Uso da sensitividade à radiação gama na discriminação de variedades de arroz-de-sequeiro dos grupos Índica e Japônica

Use of gamma-rays sensitivity for discrimination of upland rice cultivars of groups Indica and Japonica

MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL

Uso da sensitividade à radiação gama na discriminação de variedades de arroz-de-sequeiro dos grupos Índica e Japônica

Use of gamma-rays sensitivity for discrimination of upland rice cultivars of groups Indica and Japonica

Luís Roberto Franco Rodrigues^I; Akihiko Ando^II

^IEstudante de pós-graduação do curso de Genética da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Distrito de Rubião Júnior s/n, 18618-000 Botucatu (SP)

^IICentro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA), Piracicaba (SP)

RESUMO

Avaliaram-se 65 variedades de arroz-de-sequeiro (Oryza sativa L.) quanto à sensitividade à radiação gama. As sementes foram submetidas a sete doses de radiação gama e semeadas em caixas de madeira no delineamento em blocos completos ao acaso com três repetições. O experimento foi desenvolvido em casa de vegetação em 1992. A medida da sensitividade foi efetuada por meio dos efeitos fisiológicos produzidos na geração M₁; determinaram-se as percentagens de emergência, sobrevivência e a altura das plântulas. Os resultados mostraram que a sensitividade à radiação gama foi eficiente para discriminar os grupos Índica e Japônica nas dosagens de 300 e 360 Gy.

Palavras-chave: arroz, radiação gama, análise multivariada, variáveis canônicas.

ABSTRACT

Sixty-five upland rice cultivars (Oryza sativa L.) were evaluated in relation to gamma-ray sensitivity. Seeds were subjected to seven doses of gamma-radiation and sown in wooden boxes in randomised complete block design with three replications. The experiment was conducted in greenhouse during the year of 1992. Physiological effects caused by radiation in the M₁ generation, were evaluated. The results showed that the sensitivity to the radiation at doses 300 and 360 Gy was useful for distinguishing Indica and Japonica groups.

Key words: rice, gamma-radiation, multivariate analysis, canonic variables.

1. INTRODUÇÃO

Desde a classificação inicial de Kato et al. (1928), as variedades de arroz (Oryza sativa L.) vêm sendo classificadas em dois grupos principais que são Índica e Japônica. Essa classificação tem auxiliado na seleção dos progenitores e ampliação da base genética dos programas de melhoramento (Ferreira et al., 2000).

As variedades de arroz podem ser classificadas nesses grupos por meio dos caracteres morfológicos, bioquímicos, moleculares e reações ao ambiente. De modo geral, apesar de serem utilizados como critério de classificação, o uso de caracteres morfológicos é limitado, pois não reflete a relação genética entre os materiais em razão da interação com o meio, da epistasia e da falta de conhecimento sobre o controle genético que atua nestes caracteres (Smith e Smith, 1989).

Além disso, a maioria dos caracteres morfológicos apresenta uma amplitude de variação comum aos grupos Índica e Japônica, ou seja, uma variação sobreposta que dificulta a classificação mais precisa das variedades desses grupos. O formato ou a relação do comprimento/largura da espigueta tem sido considerado como critério. Entretanto, a probabilidade de classificação errada das variedades entre os grupos Índica e Japônica é de 39%, demonstrando ser pouco seguro; já o comprimento da apícula tem 13,5% de probabilidade de classificação errada (Morishima e Oka, 1981). Os mesmos autores constataram que os métodos bioquímicos e reações ambientais, tais como reação ao clorato de potássio, resistência à seca, sensitividade ao frio, teste do álcali apresentam, respectivamente, 2,9, 10,2, 15,7 e 23,3 % de probabilidade de classificação errada.

A análise multivariada, combinando dados de dois ou mais métodos em uma função discriminante, aumenta o poder de precisão da classificação das variedades em grupos (Oka e Chang, 1962). Os mesmos métodos bioquímicos e reações ambientais citados, combinados em função discriminante podem classificar as variedades em grupos, com probabilidade menor que 0,5% de classificação errada (Morishima e Oka, 1981).

