Seleção de progênies de meio-irmãos de milho para eficiência no uso de nitrogênio

Selection of half-sib of maize for nitrogen use efficiency

ARTIGO CIENTÍFICO

Seleção de progênies de meio-irmãos de milho para eficiência no uso de nitrogênio

Selection of half-sib of maize for nitrogen use efficiency

Rafael Heinz^I,*; Leandro Henrique de Sousa Mota^I; Manoel Carlos Gonçalves^I; Antonio Luiz Viegas Neto^I; André Carlesso^II

^IPrograma de Pós-Graduação em Agronomia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados-MS, Brasil, [e-mail], [e-mail], [e-mail], [e-mail]

^IIGraduando do curso de Agronomia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados-MS, Brasil, [e-mail]

RESUMO

O trabalho teve por objetivo estimar os parâmetros e os ganhos genéticos na seleção de progênies de meio-irmãos para eficiência no uso de nitrogênio, por meio de seleção simultânea de caracteres. Foram instalados dois experimentos, diferenciados pela adubação nitrogenada, sendo um com adubação adequada (alto N) e outro em condição de estresse (baixo N). O delineamento experimental utilizado foi em látice 10x10, com duas repetições. Nos ensaios foram utilizadas 84 progênies de meio-irmãos e 16 testemunhas. A partir dos quadrados médios das análises de variâncias de cada ambiente foram realizadas as estimativas dos parâmetros genéticos. Após as análises, foram selecionadas em cada ambiente 17 progênies de meio-irmãos, por meio do índice clássico de seleção, e verificou-se a repetibilidade das progênies entre os ambientes. Observou-se variabilidade entre as progênies, determinando o potencial da população para a seleção considerando-se a eficiência no uso de nitrogênio. As estimativas de parâmetros e ganhos genéticos foram maiores em alto N. O uso do índice de seleção promoveu estimativas de ganho por seleção de 24,43 e 21,05% para alto e baixo N, respectivamente, para a produtividade de grãos. As progênies selecionadas apresentaram médias de produtividade de grãos de 13,45 e 19,47% maiores que as testemunhas, em alto e baixo N, respectivamente.

Palavras-chave: Zea mays L. seleção recorrente. estresse abiótico.ganho genético.

ABSTRACT

The study aimed to estimate the parameters and the genetic gain in selection of half-sib for nitrogen use efficiency, through simultaneous selection of characters. Two experiments were established, differentiated by nitrogen fertilization, one with proper fertilization (high N) and another in stress conditions (low N). The experiment was using a 10x10 lattice with two replications. In the tests we used 84 different half-sib and 16 witnesses. From the mean squares of analysis of variance in each environment were the estimates of genetic parameters. After the analysis were selected in each environment 17 different half-brothers, through the classical index selection, and verified the repeatability of the progeny in both environments. Observed variability among progenies, determining the potential for population screening for nitrogen use efficiency. The parameter estimates and genetic gains were higher in high N The use of selection index promoted estimates of selection gain of 24.43 and 21.05% for high and low N, respectively, for grain yield. The progenies showed average yield of 13.45 and 19.47% higher than control in high and low N, respectively.

Key words:Zea mays L.. recurrent selection. abiotic stress. genetic gain.

INTRODUÇÃO

O milho é o principal cereal produzido em nosso país, sendo o Brasil o terceiro maior produtor mundial da cultura, cultivando cerca de 12,94 milhões de hectares, com produção de aproximadamente 53,46 milhões de toneladas de grãos e produtividade média estimada de 4,13 toneladas por hectare (COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO, 2010). Esta produtividade é de um modo geral considerada baixa, quando comparada com o potencial produtivo das cultivares disponíveis no mercado. As cultivares atuais apresentam potencial para alcançarem uma produtividade de até 13,8 t ha^-1, verificadas por Sangoi et al. (2006) e Forsthofer et al. (2006).

