NOVOS GENÓTlPOS DE TRIGO (Triticum aestivum L.) OBTIDOS POR IRRADIAÇÃO GAMA

NOVOS GENÓTlPOS DE TRIGO (Triticum aestivum L.) OBTIDOS POR IRRADIAÇÃO GAMA^1,2

C.E. de O. CAMARGO^3,5; A. TULMANN NETO ^4,5; A.W.P. FERREIRA FILHO³; J.C. FELÍCI0³; J.L. DE CASTRO^3,5; A. PETTINELLI JUNIOR³

³Instituto Agronômico de Campinas, C.P. 28, CEP: 13001-970 - Campinas, SP.

⁴Centro de Energia Nuclear na Agricultura/USP, C.P. 96, CEP: 134000-970- Piracicaba,SP.

⁵Bolsista do CNPq.

RESUMO: Compararam-se dezesseis linhagens mutantes tolerantes à toxicidade de alumínio em solução nutritiva, uma linhagem mutante sensível e os cultivares Anahuac, IAC-60 e IAC-24, de trigo. As linhagens mutantes foram originárias de seleções realizadas em populações do cultivar Anahuac (sensível ao Al³⁺) cujas sementes foram submetidas ao tratamento de irradiação gama com as doses de 260 e 310 Gy. As comparações foram realizadas em dois locais através de seis experimentos em épocas diferentes, analisando-se a produção de grãos, características agronômicas e tolerância a solos ácidos. Quinze linhagens mutantes foram mais produtivas que o cultivar Anahuac e a linhagem mutante sensível ao Al³⁺, em Capão Bonito, em solo ácido e em condição de sequeiro. Nestas condições, o cultivar IAC-60 foi o que exibiu a maior produtividade, diferindo dos demais. Todos os genótipos estudados não diferiram entre si, quanto à produtividade de grãos, em Tatuí, em solo corrigido e com irrigação por aspersão. Irradiação gama no cultivar Anahuac foi eficiente possibilitando a seleção de linhagens mutantes com características agronômicas (altura de planta, ciclo da emergência ao florescimento, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e espigueta e peso de 100 grãos) similares às do cultivar original, porém com tolerância à toxicidade de Al³⁺, tornando possível o seu cultivo em solos ácidos.

Descritores: trigo, melhoramento, alumínio, mutante, irradiação gama, Triticum aestirem, genótipos

NEW WHEAT (Triticum aestivum L.) GENOTYPES OBTAINED BY GAMMA IRRADIATION

SUMMARY: Sixteen mutant lines tolerant to Al³⁺ toxicity in nutrient solutions, and a mutant line, sensitive to Al³⁺ originated from selections of a population of the cultivar Anahuac (sensitive to Al³⁺) previously submitted to gamma irradiation (260 and 310Gy), and the check cultivars Anahuac, IAC-24 and IAC-60, were evaluated in two locations and six trials, for grain yield, agronomic characteristics and tolerance to acid soils. ln Capão Bonito, in an acid soil and upland conditions, fifteen mutant lines presented higher grain yield in comparison to the cultivar Anahuac and the Al³⁺ sensitive mutant line. The cultivar IAC-60 exhibited the highest productivity. ln Tatuí, in a limed soil, sprinkler irrigated, no difference was observed in grain yield among the tested genotypes. Gamma irradiation of seeds of the Anahuac cultivar was efficient to select mutant lines with similar agronomic characteristics (plant height, days from emergence to flowering, spike length, number of spiklets per spike, number of grains per spike and spiklet, and weight of 100 grains) in relation to the cultivar Anahuac, presenting however tolerance to Al³⁺ toxicity, which enables them to be cutivated in acid soil conditions.

Key Words: Wheat, breeding, mutant, gamma irradiation, acid soils, Triticum aestiviem, genotypes

INTRODUÇÃO

Os efeitos prejudiciais do alumínio estão entre as mais importantes limitações da produção de trigo na maioria dos solos ácidos (Foy et al., 1973). Uma das soluções para este problema seria a obtenção de cultivares portadores de tolerância genética a esse elemento que, por via de regra, é encontrado em quantidades tóxicas no subsolo, mesmo quando a camada arável recebe pesadas aplicações de calcário.

