério, oito progênies.

Método do Índice de Seleção: foram selecionadas as progênies com base no método descrito por Pesek e Baker (1969) citado por Cruz (1997), sendo que o vetor de ganhos desejados no presente trabalho, foi igual ao inverso do desvio padrão genético (1/s_g) apresentado para cada caráter.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados da análise de variância e as estimativas de herdabilidade dos caracteres peso de cem sementes, porcentagem de germinação e vigor das sementes são apresentados na tabela 1. Verificou-se que a precisão experimental, para avaliação dos caracteres analisados, foi boa, em especial para o caráter peso de cem sementes cujo coeficiente de variação foi de 6,39%. Evidenciou-se a existência de diferenças significativas entre as progênies de meio-irmãos em relação a todos os caracteres avaliados. Os altos valores dos coeficientes de variabilidade genética entre progênies para os caracteres em estudo sugerem que há possibilidade de ganhos expressivos no processo de seleção para qualidade de sementes. Também, as estimativas dos parâmetros de herdabilidade e da relação entre os coeficientes de variação genética e experimental refletem uma situação muito favorável à seleção. Coeficientes de herdabilidade acima de 89%, possibilitam predizer que o acréscimo na média dos caracteres selecionados serão quase equivalentes ao diferencial de seleção imposto sobre aquele caráter.

A grande disponibilidade de variabilidade genética para os caracteres estudados é um reflexo da pequena importância que tem sido dada aos mesmos em programas de melhoramento que estão sendo conduzidos com populações do tipo Brasília nas condições brasileiras. Até o momento, esta olerícola vem sendo melhorada via seleção massal e/ou recorrente com base na performance de famílias de meios-irmãos apenas para caracteres de planta e raiz, feita antes do florescimento. Adicionalmente, evidencia a possibilidade de se obter ganhos adicionais em produtividade quando a seleção é também praticada nos caracteres que não são mensurados diretamente sobre o produto comercial.

O alto grau de complexidade da maioria dos caracteres quantitativos, em termos de quantidade de genes e ação gênica, fazem com que os mesmos possam estar de certa maneira relacionados. Estudos dessas associações, que podem ser geradas pela pleiotropia, ligação gênica e pelo ambiente, são fundamentais para avaliar a magnitude e sentido da alteração num caráter quando o outro correlacionado está sob seleção.

Correlações genotípicas positivas de alta magnitude foram encontradas entre os caracteres porcentagem de germinação e vigor das sementes, indicando que ao se selecionar um caráter haverá ganhos simultâneos no outro devido à resposta correlacionada (Tabela 2). Entretanto, as correlações genotípicas negativas entre peso de cem sementes (P) e porcentagem de germinação (G), ou vigor das sementes (V), indicam que a seleção truncada em G ou V, provocará uma redução indesejável em P. Correlações negativas entre o peso de sementes e germinação, bem como entre o peso de sementes e o vigor também tem sido observadas em estudos utilizando diferentes progênies de meio-irmãos de populações de cenoura 'Brasília' (Vieira et al., 1991).

Bittencourt (1991), observou que progênies de cenoura com maior germinação e vigor de sementes não apresentavam maior peso de cem sementes, sugerindo como critérios de seleção para melhoria da qualidade das sementes, progênies com maior germinação e vigor e menor peso de cem sementes. Entretanto, se por um lado a diminuição do tamanho das sementes poderá implicar em maior número de sementes por unidade de peso ao final de um processo de seleção o que beneficiaria o produtor, poderá também causar dificuldades no processo de semeadura com conseqüente incremento da mão de obra para desbaste. A inconveniência de tal circunstância pode ser contornada com o emprego de métodos de melhoramento baseados na performance de famílias e com o uso de métodos de seleção baseados em níveis independentes de eliminação ou de métodos baseados na teoria de índice de seleção.

Na tabela 3 são apresentados os resultados comparativos de ganho de seleção obtidos utilizando-se os métodos de "tandem" com relações técnicas nos caracteres vigor, porcentagem de germinação e peso de cem sementes; o método baseado em níveis independentes de eliminação, e no baseado na teoria do índice de seleção.

A utilização do método de "tandem" é praticamente inviável para os caracteres em estudo: ao se praticar a seleção, adotando-se como critério a superioridade das progênies em relação ao vigor das sementes ou em relação a porcentagem de germinação, a média da população selecionada para o caráter peso de cem sementes dificilmente será alterada pois os ganhos são próximos de zero. Considerando-se o critério de superioridade das progênies em relação ao peso de cem sementes, o emprego do método de "tandem" é inviável pois a média do caráter vigor das sementes será reduzida.

No método de níveis independentes de eliminação (tabela 3), são estabelecidos níveis arbitrários para cada caráter e a progênie é selecionada quando apresenta desempenho superior aos limites mínimos estabelecidos para cada um desses. Neste estudo foi avaliado o ganho ao selecionar as progênies que apresentavam simultaneamente médias dos caracteres peso de cem sementes, porcentagem de germinação e vigor das sementes acima das médias populacionais estimadas em 0,0999 gramas, 71,34 e 53,85%, respectivamente.

Adotando-se o método baseado no índice, como critério de seleção, os ganhos previstos para os três caracteres serão todos positivos, sendo portanto vantajoso o seu uso. Adicionalmente, pelos resultados obtidos conclui-se que a utilização do índice, apesar de proporcionar ganhos no caráter vigor de sementes ligeiramente inferiores aos obtidos pela seleção com base em níveis pré-estabelecidos, permite ganhos similares ou superiores nas outras características em análise, sendo portanto vantajoso o seu emprego, pois pressupõe-se que as características tenham a mesma importância econômica.

Vale salientar que o parâmetro utilizado no presente trabalho foi o peso e não o tamanho das sementes. Dentro de um lote de sementes, as de menor densidade geralmente apresentam menor qualidade fisiológica (Popinigis, 1985), embora a relação entre o peso de sementes e a germinação e vigor não seja consistente (Dornbos, 1995). Nascimento (1994) classificou um lote de sementes de ervilhas de acordo com a densidade, e observou maior germinação e vigor nas sementes mais pesadas do que naquelas mais leves; sementes das três classes intermediárias não diferiram entre si quanto à qualidade fisiológica. Em cenoura, Nascimento e Andreoli (1990) verificaram correlação simples positiva (r=0,54) entre germinação e peso de sementes. Em alface, o vigor das sementes foi influenciado mais pelo peso do que pelo tamanho das sementes (Smith et al., 1973).

Na figura 1 são apresentadas as progênies que seriam selecionadas pela utilização da seleção truncada em cada caráter, pelo índice ou pelo método de níveis de eliminação. Observa-se que certas progênies podem se descartadas ou selecionadas em função do método de seleção adotado, sendo portanto indispensáveis os estudos genéticos, para que se possa maximizar a possibilidade de êxito de um programa de melhoramento.

LITERATURA CITADA

(Recebido para publicação em 31 de outubro de 2003 e aceito em 11 de janeiro de 2005)

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Maio 2005
• Data do Fascículo
  Mar 2005

Histórico

• Aceito
  11 Jan 2005
• Recebido
  31 Out 2003