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Scientia Agricola

versão On-line ISSN 1678-992X

Sci. agric. v.57 n.1 Piracicaba jan./mar. 2000

http://dx.doi.org/10.1590/S0103-90162000000100029 

Nota

Linhagens diaplóides de trigo obtidas via cultura de antera

 

Luis Carlos da Silva Ramos1*; Carlos Eduardo de Oliveira Camargo1,2; Antonio Wilson Penteado Ferreira Filho1; Erica Yumi Yokoo1; Jairo Lopes de Castro1; Armando Pettinelli Júnior1; Marcos Roberto da Silva2
1Instituto Agronômico de Campinas - IAC, C.P. 28 - CEP: 13001-970 - Campinas, SP.
2Bolsista CNPq.
*Autor correspondente <lcramos@cec.iac.br>

 

 

RESUMO: Realizaram-se quatro experimentos de campo no Estado de São Paulo, tanto em condição de sequeiro como de irrigação por aspersão, empregando o delineamento experimental de blocos casualizados, visando a comparação de 20 genótipos de trigo, sendo 18 linhagens diaplóides obtidas e dois cultivares, IAC-24 e Anahuac, quanto à produção de grãos, características agronômicas, resistência à ferrugem-da-folha e outros componentes da produção. Também estudou-se a tolerância ao alumínio em soluções nutritivas em condição de laboratório. As linhagens diaplóides 11, 12, 14, 17 e 18, originárias do cruzamento IAS-63/ALDAN "S"//GLEN/3/IAC-24, de porte baixo, com resistência ao acamamento, com ciclo precoce da emergência ao florescimento e da emergência à maturação e tolerância à toxicidade de alumínio, destacaram-se quanto à produção de grãos, considerando a média dos quatro experimentos. A linhagem 8 mostrou ser fonte genética de espiga comprida; a 15, de maior número de espiguetas por espiga; o cultivar Anahuac de maior número de grãos por espiga e por espigueta, e as linhagens 10, 11, 13, 15, 16 e 18 de grãos mais pesados. Todos os genótipos foram tolerantes à toxicidade de Al3+, exceto a linhagem 5, sendo que o cultivar Anahuac exibiu elevada sensibilidade. A técnica de obtenção de linhagens diaplóides via cultura de anteras de plantas em geração F1 de cruzamentos de trigo foi eficiente originando genótipos produtivos, com características agronômicas desejáveis e com tolerância à toxicidade de alumínio, num menor período de tempo em relação ao método convencional de melhoramento genético do Instituto Agronômico.
Palavras-chave: Triticum aestivum, linhagem diaplóide, cultura de antera, alumínio

 

Dihaploid wheat lines developed via anther culture

ABSTRACT: Four field experiments were carried out at two locations in the State of São Paulo, Brazil, under upland and sprinkler irrigation conditions, using a randomized block design, to evaluate 18 dihaploid wheat lines and the cultivars IAC-24 and Anahuac for grain yield, with respect to agronomic characteristics, resistance to leaf rust and other yield components. Under laboratory conditions, the genotypes were analysed for their Al3+ toxicity tolerance in nutrient solutions. The dihaploid lines 11, 12, 14, 17 and 18 derived from the hybrid IAS-63/ALDAN "S"//GLEN/3/IAC-24 , demonstrated a short-plant type, resistance to lodging, early cycle from emergence to flowering as well as from emergence to maturity and tolerance to aluminum toxicity. In addition these lines showed high average productivity in the four experiments. Line 8 was a good genetic source for long spike, while line 15 was good for large number of spikelets per spike. The cultivar Anahuac produced a large number of grains per spike and per spikelet, while lines 10, 11, 13, 15, 16 and 18 had high grain weight. All genotypes were tolerant to aluminum toxicity except line 5. Anahuac cultivar exhibited high Al3+ sensitivity. The technique used to obtain wheat dihaploid lines via anther culture from plants in the F1 generation after a cross, was efficient in originating productive genotypes, with desirable agronomic characteristics and with tolerance to Al3+ toxicity in a short period of time in relation to the traditional method of genetic breeding used at the Instituto Agronomico.
Key words: Triticum aestivum, dihaploid line, anther culture, aluminum