Cultivares de trigo de origem mexicana estão sendo recomendados aos agricultores paulistas desde 1970 (Camargo, 1972; Camargo et al., 1974, 1988; Felício et al., 1976; Cordenadoria de Assistência Técnica e Integral, 1994) por seu alto potencial de rendimento de grãos, aliado ao porte baixo e resistência ao acamamento, porém somente para solos corrigidos, devido a elevada sensibilidade ao Al³⁺ presente no solo.

Camargo et al. (1987), empregando soluções nutritivas concluíram que o cultivar Anahuac, de origem mexicana foi o mais sensível à toxicidade de Al³⁺, não exibindo crescimento das raízes primárias após o tratamento em soluções contendo 2 mg/litro de Al³⁺.

Em 1984, foi iniciado um trabalho conjunto entre o Instituto Agronômico de Campinas e o Centro de Energia Nuclear na Agricultura da USP, onde sementes de cultivares comerciais de trigo e populações híbridas foram submetidas à irradiação gama. Foram obtidas linhagens mutantes com resistência às ferrugens-do-colmo e da folha, helmintosporiose, oídio, com porte baixo e tolerância à toxicidade de Al³⁺ (Tulmann Neto et al., 1995 a, b, e Camargo et al., 1995).

O presente trabalho tem por objetivo avaliar as linhagens (mutantes), originárias de seleções de populações do cultivar Anahuac cujas sementes foram submetidas ao tratamento com irradiação gama com as doses de 260 e 310 Gy de raios garna em comparação com os cultivares Anahuac, IAC-24 e IAC-60, em dois locais paulistas, quanto à produção de grãos, características agronômicas e tolerância à solos ácidos.

MATERIAL E MÉTODOS

Nos experimentos, foram avaliadas 16 linhagens mutantes (denominadas de 1 a 16 no trabalho) tolerantes à toxicidade de Al³⁺ em condição de soluções nutritivas e uma linhagem mutante sensível (linhagem número 17). Tais linhagens foram obtidas, após seleção feita em condição de campo, em gerações M3 originadas do tratamento de sementes com 260 e 310 Gy de raios gama.

As sementes das plantas selecionadas foram multiplicadas em vasos no telado (geração M4). Plântulas da geração M5 foram avaliadas em soluções nutritivas quanto à tolerância à toxicidade de alumínio e transplantadas para vasos para a produção de sementes. Foram realizadas mais duas multiplicações e avaliações em condição de campo (gerações M6 e M7) para a obtenção de quantidade de sementes suficiente para os experimentos.

Como controles, utilizaram-se os seguintes cultivares: Anahuac, de origem mexicana, de porte semi-anão, ciclo precoce e sensível à toxicidade de Al³⁺ ; IAC-24 de porte semi-anão, ciclo precoce e tolerante à toxicidade de Al³⁺ e IAC-60, de porte médio, ciclo médio e tolerante à toxicidade de Al³⁺.

Estes dois últimos cultivares foram selecionados através de cruzamentos no programa de melhoramento de trigo do IAC.

Utilizou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso com 4 repetições. Cada ensaio foi constituído de 80 parcelas, cada uma formada de seis linhas de 3 m de comprimento, espaçadas de 0,20m. Deixou-se uma separação de 0,60m entre as parcelas.

A semeadura foi feita na base de 80 sementes viáveis por metro linear de sulco, equivalendo a 1.440 sementes por parcela, com uma área útil de 3,6m². Instalaram-se quatro experimentos na Estação Experimental de Capão Bonito, em condição de sequeiro e solo ácido, sendo três no terceiro decêndio de março dos anos de 1994, 1995 e 1996 e um no terceiro decêndio de abril de 1995. Foram também semeados dois experimentos na Estação Experimental de Tatuí, em condição de solo corrigido e com irrigação por aspersão, no terceiro decêndio de abril dos anos 1994 e 1995.

