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SELEÇÃO RECORRENTE RECÍPROCA DE FAMÍLIAS DE IRMÃOS
COMPLETOS EM MILHO COMUM (Zea mays L.) MONITORADA
POR MARCADORES MOLECULARES: AVANÇO DE GERAÇÕES E
AVALIAÇÃO DE PROGRESSO GENÉTICO
ANA PAULA CANDIDO GABRIEL
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE
DARCY RIBEIRO – UENF
CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ
AGOSTO - 2009
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SELEÇÃO RECORRENTE RECÍPROCA DE FAMÍLIAS DE IRMÃOS
COMPLETOS EM MILHO COMUM (Zea mays L.) MONITORADA
POR MARCADORES MOLECULARES: AVANÇO DE GERAÇÕES E
AVALIAÇÃO DE PROGRESSO GENÉTICO
ANA PAULA CANDIDO GABRIEL
“Tese apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro,
como parte das exigências para obtenção do
título de Doutora em Genética e Melhoramento
de Plantas.”
Orientador: Prof. Messias Gonzaga Pereira
CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ
AGOSTO – 2009
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SELEÇÃO RECORRENTE RECÍPROCA DE FAMÍLIAS DE IRMÃOS
COMPLETOS EM MILHO COMUM (Zea mays L.) MONITORADA
POR MARCADORES MOLECULARES: AVANÇO DE GERAÇÕES E
AVALIAÇÃO DE PROGRESSO GENÉTICO
ANA PAULA CANDIDO GABRIEL
“Tese apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro,
como parte das exigências para obtenção do
título de Doutora em Genética e Melhoramento
de Plantas.”
Aprovada em 28 de agosto de 2009.
Comissão Examinadora:
Prof. Glauco Vieira Miranda (D.Sc. Genética e Melhoramento de Plantas) – UFV
Prof. Gonçalo Apolinário de Souza Filho ( D.Sc., Biociências) – UENF
_________________________________________________________________
Prof. Antônio Teixeira do Amaral Júnior (D.Sc. Melhoramento Genético Vegetal) -
UENF
_________________________________________________________________
Prof. Messias Gonzaga Pereira (Ph.D., Plant Breeding) – UENF
(Orientador)
ii
AGRADECIMENTOS
A Deus e a Nossa Senhora por todas as graças e proteção;
À Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF – e ao curso
de pós-graduação de Genética e Melhoramento de Plantas pelo ótimo curso
oferecido e pela oportunidade de trabalho;
A FAPERJ, pelo financiamento do projeto;
Aos meus pais, por todo entusiasmo, dedicação e ensinamentos;
À minha vovó Lídia por toda ajuda e incentivo;
À minha irmã Mariana,
A uma pessoa muito especial, Sávio, por todo seu carinho, ajuda e
companheirismo durante a minha vida acadêmica e científica e pessoal. Sem a
sua ajuda não teria alcançado esta vitória;
Ao Sr. Olinto e D. Gesy e a toda sua família, meu muito obrigada por toda
acolhida, incentivo e apoio em todas as horas, e por serem o exemplo de família
que são;
Aos membros da banca prof. Glauco, prof. Gonçalo e prof. Amaral, obrigada pela
participação e pelas contribuições sugeridas;
À professora Telma pelos ensinamentos, amizade e pela pessoa bacana que é;
iii
Aos professores do LMGV, em especial ao professor Alexandre Pio Viana
pelas sugestões e ajuda nos momentos estatísticos e ao professor Antonio
Teixeira do Amaral Junior por todo apoio ;
À amiga e técnica do LMGV Vitória, pelas valiosas ajudas e exemplo de
mansidão;