A baixa produtividade encontrada no Brasil se deve a vários fatores, dentre eles, assumem uma importância relevante o fato do desenvolvimento de linhagens endogâmicas para a síntese de híbridos de milho ser realizada em condições sem restrições de nitrogênio (ANDREA et al., 2006). Desta forma, ao final do processo de melhoramento genético a cultivar obtida necessitará de altas doses deste nutriente para a expressão do seu máximo potencial genético (SOUZA, 2007).

A obtenção de cultivares de milho mais eficientes no uso de nitrogênio pode ser realizada via seleção, uma vez que há variabilidade genética para eficiência no uso de nitrogênio em milho (SOUZA et al., 2008; SOARES et al., 2009; SOUZA et al., 2009; CANCELLIER et al., 2011; SOARES et al., 2011). A seleção de genótipos com maior eficiência na utilização de nitrogênio é considerada, uma das maneiras mais adequadas para diminuir o custo de produção das culturas (MAJEROWICZ et al., 2002).

Devido a interação genótipo x ambiente e a baixa herdabilidade em condição de baixo nitrogênio, a seleção para eficiência no uso de nitrogênio é dificultada. Uma alternativa é a utilização de características secundárias no processo seletivo, por meio de seleção indireta ou a composição de índices de seleção (MIRANDA et al., 2005).

Dentre os vários métodos de melhoramento a seleção recorrente se destaca, uma vez que tem por finalidade aumentar a freqüência dos alelos favoráveis nas populações, isto é, o seu desempenho médio na expressão do caráter, mantendo a variabilidade necessária durante os ciclos de seleção subseqüentes (SOUZA JUNIOR, 2001). A seleção recorrente pode ser intrapopulacional quando visa o melhoramento "per se" da população ou interpopulacional, que tem por objetivo a melhoria da heterose de duas populações, quando cruzadas.

A seleção intrapopulacional vem sendo empregada por causa de sua simplicidade e aplicabilidade para um grande número de caracteres (HALLAUER et al., 1988). Entre os vários métodos de melhoramento intrapopulacional empregados na cultura do milho, o que utiliza progênies de meios-irmãos é o mais utilizado, sendo empregado para a obtenção de cultivares mais produtivas, como também visando a obtenção de linhagens (PALOMINO et al., 2000).

O trabalho teve por objetivo estimar os parâmetros e os ganhos genéticos na seleção de progênies de meio-irmãos para eficiência no uso de nitrogênio, por meio de seleção simultânea de caracteres.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram instalados dois experimentos, diferenciados pela adubação nitrogenada, sendo um com adubação adequada (alto N) e outro em condição de estresse (baixo N). O delineamento experimental utilizado foi em látice 10x10, com duas repetições. A unidade experimental foi constituída de uma linha de cinco metros, espaçadas em 0,90 m entre fileiras e 0,20 m entre plantas. Nos ensaios foram utilizadas 84 progênies de meio-irmãos e 16 testemunhas. As testemunhas utilizadas foram as variedades AL 25, AL 34, AL Ipiranga, AL Alvorada e AL Bandeirante, os híbridos simples DKB 390, DKB 177, AG 9010, AGN 3050 o híbrido simples modificado AS 1535 e os híbridos duplos AGN 35 A 42, XB 8010, Balu 184, DKB 615, DKB 979 e DKB 789.

As progênies de meio-irmãos foram obtidas de uma população resultante da recombinação de 20 genótipos de milho. Estes genótipos são recomendados para a região centro-sul do Mato Grosso do Sul. A população base foi semeada em campo isolado em ambiente de baixo nitrogênio, utilizando 20 kg ha^-1 de nitrogênio durante o ciclo da cultura. As progênies de meio-irmãos foram obtidas por meio de seleção para altura de planta, prolificidade, teor de clorofila total durante o florescimento feminino e qualidade de espigas.

Para caracterizar o ambiente com alto N, foi utilizada uma dose de 120 kg ha^-1 de N, sendo aplicados 20 kg ha^-1 na semeadura e 100 kg ha^-1 em cobertura. No ambiente com baixo N foi utilizada uma dose de 40 kg ha^-1, sendo aplicados 20 kg ha^-1 na semeadura e 20 kg ha^-1 em cobertura.