As técnicas moleculares tais como RFLPs (Helentjaris et al., 1985), RAPDs (Halward et al., 1992; Schmidt et al., 1997), SSR ou microsatélite (Ferreira e Grattapaglia, 1996) e bioquímicas como as isoenzimas (Glaszman, 1986, 1987; Kochko, 1987)têm sido úteis na classificação de variedades de arroz, mas, apresentam a desvantagem de inutilizar a amostra biológica.

Com base em estudos iniciais feitos por Johnson (1933) e Smith (1942), tem sido demonstrada a diferença de sensitividade à radiação entre as espécies, variedades, linhagens, híbridos, grupos varietais, tecidos e órgãos vegetais e entre estádios fenológicos da planta. Saric (1961), estudando o efeito da radiação em sementes de milho com graus diferentes de heterozigose, constatou que as linhagens são mais sensitivas que os híbridos simples e estes, por sua vez, são mais sensitivos que os híbridos duplos. Os grupos Índica e Japônica também apresentam diferenças de radiossensitividade (Fujii, 1962; Rodrigues e Ando, 2002). O objetivo deste trabalho foi discriminar variedades de arroz-de-sequeiro (Oryza sativa L.) dos grupos Índica e Japônica por meio da sensitividade à radiação gama.

2. MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizadas 65 variedades de arroz de sequeiro (Oryza sativa L.), pertencentes à coleção de germoplasma do Departamento de Genética da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" da Universidade de São Paulo (ESALQ/USP) (Quadro 1).

Amostras de 75 sementes secas, uniformes e com 14% de teor de umidade foram submetidas à exposição aguda de radiação gama nas dosagens de 60, 120, 180, 240, 300 e 360 Gy, utilizando-se como fonte de raios gama (⁶⁰C) o irradiador Gammabeam 650, do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP).

As sementes irradiadas e as não-irradiadas (controle) foram semeadas imediatamente após a irradiação em caixas de madeira de 1,10 x 1,26 m com terra preparada, utilizando-se o delineamento em blocos casualizados com três repetições e 25 sementes por tratamento. O experimento foi realizado em 1992 e mantido em casa de vegetação em uma área útil de 16,10 m². A medida da radiossensitividade de plântulas M₁ foi feita aos 7, 10 e 30 dias anotando-se respectivamente:

1) Número de plântulas emergentes com 5 mm ou mais de altura (Emer.);

2) Altura das plântulas, medindo-se do solo até o ponto mais alto da folha com maior altura (cm);

3) Número de plântulas sobreviventes (Sobrev.).

Inicialmente, todos os caracteres foram submetidos à análise univariada para detectar a existência de variabilidade entre os grupos de acordo com a recomendação dada por Cruz (1990). As análises estatísticas foram feitas com os dados em percentagens de emergência e sobrevivência transformados em arco seno da raiz quadrada da percentagem, mantendo-se os dados originais de altura.

Após a análise univariada, realizaram-se duas análises multivariadas com as três variáveis simultaneamente, visando detectar diferenças entre os grupos de arroz em cada dose, incluindo o controle não irradiado. Para detectar diferenças significativas entre vetores de médias dos grupos, utilizou-se o método recomendado por Wilks (1932). A visualização da discriminação dos grupos em espaço bidimensional foi feita pela construção de gráficos com as duas primeiras variáveis canônicas de cada dosagem, de acordo com Rao (1973). As duas técnicas de análise multivariadas foram feitas utilizando-se os programas SAS (1995) e GENES (2001).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Por meio da análise multivariada constatou-se que, excetuando o controle não irradiado e a dosagem de 60 Gy, os grupos apresentaram diferenças significativas nas demais dosagens (P < 0,001).

Esse fato significa que, para os grupos de variedades avaliados neste trabalho, houve uma regularidade da resposta à radiação gama do ponto de vista multivariado.