Em especial ao técnico agrícola Geraldo Francisco de Carvalho, muito obrigada
pela sua dedicação, amizade e ensinamentos nas práticas de campo;
Ao Engº. Agro. Paulo Rogério pela amizade e atenção para conosco e pelo
empenho nos experimentos de Itaocara;
Ao técnico agrícola José Manoel pela brilhante ajuda nos experimentos da
Pesagro Campos;
À amiga Keila, por toda ajuda, empenho e dedicação nos trabalhos de campo e
de laboratório, e acima de tudo por nossa fiel amizade;
Ao companheiro de bancada Carlos Diego, obrigada pela sua ajuda e seu
empenho durante os trabalhos;
Ao funcionário da secretaria de pós-graduação de Genética e Melhoramento de
Plantas Daniel, obrigada pela amizade e por estar sempre pronto a nos ajudar;
Aos especiais amigos Ramom, Luciléa e Silvério, companheiros inseparáveis
na luta quase diária no campo e nas disciplinas;
Aos amigos do LMGV do LMGV: Fabiane, Carol, Gustavo. Francisco Filho,
Francisco Valdevino, Érica, Elaine, Carlos Ide, Pedro, Carlos Eduardo,
Fernanda, Sérgio, Monique e Monique, Leandro, Cláudia Pombo, Elba, Érica,
Roberta, Sérgio, Kellen, Marcelo, Marilene, Tatiane, Flávio Tardin e todos os
outros colegas, que graças a Deus são muitos;
Ao professor Messias, não só pela brilhante orientação, mas por toda a
atenção, apoio, respeito e dedicação dispensados a mim e ao trabalho e pelo
exemplo de profissional que é;
Ao professor Salassier Bernado e à sua esposa Elizabete, por toda a amizade,
confiança e incentivo;
Às amigas e companheiras de república Nélia Paula, Viviane, Janine e Elba,
Magda, Cynara e Érica pelo maravilhoso convívio, companheirismo e amizade;
E neste momento tão especial da minha vida um agradecimento especial ao
meu pequeno Jorge Olinto, que me deixou escrever a tese durante suas
sonecas.
iv
SUMÁRIO
RESUMO vii
ABSTRACT ix
1. INTRODUÇÃO
1
2
.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4
2.1. A Cultura do milho
4
2
.1.1. Origem e classificação botânica
4
2.1.2. Importância econômica
5
2
.1.3 Genética e melhoramento do milho
6
2.2. Heterose
7
2
.2.1. Heterose em milho
9
2
.3. Variabilidade genética
9
2.3.1. V
ariabilidade genética em milho
10
2
.4. Seleção recorrente
10
2.4.1. Seleção recorrente recíproca
11
2
.4.2. Seleção recorrente recíproca em milho
11
2.5. Marcadores moleculares
12
2.5.1
. Marcadores moleculares na seleção recorrente em milho
15
2.6. Características do milho braquítico 16
3. TRABALHOS
19
v
3.1. Parâmetros e ganhos genéticos estimados no 11º ciclo de seleção
recorrente recíproca entre famílias de irmãos completos em milho 19
3.1.1. RESUMO
19
3
.1.2. ABSTRACT
20
3
.1.3. INTRODUÇÃO
21
3
.1.4. MATERIAL E MÉTODO
22
3
.1.4.1. Material genético
22
3.1.4.2. Obtenção das famílias
23
3
.1.4.3. Avaliação das progênies de irmãos completos
24
3.1.4.4. Análise estatística
25
3.1.4.5. Análise de variância
25
3.1.4.6. Estimação de p
arâmetros genéticos
26
3.1.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
26
3.1.6. RESUMO E CONCLUSÕES
32
3.1.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
33
3.2. Predição de ganhos genéticos com diferentes índices de seleção em
um programa de seleção recorrente recíproca de famílias de irmãos
completos em milho (Zea mays L.)