Os experimentos foram instalados na safra 2009/2010, no campo experimental da Faculdade de Ciências Agrárias da Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), em Dourados - MS, localizada na latitude 22º11'55" S, longitude de 54º56'07" W e 452 metros de altitude. O clima da região é classificado como do tipo Cwa (Köppen), apresentando precipitação média acumulada de 1.427 mm (FIETZ; FISCH, 2006).

O solo é do tipo Latossolo Vermelho Distroférrico, apresentando as seguintes características granulométricas e químicas da camada de 0-20 cm de profundidade: 762,11 g kg^-1 de argila; 165,48 g kg^-1 de silte e 72,41 g kg^-1 de areia; 33,6 g kg^-1 de matéria orgânica; 5,6 de pH (H₂O); 17 mg dm^-3 de fósforo; 5,6 mmol_c dm^-3 de potássio; 0,6 mmol_c dm^-3 de alumínio; 38 mmol_c dm^-3 de cálcio; 24 mmol_c dm^-3 de magnésio; 45 mmol_c dm^-3 de H+Al; 67,6 mmol_c dm^-3 de soma de bases; 112,6 mmol_c dm^-3 de capacidade de troca de cátions; 60% de saturação por bases.

O preparo do solo da área foi do tipo convencional e a semeadura dos ensaios foi realizada manualmente no dia 18 de novembro de 2009. Para os dois experimentos foram utilizadas adubação de semeadura com 20 kg ha^-1 de nitrogênio, 50 kg ha^-1 de potássio e 50 kg ha^-1 de fósforo, segundo as recomendações de Sousa e Lobato (2004).

A adubação nitrogenada de cobertura foi realizada quando as plantas de milho apresentavam quatro folhas totalmente expandidas, utilizando a dose que caracterizava o ambiente de alto N e baixo N. Os demais tratos culturais foram realizados de acordo com as recomendações técnicas para a cultura do milho.

Durante o florescimento feminino da cultura foi avaliado o teor de clorofila, por meio de leitura com clorofilômetro (modelo SPAD-502). As leituras foram realizadas de acordo com Argenta et al. (2001).

Foram realizadas avaliações dos seguintes caracteres agronômicos: altura de planta (AP), médias das amostragens feitas no nível do solo à inserção da folha-bandeira, em metros; altura de espiga (AE), média das distâncias do nível do solo até a inserção da espiga superior, em metros; número de espigas por planta (NE), média do número de espigas por planta; tamanho de espiga despalhada (TE), média do tamanho de espigas despalhadas, em centímetros; diâmetro de espiga (DE), média do diâmetro da espiga despalhada, em milímetros; peso de espiga (PE) média do peso individual da espiga, em gramas; e Produtividade de grãos (PROD), estimada através da produtividade de grãos da unidade experimental, corrigido para 13% de umidade, em kg ha^-1.

Inicialmente, realizou-se a análise de variância individual de acordo com o modelo proposto por Silva et al. (1999), considerando-se a análise individual intrablocos com tratamentos ajustados e blocos dentro de repetições não-ajustados. Em seguida, foi realizada a análise de variância conjunta, segundo o modelo apresentado por Regazzi et al. (1999), considerando-se a análise intrablocos com tratamentos ajustados e blocos dentro de repetições não-ajustados. As análises de variância individuais e conjuntas foram realizadas utilizando o programa estatístico SAS (SAS INSTITUTE INC, 2004).

A partir dos quadrados médios das análises de variâncias de cada ambiente foram realizadas as estimativas dos parâmetros genéticos, segundo Vencovsky e Barriga (1992). Após as análises foram selecionadas em cada ambiente 17 progênies de meio-irmãos, para verificar o índice de repetibilidade entre os ambientes de Alto e Baixo N. Na seleção dos melhores genótipos e estimativas dos progressos genéticos utilizou-se o índice de seleção clássico (SMITH, 1936; HAZEL, 1943). As análises genéticas foram realizadas utilizando o programa Genes (CRUZ, 2006).