 

 

INTRODUÇÃO

O programa do melhoramento de trigo do Instituto Agronômico tem procurado desenvolver cultivares de porte semi-anão, de alto potencial produtivo e com tolerância à toxicidade de Al3+ (Camargo, 1993 e Camargo et al., 1996) através de cruzamentos entre cultivares nacionais adaptados as condições de solo ácido e cultivares semi-anões de origem mexicana. Nesse sentido os cultivares IAC-24, IAC-25, IAC-227, IAC-60 e, mais recentemente, IAC-120, foram lançados por apresentar tais características (Camargo et al., 1996; Felicio et al., 1988; 1991; 1994).

Um dos principais obstáculos para a liberação de novos cultivares com características desejáveis é o tempo gasto para a sua produção. Como o trigo é uma planta autógama, a maioria dos métodos de melhoramento limita-se a hibridações, ou retrocruzamentos, seguidos de seleção para uniformidade das características desejadas. Normalmente são feitas de seis a oito gerações de autofecundação e de seis a sete anos de avaliação das linhagens em experimentação regional, o que totaliza de doze a quinze anos, desde o cruzamento inicial até a liberação da nova variedade (Camargo, 1993).

Com a introdução de técnicas para a indução de androgênese via cultura de anteras em trigo (Moraes-Fernandes & Picard, 1983; Schaeffer et al., 1979), ficou demonstrado que esse método poderia reduzir consideravelmente o tempo dispendido na produção de genótipos 100% homozigotos.

A cultura de anteras in vitro foi iniciada em 1988 na Seção de Genética do Instituto Agronômico, com o intuito de testar meios de cultura quanto à capacidade androgênica de genótipos de interesse do programa de melhoramento de trigo do IAC, e produzir plantas diaplóides (DH). Já é sabido que a resposta androgênica é condicionada por fatores genéticos (Moraes-Fernandes & Picard, 1983), ambientais (Ouyang et al., 1983), e composição do meio de cultura (Ching-Li & Kung-Hung, 1978). Recentemente começou-se a utilizar a técnica da cultura de anteras provenientes de plantas híbridas F1 no IAC, no programa de melhoramento genético do trigo. Após a adaptação da técnica (Ramos et al., 1994) as primeiras linhagens DH foram obtidas.

O presente trabalho objetivou avaliar linhagens diaplóides: 1) originárias do cruzamento entre a linhagem IAS-63/ALDAN "S"//GLEN, oriunda do Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT), México, e o cultivar IAC-24; 2) provinda do cultivar BR43, comparando-as com os cultivares Anahuac e IAC-24 em dois municípios paulistas, quanto à produção de grãos, características agronômicas, resistência à ferrugem-da-folha e tolerância à toxicidade do alumínio.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Este estudo foi feito nas Estações Experimentais do IAC, localizadas nos municípios paulistas de Capão Bonito e Tatuí. Foram estudados 20 genótipos, sendo 18 linhagens diaplóides e dois cultivares comerciais (controles): IAC-24 e Anahuac. As linhagens diaplóides 1 a 5 e 7 a 18 originaram-se do cruzamento IAS-63/ALDAN "S"//GLEN, e a linhagem diaplóide 6 foi proveniente do cultivar BR-43 (PF 853031) que por sua vez foi orindo do cruzamento entre os genótipos PF 833007 e Jacuí. O cultivar IAC-24 foi proveniente do cruzamento IAS-51/IRN 597-70 e o Anahuac, introduzido do México, originou-se do cruzamento II 12300//Lerma Rojo-65/8156/3/Norteño-67.

As linhagens diaplóides foram obtidas a partir de anteras de plantas F1. As anteras foram inoculadas em meio de cultura apropriado, das quais plantas haplóides foram regeneradas e duplicadas com colchicina, de acordo com Ramos et al. (1994).