36
3.2.1. RESUMO
36
3.2.2. ABSTRACT
37
3.2.3. INTRODUÇÃO
37
3.2.4. MATERIAL E MÉTODO
38
3.2.4.1. Material genético
38
3.2.4.2. Avaliação das progênies de irmãos completos 38
3.2.4.3. Análise estatística
39
3.2.4.3.1 Análise de variância
39
3.2.4.4. Identificação das progênies superiores
41
3.2.4.5. Seleção direta 42
3.2.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 42
3.2.6. RESUMO E CONCLUSÕES 47
3.2.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
48
3.3. Seleção de genótipos superiores monitorada por marcadores
moleculares na seleção recorrente recíproca 50
vi
3.3.1. RESUMO 50
3.3.2. ABSTRACT 51
3.3.3. INTRODUÇÃO 51
3.3.4. MATERIAL E MÉTODO 53
3.3.4.1. Material genético 53
3.3.4.2. Avaliação da diversidade genética (marcadores de DNA)
53
3.3.4.3. Extração do DNA 54
3.3.4.4. Análise molecular via ISSR 54
3.3.4.4.1. Seleção de primers 54
3.3.4.4.2. Condições de reação da polimerase em cadeia 55
3.3.4.4.3 Eletroforese 56
3.3.4.5. Análise dos dados 56
3.3.4.7. Recombinação das progênies selecionadas 56
3.3.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 57
3.3.6. RESUMO E CONCLUSÕES 66
3.3.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
67
3.4. Avaliação do desempenho agronômico de híbridos de milho oriundos de
um programa de seleção recorrente recíproca 70
3.4.1. RESUMO 70
3.4.2.ABSTRACT 71
3.4.3. INTRODUÇÃO 72
3.4.4. MATERIAL E MÉTODO 73
3.4.4.1.Material genético 73
3.4.4.2. Delineamento experimental 75
3.4.4.3. Características avaliadas 76
3.4.4.4. Análise estatística 76
3.4.4.2. Estimação dos parâmetros genéticos 77
3.4.4.3. Estimação dos ganhos genéticos 78
3.4.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 78
3.4.6. RESUMO E CONCLUSÕES 90
3.4.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 91
4. RESUMO E CONCLUSÃO GERAL
93
5. REFERÊNCIAS BILIOGRÁFICAS
96
vii
RESUMO
GABRIEL, Ana Paula Candido, D.Sc., Universidade Estadual do Norte
Fluminense Darcy Ribeiro. Agosto de 2009. Seleção recorrente recíproca de
famílias de irmãos completos em milho (Zea mays L.) assistida por marcadores
moleculares: Avanço de gerações e avaliação de progresso genético.
Orientador: Messias Gonzaga Pereira.
A UENF mantém um dos únicos programas de melhoramento genético
de milho do estado do Rio de Janeiro. Esta tese, portanto, faz parte deste
programa, o qual já forneceu à região Norte/Noroeste Fluminense duas
cultivares de milho híbrido interpopulacional, o ‘UENF 506-6’ e o ‘UENF 506-8’
por meio do método de melhoramento de seleção recorrente recíproca
assistido por marcadores moleculares. Estes híbridos têm sido utilizados pelos
produtores desde o ano 2000, com excelente comportamento agronômico, em
comparação com outros materiais genéticos e uma boa aceitação dos
agricultores da região. Sendo assim, é proposta desta pesquisa lançar uma
nova estratégia de melhoramento, a qual consta da associação do método
clássico de seleção recorrente recíproca entre famílias de irmãos completos
com o uso de marcadores moleculares para monitoramento da divergência
genética entre e dentro das populações que estão sendo trabalhadas no
programa de melhoramento. Esta metodologia foi adotada a partir do oitavo
ciclo de seleção, de modo que já se obteve três ciclos de seleção recorrente de
maneira clássica e três ciclos de seleção recorrente monitorados por
viii
marcadores moleculares. Os marcadores utilizados foram o RAPD no nono
ciclo, o AFLP no décimo ciclo e para a obtenção deste ciclo, décimo primeiro,
foi aplicado o marcador do tipo ISSR. No entanto, como este programa visa à
obtenção de híbridos torna-se necessário avaliar o progresso genético desses
híbridos, os quais são obtidos a cada ciclo de seleção, e checar também o
papel da genotipagem molecular como estratégia complementar de seleção de
genótipos superiores para maximizar a divergência genética intra e
interpopulacional na seleção recorrente recíproca. Para tanto, avaliou-se 242
famílias de irmãos completos no delineamento em látice em dois ambientes,
Campos e Itaocara, e estimaram-se os parâmetros genéticos das populações
CIMMYT e Piranão, as quais deram origem aos irmãos completos. A etapa de
seleção foi potencializada pela utilização do índice de seleção de Mulamba &
Mock, o qual potencializou a seleção elegendo as 40 famílias de irmãos
completos, consideradas superiores em suas características
morfoagronômicas. Tais famílias, depois de selecionadas, foram submetidas à
genotipagem via marcadores ISSR, para que se pudesse avaliar a distância
genética dos genótipos a serem recombinados e selecionar apenas aqueles
mais divergentes na etapa de recombinação, favorecendo, assim, a heterose. A
análise de variância demonstrou uma significativa variabilidade genética nas
populações, e ainda indicou que há possibilidade de recomendação simultânea
de genótipos superiores para ambos os locais. Os ganhos diretos estimados