Retiraram-se amostras compostas dos solos dos dois locais estudados, na profundidade 0 - 20cm, encontrando-se na TABELA 1 os resultados médio das análises.

Coletaram-se os seguintes dados: incidência de ferrugem-da-folha (Puccinia recondita), ciclo da emergência ao florescimento e maturação, acamamento, altura das plantas, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, grãos por espiga e espigueta, peso de 100 grãos e produção de grãos. A avaliação destes parâmetros foi feita conforme Schramm et al. (1974) e Camargo et al. (1991).

Algumas características foram analisadas apenas nos ensaios de Capão Bonito (1994-1996), a saber: ciclos da emergência ao florescimento e à maturação; no de Tatuí (1994) avaliou-se apenas o grau médio de infecção de ferrugem-da-folha, comprimento da espiga; número de espiguetas por espiga- número de grãos por espiga e por espigueta e peso de 100 grãos.

As características avaliadas (produção de grãos; comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e peso de 100 grãos, altura das plantas, ciclos da emergência ao florescimento e maturação) foram inicialmente submetidas às análises individuais da variância. O teste de Tukey, ao nível de 5%, foi empregado para a comparação dos genótipos.

Realizaram-se análises conjuntas da variância para a produção de grãos, altura das plantas e ciclos da emergência ao florescimento e da emergência à maturação, separadamente para os experimentos instalados em Capão Bonito e Tatuí, visando avaliar a ocorrência da interação: genótipos x anos. O teste de Tukey, foi empregado para a comparação dos genótipos nos grupos de experimentos (Capão Bonito e Tatuí), usando-se como estimativa do desvio padrão residual, o quadrado médio da interação genótípos x anos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os quadrados médios das análises individuais de variância das produções de grãos dos genótipos (linhagens mutantes e cultivares controles), avaliados nos ensaios instalados em Capão Bonito (1994-1996) mostraram efeitos significativos para genótipos em todos os experimentos (TABELA 2). Os quadrados médios da análise conjunta da variância das produções médias de grãos dos genótipos dos ensaios de Capão Bonito (1994-1996) indicam efeitos significativos para genótipos, anos e interação: genótipos x anos.

Nos ensaios em condição de sequeiro e de solo ácido de Capão Bonito, com porcentagens de saturação por bases de 22% na camada arável (TABELA 1), observou-se que os cultivares controles IAC-24 e IAC-60 se mostraram tolerantes e Anahuac, muito sensível à toxicidade de alumínio, apresentando produção de grãos de 1937, 1503 e 286 kg/ha, respectivamente (TABELA 2). Esses resultados confirmam os obtidos por Camargo et al. (1995), avaliando genótipos de trigo em solo ácido de Capão Bonito, bem como empregando soluções nutritivas contendo diferentes concentrações de alumínio. Pôde-se notar, pelo teste Tukey para comparação das médias de produção de grãos dos genótipos nos quatro ensaios de Capão Bonito, que os cultivares IAC-60 e IAC-24 e as linhagens mutantes 1 a 15, tolerantes à toxicidade de alumínio em soluções nutritivas, foram os mais produtivos, diferindo significativamente do cultivar Anahuac e da linhagem 17, sensíveis à toxicidade de Al³⁺. A linhagem 16 apesar de tolerante, somente produziu 803 kg/ha não diferindo do Anahuac (286kg/ha).

O cultivar IAC-60 selecionado em solos ácidos mostrou-se o mais produtivo entre os genótipos selecionados.

Os quadrados médios das análises individuais da variância das produções de grãos, avaliados em Tatuí (1994-1995) apresentaram efeitos significativos para genótipos (TABELA 3).