Os experimentos foram instalados em condição de campo e de laboratório. Nos experimentos de campo, utilizou-se o delineamento estatístico de blocos ao acaso com quatro repetições por local. Cada ensaio foi constituído de 80 parcelas, cada uma delas formada por seis linhas de 3 m de comprimento e espaçadas de 0,20 m, separadas lateralmente por 0,60 m. A semeadura foi feita com 80 sementes viáveis por metro de sulco, equivalendo a 1440 por parcela, com uma área útil de colheita de 3,6 m2 .

Foram efetuados três ensaios na Estação Experimental de Tatuí no período 1994 a 1996, em condição de irrigação por aspersão. Já na Estação Experimental de Capão Bonito, realizou-se um ensaio em 1995 em condição de sequeiro. A análise do solo dos dois locais mostrou porcentagem de saturação de bases práticamente iguais (V% variando de 53 a 54%). Nessas condições não são verificados efeitos de toxicidade de alumínio em trigo (Raij et al., 1985).

Coletaram-se os seguintes dados nos experimentos: produção de grãos, incidência da ferrugem-da-folha (Puccinia recondita), altura das plantas, número de dias da emergência ao florescimento e da emergência à maturação, acamamento (porcentagem de plantas caídas), comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e a massa de cem grãos. A avaliação dessas características foi efetuada conforme Schramm et al. (1974) e Camargo et al. (1990).

Os dados obtidos de cada experimento foram analisados estatisticamente. Analisaram-se as variâncias conjuntas para os tres experimentos de Tatuí para produção de grãos e altura das plantas, para detectar os efeitos de experimentos, genótipos e interação genótipos x experimentos. O mesmo procedimento foi feito considerando os quatro experimentos para produção de grãos. O teste de Tukey, ao nível de 5%, foi empregado para a comparação dos genótipos nos grupos de experimentos, usando-se como estimativas do desvio padrão residual, o quadrado médio da interação genótipos x experimentos da análise da variância.

Plântulas dos 20 genótipos e dos cultivares controles BH-1146 (tolerante ao Al3+) e Anahuac (sensível) foram usadas para testar a tolerância empregando-se as doses de 0, 2, 4 e 10 mg/L de Al3+ em solução nutritiva, em condição de laboratório, conforme Camargo & Oliveira (1981), Camargo et al. (1987) e Moore et al. (1976). O delineamento estatístico empregado foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas, sendo as parcelas compostas por quatro concentrações de alumínio e as subparcelas, pelos genótipos de trigo, usando-se duas repetições para cada tratamento. Na análise dos dados, considerou-se como genótipo tolerante a uma determinada concentração de alumínio aquele que apresentava crescimento da raiz primária central das dez plântulas, em 72 horas nas soluções nutritivas completas sem alumínio, que se seguiu a 48 horas de crescimento nas soluções nutritivas de tratamento contendo uma determinada concentração de alumínio. O genótipo sensível foi considerado aquele que mostrou paralisação irreversível do crescimento das raízes nas mesmas condições.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Observaram-se efeitos significativos para genótipos e repetições em todos os experimentos, conforme pode ser visto na TABELA 1 para a característica produção de grãos dos genótipos (linhagens e cultivares) de trigo, avaliados nos ensaios instalados em Tatuí (1994-96) e em Capão Bonito (1995). Da mesma forma, encontraram-se efeitos significativos para experimentos, genótipos e interação genótipos x experimentos (TABELA 1) nos três ensaios semeados em Tatuí (1994-96), para as produções médias dos genótipos.

 

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Com relação à produção de grãos, apesar da ocorrência de interação genótipos x experimentos significativa, observou-se que as linhagens 17 e 18 , que produziram 4338 e 4229 kg/ha, respectivamente, foram as mais produtivas na média dos três ensaios de Tatuí, diferindo somente das linhagens 1, 5 e 8. Destacaram-se também, quanto à produção de grãos nessas condições, as linhagens 9 (4.081 kg/ha), 11 (4.100 kg/ha), 12 (4.083 kg/ha), 14 (4.107 kg/ha) e 16 (4.143 kg/ha).