foram de 14,10% para a característica produção e ganhos baseados no índice
de Mulamba & Mock foram, em média, de 12%. A análise molecular das
populações CIMMYT e Piranão indicou que, mesmo após 11 ciclos de seleção
recorrente, ambas as populações possuem variabilidade genética intra e
interpopulacional expressiva para a continuidade do programa. A avaliação do
progresso genético demonstrou o aumento da produtividade com o avanço dos
diferentes ciclos de melhoramento de 338 kg/ha/ciclo. Houve também um
incremento da heterose. Os ganhos indiretos, nas populações em cruzamento
são mais evidentes e mais constantes do que os ganhos diretos nas
populações ‘per se’ e por fim a seleção de genótipos superiores auxiliada pelos
marcadores permitiu um incremento de 421 kg/ha/ciclo nas populações em
cruzamento, enquanto que na metodologia clássica este incremento foi de 306
kg/ha/ciclo.
ix
ABSTRACT
GABRIEL, Ana Paula Candido, D.Sc., Universidade Estadual do Norte
Fluminense Darcy Ribeiro. August 2009. Full-sib reciprocal recurrent selection
in corn (Zea mays L.) assisted by molecular markers: Advancement of
generations and genetic gain evaluations. Advisor: Messias Gonzaga Pereira
Rio de Janeiro State has few corn breeding programs and UENF
manages one of them. This thesis belongs to such program, which has already
provided two inter-population hybrid cultivars named ‘UENF 506-6’ and ‘UENF
506-8’ for the North/Northwest region, using the full-sib reciprocal recurrent
selection as the breeding method. These hybrids have been used by farmers
since 2000 and because they have shown an excellent agronomic performance
when compared to other genetic materials, the local farmers have been
appreciated them. Thus, this research is proposed to release a new breeding
strategy, which is an association between the classical method of recurrent
selection and the use of molecular markers in order to monitor the genetic
divergence intra and inter evaluated populations. Six cycles of reciprocal
recurrent selection were already accomplished in the North/Northwest Rio the
Janeiro State´s conditions. The three firsts, (sixth seventh and eighty) were
based on the classical procedures and the three followings (ninth, tenth and
eleventh) were performed incorporating the molecular markers into the classical
procedure. The molecular marker RAPD was used in the ninth cycle, the AFLP
in the tenth and the ISSR in the eleventh cycle. However, as this program aims
to obtain hybrids, it is necessary to evaluate the genetic progress of these
x
hybrids generated by crossing the improved populations along the
cycles. So, by comparing those classical versus molecular assisted cycle, it
may be concluded about the role of the molecular genotyping as an additional
strategy in reciprocal recurrent selection. Therefore, 242 full-sib families were
evaluated in the 11
th
cycle using the Lattice experimental design in two locations
of the Rio the Janeiro State, Campos and Itaocara. The genetic parameters
were estimated for the CYMMIT and Piranão populations, the ones that the full-
sib families were derived from. The selection procedure was improved by the
use of of Mulamba & Mock selection index, to identify the 40 superior full-sib
families according to their morphoagronomic characteristics. The S1 progenies
corresponding to the superior ones were genotyped by the ISSR markers to
identify in each population the 25 genotypes more divergent in both senses:
intra and inter-populations to be recombined according to the classical
procedure. The analysis of variance showed a significant genetic variability in
the populations of the 11
th
selection
cycle and, moreover, it indicated that there
is the possibility of a simultaneous recommendation of the superior genotypes
for both places. The genetic gain estimates for grain yield corresponded to
14.10% for direct selection and to 12% for Mulamba & Mock’s index. The
molecular analysis of the populations CYMMIT and Piranão indicated that even
after the 11 cycles of recurrent selection, both the populations present the
genetic variability intra- and inter-population in such an expressive way that it
indicates the viability of continuity of the breeding program. The evaluation of
the genetic progress presented an increase of grain yield according to the
advance of the different selection cycles on average of 338 kg/ha/cycle, and
also there was an increase of heterosis along the cycles. The indirect genetic
gains in the populations under crossing were more obvious and constant than
the direct gains in each one of the populations and, at last, the selection of
superior genotypes assisted by molecular markers permitted an increase of 421
kg/ha/cycle in the crossing populations, while using the classical methodology
this increase was of 306 kg/ha/cycle.