O ganho predito pelo índice é expresso por (Equação 1):

Em que:

: ganho esperado para o caráter j, com a seleção baseada no índice I;

: diferencial de seleção do caráter j, com seleção baseada no índice I;

: herdabilidade do caráter j.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Foi constatada diferença significativa (p < 0,05) para os caracteres altura de planta (AP), número de espigas por planta (NE), diâmetro de espiga (DE), peso de espiga (PE) e produtividade (PROD) quando avaliados no ambiente de baixo N. No ambiente de alto N não foi observado diferença significativa apenas para número de espiga por planta (NE) e o teor de clorofila total (CT) (Tabela 1). A existência de significância demonstra a variabilidade genética entre as progênies de meio-irmãos. Assim, é possível que ganhos sejam obtidos a partir do melhoramento dessa população, para os diferentes ambientes.

Quando as progênies foram avaliadas em ambiente de alto N observou-se um maior número de caracteres expressando variabilidade genética. Neste ambiente de alto N observou-se variabilidade para altura de espiga e tamanho de espiga, contudo em ambiente de baixo N não foi observado efeito significativo (Tabela 1). Desta forma, seleções realizadas sobre estes caracteres em ambiente com adequada adubação nitrogenada não serão recomendadas para o ambiente com baixo N, pois selecionará materiais com baixa resposta a este ambiente.

Em relação aos coeficientes de variação dos experimentos, verificou-se de modo geral, que foram relativamente baixos, com exceção para o caractere altura de espiga. Os coeficientes do experimento em baixo N variaram de 3,4 (DE) a 39,3% (AE), já para o alto N a variação foi de 3,6 (DE) a 13,9% (PROD) (Tabela 1).

Em estudo realizado por Silva et al. (2008), avaliando a produtividade de populações de milho em ambiente com alto e baixo nitrogênio, encontraram CV% variando de 19,0 a 22,8 para ambiente com alto N e, para o ambiente com baixo N o CV% variou de 24,0 a 35,3. Em estudo realizado por Santos et al. (1998), avaliando progênies de meio-irmãos, obtiveram coeficientes de variação de 22,27 e 23,42%, para o caractere produtividade, nos ambientes de alto e baixo N respectivamente.

Na análise de variância conjunta dos ambientes, não houve significância (p > 0,05) para a interação progênies x ambiente, com exceção para do caractere DE, indicando que as progênies e os níveis de nitrogênio foram independentes. Outros autores verificaram a não existência de interação significativa. Silva Filho et al. (2001), avaliando o comportamento de progênies endógamas em dois níveis de nitrogênio não encontraram efeito significativo na interação progênies x níveis de nitrogênio. Corroborando com estes resultados Fidelis et al. (2007), não encontraram efeito significativo para a interação genótipos x nitrogênio, na avaliação de genótipos de milho eficientes na absorção de nitrogênio.

A média da produtividade obtida pelas progênies de meio-irmãos no ambiente de alto N foi de 5.753,98 kg ha^-1, já para baixo N foi de 4.684,29 kg ha^-1. Resultando, desta forma, em uma redução de 18,59% na média devido ao estresse (Tabela 1). Esses resultados foram semelhantes aos encontrados por Souza et al. (2008), que constataram redução de 23,20%, sendo estes valores próximos ao encontrado por Silva (2008), que observaram redução de 28,4%.

Quanto ao número de espigas por planta, não houve diferença na média entre os ambientes. Para altura de planta houve redução na média de 4,43%, na qual as progênies apresentaram média de 2,03 em alto N e 1,94 em baixo N. Quanto à altura de espiga a média em baixo N foi 2,63% inferior à média observada em alto N. Em relação ao diâmetro de espiga e teor de clorofila total, verificaram-se reduções de 2,52 e 7,08%, respectivamente (Tabela 1).

Analisando a média das progênies selecionadas (Tabela 2), nota-se que todos os caracteres que estão ligados diretamente a produtividade, apresentaram valores superiores para o ambiente com alto N. A produtividade média das progênies selecionadas para alto N foi de 7.527,79 kg ha^-1, já para baixo N foi de 6.326,42 kg ha^-1, constatando-se uma redução na produtividade de 15,95%. Santos et al. (1998), observaram que em baixo N houve uma redução de 27,14%, na produtividade de grãos das progênies de meio-irmãos, em relação ao ambiente com alto N.