No ensaio em condição de sequeiro e em solo corrigido de Capão Bonito (TABELA 1), com porcentagem de saturação por bases de 54 na camada arável, observou-se que todos os genótipos avaliados apresentaram produções de grãos inferiores aos observados em condição de irrigação de Tatui, confirmando resultados anteriormente obtidos por Camargo et al. (1997). Nessa condição o cultivar controle Anahuac, sensível à toxicidade de alumínio não diferiu do cultivar controle IAC-24, tolerante, indicando que o solo estudado não apresentava teores tóxicos de alumínio.

Efeitos significativos para experimentos, genótipos e interação genótipos x experimentos foram observados para produção de grãos dos genótipos estudados nos quatro experimentos, em 1994-96, conforme pode ser visto na TABELA 1. Considerando as produções médias dos genótipos nos quatro ensaios em conjunto, mesmo com a ocorrência de interação significativa genótipos x experimentos, verificou-se que as linhagens 17 (3.840 kg/ha), 18 (3.785 kg/ha), 11 (3.708 kg/ha), 14 (3.689 kg/ha) e 12 (3.682 kg/ha) foram as mais produtivas. Estas linhagens não diferiram pelo teste de Tukey dos cultivares controles e das demais linhagens avaliadas, com exceção das linhagens 1, 5, 6, 7 e 8 que foram as menos produtivas.

Não houveram condições ambientais favoráveis para infecção do agente causal da ferrugem-da-folha. Somente no ensaio de Tatuí (1994) foi detectada a ocorrência dessa ferrugem. Os cultivares IAC-24 e Anahuac, geralmente muito suscetíveis, revelaram um grau de infecção apenas de tS e 5S , respectivamente; todos os outros genótipos demonstraram um grau de infecção entre tS e 5S com exceção da linhagem 15 que exibiu 10S, sendo considerada a mais suscetível à ferrugem-da-folha no ensaio considerado (TABELA 2).

 

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A análise conjunta dos tres experimentos instalados em Tatuí (1994-96) para altura das plantas mostraram efeitos significativos para experimentos e genótipos e efeitos não significativos para a interação genótipos x experimentos (TABELA 2). Aplicando-se o teste de Tukey, ao nível de 5%, verificou-se que a linhagem diaplóide 6 proveniente do cultivar BR 43 e os cultivares IAC-24 e Anahuac denotaram as plantas mais altas, diferindo significativamente das demais. As linhagens 1, 2, 3 e 5 mostraram as plantas mais baixas, diferindo dos demais tratamentos, com exceção da linhagem 4. Todos os genótipos, excluíndo as linhagens 4 e 6 e os cultivares IAC-24 e Anahuac apresentaram resistência ao acamamento, estando portanto, entre aqueles com potencial de cultivo em condição de irrigação por aspersão. Os cultivares controles e a linhagem 6 apresentaram uma porcentagem média de plantas acamadas entre 13 e 27, índice que foi associado ao porte de planta mais alto.

Os ciclos médios, em dias, da emergência ao florescimento dos genótipos estudados no ensaio de Capão Bonito (1995) encontram-se na TABELA 2. A linhagem 8 foi a mais tardia para florescer, diferindo significativamente das demais com exceção da linhagem 7. A linhagem 6 foi a mais precoce para florescer diferindo dos demais genótipos avaliados. Considerando os ciclos médios, em dias, da emergência à maturação (TABELA 2) verificou-se que a linhagem 6 foi a mais tardia (137 dias) diferindo dos demais tratamentos que apresentaram um ciclo variando de 124 a 131 dias da emergência à maturação.

As caracteristicas comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e massa de cem grãos dos genótipos no ensaio de Tatuí (1994) expressaram efeitos significativos de genótipos e repetições (com exceção de número de espiguetas por espiga), conforme resultados da análise de variância (TABELA 3).