1
1. INTRODUÇÃO
O Brasil é um dos líderes mundiais na produtividade e exportação de vários
produtos agrícolas, e entre tais produtos está o milho (Zea mays L.), o qual é o
principal cereal cultivado no país, com uma produtividade média nos últimos anos
de 35 milhões de toneladas, correspondendo a aproximadamente 40% do total de
grãos produzidos, ocupando uma área de cerca de 13 milhões de hectares sendo
superado apenas pela soja (CONAB, 2008).
No entanto, apenas 10 a 11% deste montante são destinados à exportação
(EMBRAPA, circular técnica 74, 2008).
Para alcançar tal posição, o país tem investido em financiamentos e em
pesquisa, e os programas de melhoramento genético, sejam eles de instituições
públicas ou privadas, têm contribuído em larga escala para o aumento da
produtividade das espécies e com o milho não é diferente.
Os melhoristas têm a sua disposição diferentes métodos de melhoramento, desde
os mais simples e rápidos, como a seleção massal, até métodos mais elaborados
e trabalhosos, mas que garantem maior chance de sucesso no programas de
melhoramento, como o método de seleção recorrente, em que os genótipos com
melhor desempenho são selecionados e recombinados dentro de sua respectiva
população. Desta forma, mantém-se a identidade das populações per se, e
melhora-se o desempenho dos híbridos. (Hallauer et al., 1988; Souza Jr.,1989).
O sucesso de um programa de melhoramento depende, em grande parte,
de três fatores: 1- selecionar e desenvolver novas populações geneticamente
2
promissoras, usando progenitores de qualidade e com características superiores;
2- avaliar em campo essas populações, suas linhagens e seus híbridos
experimentais e 3- desenvolver tecnologia de ponta para aumentar a eficiência do
processo de seleção, reduzindo assim o tempo.
Sendo assim, é proposta desta pesquisa lançar uma nova estratégia de
melhoramento, a qual consta da associação do método clássico de seleção
recorrente recíproca entre famílias de irmãos completos com o uso de
marcadores moleculares para monitoramento da divergência genética entre e
dentro das populações que estão sendo trabalhadas no programa de
melhoramento.
Para tanto, é na etapa de seleção que se propõe o uso dos marcadores de
DNA. Assim, os progenitores a serem recombinados serão superiores, portadores
de maior freqüência de alelos favoráveis e divergentes o suficiente para a
manutenção da variabilidade genética e maior exploração da heterose durante a
condução de seleção recorrente.
Esta metodologia está sendo aplicada desde o oitavo ciclo, de modo que já
se obteve três ciclos de seleção recorrente obtidos de maneira clássica e três
ciclos de seleção recorrente monitorados por marcadores moleculares. Os
marcadores utilizados foram o RAPD no nono ciclo, o AFLP no décimo ciclo e
para a obtenção deste ciclo, décimo primeiro, foi aplicado o marcador do tipo
ISSR.