O quadro 2 apresenta as comparações entre médias de grupos pelo teste de Tukey. Todos os caracteres foram afetados pelas dosagens de radiação. As reduções observadas nesses caracteres podem ser atribuídas aos efeitos fisiológicos de origem cromossômica e extracromossômica provocados pelas radiações (Gaul, 1977).

Para a emergência, o grupo Índica diferiu do grupo Japônica em todas as doses, exceto na dose 0 Gy. Para esse caráter, o grupo Japônica foi o mais sensível à radiação. Os grupos não diferiram nas dosagens de 0 e 60 Gy para o caráter altura. O grupo Japônica apresentou as maiores reduções de altura em relação ao grupo Índica nas dosagens de 300 e 360 Gy.

Para a sobrevivência, os grupos Índica e Japônica são iguais apenas nas dosagens de 0 e 60 Gy. Esses resultados estão de acordo com aqueles encontrados por Fujii (1962) e Siddiq e Swaminathan et al. (1968). Esses autores verificaram que as variedades do grupo Japônica são mais sensíveis à radiação do que as variedades do grupo Índica.

As funções discriminantes Z1 e Z2 para as variedades dos grupos Índica e Japônica em cada dosagem são dadas no quadro 3. Para a maioria das dosagens, o caráter altura foi o que menos contribuiu para variação total encontrada (dados não apresentados).

As figuras de 1 a 7 apresentam os gráficos, um para cada dose, utilizando-se as primeiras variáveis canônicas, considerando-se os três caracteres avaliados. Pode ser observado que, nas doses de 0 a 240 Gy, as variedades não puderam ser separadas nitidamente em dois grupos.

Entretanto, na dosagem de 240 Gy, a maioria dos escores das variedades do grupo Índica ocupou a parte superior do gráfico, enquanto a maioria do grupo Japônica ocupou a parte inferior. Nas dosagens de 300 e 360 Gy as variedades dos dois grupos puderam ser separadas. Os valores de Z1 = 10,5 e Z1 = 9,3 são os limites de separação entre os grupos nas dosagens de 300 e 360 Gy respectivamente. Dessa forma, as diferenças de radiossensitividade das variedades estudadas, observadas nas dosagens 300 e 360 Gy, foram úteis para discriminar os grupos. De acordo com Conger et al. (1961), o teor de umidade das sementes é um dos fatores que tem grande influência no grau de radiossensitividade.

No presente estudo, as sementes apresentavam teor de umidade uniforme. Por isso, esses resultados poderiam ser explicados pela origem e evolução dos grupos Índica e Japônica. Vários trabalhos relataram que esses grupos diferem para um grande número de genes (Oka, 1958; Morishima e Oka 1981, Oka 1988). Glaszmann (1987) encontrou diferenças significativas na freqüência alélica entre esses grupos para algumas isoenzimas, incluindo a catalase.

As peroxidases, as enzimas reparadoras e as catalases têm um papel fundamental na recuperação das células e na decomposição de produtos da radiação. Dessa forma, a origem e a evolução desses grupos em ambientes diferentes, ao conferir-lhes maior valor adaptativo, podem ter aumentado a freqüência alélica para a produção dessas isoenzimas.

A diferença de sensitividade à radiação gama encontrada entre os grupos também pode ser explicada pela função protetora que a casca da semente exerce sobre o embrião. De acordo com Ramarathanam et al. (1989), a casca evita que os lipídios sejam decompostos pela ação oxidativa da radiação. Segundo os autores, esse sistema protetor é mais eficiente nas variedades do grupo Índica.

4. CONCLUSÕES

1. A radiossensitividade foi eficiente para discriminar as variedades de arroz dos grupos Índica e Japônica nas dosagens 300 e 360 Gy;

2. As variedades de Japônica foram mais sensíveis à radiação gama do que as do grupo Índica.

AGRADECIMENTOS

À Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (CAPES), pelo apoio financeiro.

Recebido para publicação em 18 de setembro de 2002 e aceito em 26 de fevereiro de 2003

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Mar 2004
• Data do Fascículo
  2003

Histórico

• Aceito
  26 Fev 2003
• Recebido
  18 Set 2002