 

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De acordo com o que se apresenta na TABELA 3 a linhagem diaplóide 8 exibiu as espigas mais compridas (10,0 cm), diferindo, porém, somente do cultivar controle IAC-24 (7,9 cm) e das linhagens 1, 2, 3, 4, 5 e 10 (variando de 7,5 a 8,6 cm). Tal resultado sugere que esta linhagem possa ser utilizada no programa de melhoramento do Instituto Agronômico, como fonte genética para aumentar o comprimento das espigas. Com relação ao número de espiguetas por espiga, a linhagem 15 apresentou o maior valor (19,6), diferindo significativamente apenas da linhagem 5 (17,9).

Considerando o número de grãos por espiga e por espigueta, o cultivar Anahuac apresentou ao mesmo tempo os maiores valores, 47,8 e 2,63, respectivamente, confirmando resultados de Camargo et al.(1997) e indicando ser este genótipo de grande valor em cruzamentos visando aumentar estas características, cujos valores são baixos nos cultivares atualmente semeados no Estado de São Paulo. Este cultivar todavia não deve ser considerado a única fonte dessas características em cruzamentos, tendo em vista que somente as linhagens 5, 6, 7 e 8 diferiram para número de grãos por espiga do Anahuac, e que apenas as linhagens 1, 5, 6, 7 e 8 e o cultivar IAC-24 diferiram para número de grãos por espigueta do Anahuac.

As linhagens 10, 11, 13, 15, 16 e 18 revelaram os grãos mais pesados (4,23 a 4,29 g/100 grãos) diferindo dos demais genótipos estudados com exceção das linhagens 6, 9, 12, 14 e 17 e do cultivar IAC-24 (TABELA 3).

O comprimento médio das raízes dos genótipos encontra-se na TABELA 4. Todas as linhagens diaplóides avaliadas e o cultivar IAC-24 foram considerados tolerantes à toxicidade de alumínio, com exceção da linhagem 5, por exibirem crescimento das raízes quando se adicionaram 10 mg/L de Al3+. A alta tolerância do ‘BH-1146’ e a sensibilidade a presença de 2 mg/L de Al3+ nas soluções do cultivar Anahuac concordaram com os resultados de Camargo et al. (1987).

 

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As linhagens 11, 12, 14, 17 e 18 , tolerantes à toxicidade de alumínio, foram as mais produtivas em solos corrigidos em condição de sequeiro e de irrigação por aspersão concordando com resultados obtidos anteriormente por Camargo et al.(1995, 1997) e discordando dos resultados de Prioli (1987), que mostrou em milho, uma associação entre baixa produtividade e tolerância ao Al3+ , quando os híbridos foram cultivados em solos corrigidos (baixa acidez).

 

CONCLUSÕES

  • A técnica de obtenção de linhagens diaplóides via cultura de anteras de plantas em geração F1 de cruzamentos de trigo foi eficiente originando genótipos produtivos, apresentando características agronômicas desejáveis e com tolerância à toxicidade de alumínio, num menor período de tempo em relação ao método convencional de melhoramento genético do Instituto Agronômico.

  • Destacaram-se quanto à produção de grãos as linhagens diaplóides 11, 12, 14, 17 e 18 originárias do cruzamento IAS-63/ALDAN "S"//GLEN/3/IAC-24, apenas diferindo das linhagens 1, 5, 6, 7 e 8. Apresentaram porte baixo, com resistência ao acamamento, com ciclo precoce da emergência ao florescimento e da emergência à maturação, e tolerância à toxicidade de alumínio.

  • A linhagem diaplóide 8 poderia ser fonte genética do caráter espiga comprida; a 15, de maior número de espiguetas por espiga; o cultivar Anahuac de maior número de grãos por espiga e por espigueta; e as linhagens 10, 11, 13, 15, 16 e 18 de grãos mais pesados.

  • Todos os genótipos avaliados mostraram-se tolerantes à toxicidade de Al3+, com exceção da linhagem 5, em condição de solução nutritiva. O cultivar de trigo Anahuac exibiu elevada sensibilidade ao alumínio.

 

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Recebido em 23.02.99

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