Os quadrados médios da análise conjunta da variância das produções médias de grãos dos genótipos dos ensaios de Tatuí (1994-1995) indicam efeitos significativos para anos e interação: genótipos x anos; os efeitos de genótipos porém, não foram significativos (TABELA 2).

Aplicando-se o teste de Tukey para a comparação das médias de produção de grãos dos genótipos do ensaio de Tatuí (1995), verificou-se que as linhagens mutantes 5 e 8 e os cultivares IAC-60 e IAC-24 foram os mais produtivos. Esses genótipos tolerantes à toxicidade de Al³⁺ foram tão produtivos em solos corrigidos quanto em solos ácidos, discordando dos resultados obtidos por Prioli (1987). Este autor mostrou que os híbridos de milho mais produtivos em solos ácidos, isto é apresentando tolerância à toxicidade de alumínio exibiram baixo potencial produtivo quando cultivados em solos com alta fertilidade e baixa acidez (solos corrigidos).

Os graus médios de infecção de ferrugem-da-folha nos genótipos avaliados em Tatuí (1994) encontram-se na TABELA 4. O cultivar IAC-24 e as linhagens mutantes 2, 4 e 16 destacaram-se quanto à resistência ao agente causal da ferrugem-da-folha, em planta adulta, mostrando-se sem sintomas. Os demais genótipos exibiram reações de suscetibilidade, porém as linhagens mutantes 3, 7 e 13 foram as que mostraram maior suscetibilidade, apresentando um grau de infecção de 10S.

A altura média das plantas dos genótipos avaliados em Capão Bonito foi menor que a dos mesmos genótipos estudados em Tatuí, devido às condições de baixa fertilidade (TABELA 1) verificada no primeiro local em contraste com as condições de solo corrigidos e emprego de irrigação por aspersão em Tatuí (TABELA 4). A linhagem mutante 3 apresentou as plantas mais altas nos dois locais não diferindo somente do cultivar IAC-60. O cultivar Anahuac e a linhagem mutante 17 apresentaram plantas mais baixas em Capão Bonito, diferindo dos demais genótipos estudados.

Em Tatuí, as linhagens mutantes 6, 7, 8, 9, 14 e 15 mostraram as plantas mais baixas diferindo somente do cultivar IAC-60 e da linhagem mutante 3.

As linhagens mutantes 1, 3, 4, 13, 14 e 17 e os cultivares IAC-60 e IAC-24 por apresentarem uma porcentagem de plantas acamadas igual ou superior a 30, em Tatuí, não estariam entre aquelas com potencial de cultivo em condição de irrigação por aspersão (TABELA 4).

Os ciclos médios, em dias, da emergência ao florescimento dos genótipos, considerando a média dos quatro experimentos instalados em Capão Bonito, encontram-se na TABELA 4. O cultivar IAC-60 foi o mais tardio para florescer diferindo significativamente dos demais genótipos avaliados, com exceção das linhagens mutantes 1, 2, 4, 8, 9 e 17 e dos cultivares Anahuac e IAC-24. As linhagens mutantes 14 e 15 foram as mais precoces para florescer não diferindo somente das linhagens mutantes 3, 5, 6, 7, 11, 12 e 16.

Não foram detectadas diferenças significativas entre os genótípos, para ciclo médio da emergência à maturação, quando empregou-se o teste Tukey, ao nível de 5%.

Os quadrados médios das análises da variância individual para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e peso de 100 grãos dos genótipos no ensaio de Tatuí (1994) mostraram, para todas as características consideradas, efeitos significativos para genótipos (TABELA 5).

A linhagem mutante 5 apresentou as espigas mais compridas, não diferindo, porém, somente das linhagens mutantes 6, 7, 8, 9 e 16. Em relação ao número de espiguetas por espiga, o cultivar IAC-60 apresentou o maior valor, somente diferindo das linhagens mutantes 3, 13 e 17. Considerando o número de grãos por espiga e espigueta verificou-se que a linhagem mutante 15 foi a que apresentou os maiores valores, porém somente diferindo das linhagens mutantes 3, 9 e 17 e de IAC-24 para número de grãos por espiga, e das linhagens mutantes 1, 3, 4 e 9, e dos cultivares IAC-60 e IAC-24, para número de grãos por espigueta. A linhagem mutante 15 poderá ser aproveitada em cruzamentos visando aumentar o número de grãos por espiga e por espigueta (fertilidade da espiga), que apresenta baixos valores nos cultivares atualmente semeados no Estado de São Paulo.