Apesar de não ter ocorrido interação significativa entre os fatores progênies e ambientes, houve uma concordância de apenas 3 progênies de meio-irmãos (17,6%) para os ambientes de alto e baixo N. Caracterizando a importância da seleção ser realizada em ambientes distintos.

Em relação à produtividade média das testemunhas avaliadas nos dois ambientes, nota-se que em baixo N houve uma redução de produtividade de 21,80% em relação ao ambiente com alto N (Tabela 3). A média de produtividade de grãos das progênies de meio-irmãos, selecionadas em alto N, foi 13,45% maior que a média das testemunhas, e em ambiente com baixo N a média foi 19,47% maior que a média das testemunhas. Estes resultados demonstram o potencial de utilização dos materiais para obtenção de cultivares comerciais.

Na Tabela 4, são apresentadas as estimativas dos parâmetros genéticos, obtidas na avaliação das características agronômicas, considerando-se os ensaios conduzidos em ambiente com alto e baixo N. As variâncias para os caracteres relacionados à produção foram maiores quando as progênies foram avaliadas em ambiente com alto N. Nos demais caracteres as variâncias foram maiores em ambiente com baixo N. Corroborando com os resultados Silva et al. (2008), encontraram estimativas dos parâmetros genéticos maiores quando avaliaram as progênies em ambiente de alto N, considerando o caráter produtividade de grãos.

As estimativas de herdabilidade e ganho por seleção sobre os componentes de produção (TE, PE e PROD) foram maiores em ambiente com alto N. As herdabilidades para a característica PROD foram estimadas em 80,01 e 63,49%, para ambiente com alto e baixo N, respectivamente (Tabela 4). O ganho por seleção, para a característica PROD, esperado com a seleção de 17 progênies de meio-irmãos, estimado pelo índice de Smith (1936) e Hazel (1943), foram de 24,40 e 21,05% para alto e baixo N, respectivamente. Resultados parecidos foram observados por Santos et al. (1998), onde verificaram que de um modo geral, todas as estimativas, dentre elas herdabilidade e ganho por seleção, foram superiores no ambiente com alto N.

Quando as progênies foram avaliadas em ambiente com baixo N, as estimativas de herdabilidade e ganho por seleção das características AP, NE e DE, foram maiores. Contudo para as demais características avaliadas a herdabilidade estimada foi menor (Tabela 4). De acordo com Rumbaugh et al. (1984), a redução na herdabilidade dos caracteres é tanto maior quanto maior for o grau de estresse. Esta é uma das principais dificuldades encontradas nos programas de melhoramento na seleção de genótipos para ambientes de baixo N.

A relação CVg/CVe ou índice b, proposto por Vencovsky (1978), dá a proporção da variância genética em relação ao erro residual, não havendo, portanto, influência da média populacional. As estimativas do índice b foram em geral altas para os caracteres, indicando suficiente varabilidade genética para os caracteres agronômicos avaliados, demonstrando potencial para seleção em programa para obtenção de genótipos de milho eficientes no uso de nitrogênio. Contudo para os caracteres AE, TE e NE, foram observados baixo valores do índice b (Tabela 4).

CONCLUSÕES

1. A população de milho avaliada apresenta potencial para o melhoramento visando à obtenção de progênies eficientes no uso de nitrogênio;

2. As estimativas dos parâmetros genéticos e ganho genético esperado com a seleção são maiores em ambiente com alto N;

3. A seleção simultânea de caracteres é eficiente para a seleção de progênies de meio-irmãos para eficiência no uso de nitrogênio.

Recebido para publicação em 08/08/2011; aprovado em 15/03/2012

Parte do trabalho de conclusão de curso dos dois primeiros autores, apresentado ao curso de Agronomia, FCA/UFGD

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autor para correspondência

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Jun 2012
• Data do Fascículo
  Dez 2012

Histórico

• Recebido
  08 Ago 2011
• Aceito
  15 Mar 2012