A linhagem mutante 3 revelou os grãos mais pesados, diferindo significativamente dos demais genótipos estudados. Esse resultado sugere que essa linhagem seja utilizada como fonte genética para aumentar o peso dos grãos no programa de melhoramento.

Em recente revisão (Maluszynski et al., 1995), observa-se que, através de indução de mutação, centenas de mutantes de diversas culturas têm sido liberados para os agricultores, concentrando-se nos cereais o maior número deles. Os mutantes obtidos após os tratamentos com os mutagênicos, muitas vezes são liberados diretamente aos agricultores, após passarem pelos ensaios de produção, mas também podem ser incluídos em programas de cruzamento, dos quais são obtidos novos cultivares.

No presente trabalho, verificou-se através dos ensaios que existiram mutantes tolerantes que, quando comparados com o cultivar original, apresentaram diferenças com relação a algumas características agronômicas (linhagem 3 para altura por exemplo), mas em outros (linhagens 6 e 14 por exemplo), isto não ocorreu e os mutantes, a exceção da tolerância a alumínio, mantiveram as características básicas para as quais o cultivar havia sido selecionado, aliadas a uma alta produtividade em solos ácidos. O aumento da variabilidade obtido através de irradiação gama poderia portanto ser utilizado neste caso diretamente pelos agricultores. Ao mesmo tempo, como discutido anteriormente, os mutantes com alto potencial de produção em solos ácidos, que mostraram alterações com relação ao cultivar original, poderiam ser incluídos como parentais em cruzamentos. Nos dois casos, demonstra-se mais uma vez a utilidade de indução de mutações como ferramenta para aumentar a variabilidade genética em programas de melhoramento.

CONCLUSÕES

Quinze linhagens mutantes obtidas por irradiação gama a partir do cultivar Anahuac, tolerantes à toxicidade de Al³⁺ em soluções nutritivas, foram mais produtivas que o cultivar original Anahuac e a linhagem mutante sensível ao alumínio em solo ácido e em condições de sequeiro.

Os genótipos estudados não diferiram entre si quanto à produção de grãos em solo corrigidos e em condição de irrigação por aspersão.

As linhagens mutantes 5,6 e 14, entre as mais produtivas em solo ácido, quando comparadas ao cultivar controle Anahuac, não diferirarn deste, quanto a altura das plantas, incidência de ferrugem-da-folha, comprimento da espiga (exceto a linhagem mutante 5 que mostrou espigas mais compridas), número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e espigueta e peso de 100 grãos, considerando os ensaios em Tatuí.

O emprego de irradiação gama em sementes do cultivar Anahuac foi eficiente possibilitando a identificação de linhagens mutantes com características agronômicas similares às do cultivar Anahuac, porém com tolerância à toxicidade de alumínio tornando possível o seu cultivo em solos ácidos. Outras linhagens mutantes apresentaram alto potencial de produção, mas com alterações em algumas características agronômicas em relação ao cultivar original e podem ser incluídas como parentais em programas de cruzamento.

Recebido para publicação em 26.06.97

Aceito para publicação em 16.10.97

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¹

Com financiamento das Cooperativas Rurais do Vale do Paranapanema, FAPESP e lnternational Atomic Energy Agency.

²

Apresentando no IV lnternational Symposium on Plant Soil lnteraction at Low pH, Belo Horizonte (MG), março de 1996.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Fev 1999
• Data do Fascículo
  Set 1997

Histórico

• Recebido
  26 Jun 1997
• Aceito
  16 Out 1997