Sendo assim, como se trata de um programa que visa o desenvolvimento
de híbridos, torna-se necessário avaliar o progresso genético desses híbridos, os
quais são obtidos a cada ciclo de seleção, para então observar a efetividade
deste método e conseqüentemente deste programa de melhoramento. Aliado a
estas informações checar também o papel dos marcadores na etapa de seleção.
3
Primeira representação botânica do milho em um herbário europeu
Fonte: fuchs, 1540
4
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1- A cultura do milho:
2.1.1- Origem e classificação botânica:
O milho é uma das culturas mais antigas do Continente Americano tendo
sido originado no México (Hallauer, 1985), sendo, portanto um cereal
essencialmente americano, uma vez que é nesse Continente que se encontram
seus parentes silvestres mais próximos: o teosinte e o tripsacum.
São três as hipóteses mais discutidas em relação à origem do milho:
Weatherwax propôs em 1954, que o milho, o tripsacum e o teosinte são
descendentes de um ancestral comum. A segunda hipótese defendida por
Longley, Beadle (1977, 1978) e Galinat (1973, 1977) é que o milho é derivado do
teosinte, A terceira hipótese é defendida por Mangelsdorf, em 1974, que sugere
ao contrário, ou seja, que o teosinte tenha sido originário do milho.
Goloubinoff et al. (1993) sugerem que o milho moderno é o resultado da
domesticação de diversos genomas do teosinte. Segundo estes autores, isto pode
ter ocorrido através de alguns eventos de domesticação, ou por um único evento
de domesticação, seguido por repetidas introgressões com espécies do teosinte,
ou pela domesticação a partir de uma população de teosinte bem diversificada.
De acordo com Doebley et al. (1990) em termos de arquitetura da planta, o
milho e o teosinte são bem diferentes um do outro. Segundo eles, essa diferença
5
fenotípica vem de uma ampla divergência genética entre as duas espécies. No
entanto, milho e teosinte possuem o mesmo número de cromossomos (n = 10), os
quais são homólogos, cruzando-se facilmente e gerando descendentes férteis
(Paterniani e Campos, 1999).
Doebley e Iltis (1980) fazem ainda a seguinte descrição: O gênero Zea
inclui dois subgêneros: Luxuriantes e Zea. O milho (Zea mays L.) é uma espécie
separada dentro do subgênero Zea, junto com outras três subespécies. Todas as
espécies dentro do gênero Zea, com exceção do milho, são espécies de teosinte.
O milho, portanto, é uma gramínea que pertence à família Poaceae, a tribo
Maydeae, ao gênero Zea e a espécie Zea mays L. É uma planta monóica,
alógama, anual, robusta e ereta com 2n=2x=20 cromossomos (Paterniani, 1980).
2.1.2- Importância Econômica:
O milho pode ser considerado uma das mais importantes fontes de
alimento da atualidade. Cultivado em praticamente todas as regiões agrícolas do
mundo, ele é utilizado como fonte de carboidrato e energia tanto para alimentação
humana quanto para animal (Borém e Giudice, 2004).
No passado, o cultivo de milho era relacionado à subsistência. Hoje, a
produtividade desse cereal está voltada a cultivos comerciais baseados na
utilização de tecnologias modernas, de forma que esse produto conseguiu se
destacar entre as demais culturas, revelando uma importância econômica e social
inquestionável (Souza e Braga, 2004).
O milho é o principal cereal cultivado no Brasil, sendo um insumo para a
produtividade de uma centena de produtos é, porém, na cadeia produtiva de
suínos e aves, que se consome aproximadamente 70% do milho produzido no
mundo e entre 70 e 80% do milho produzido no Brasil (CONAB, 2008).
Porém, embora o Brasil seja o terceiro produtor mundial de milho o
mercado mundial de milho é abastecido basicamente por três países, os Estados
Unidos (46 milhões de t de exportações, em 2005), a Argentina (14,0 milhões de t,
em 2005) e a África do Sul (2,3 milhões de t, em 2005) (EMBRAPA, circular
técnica 74).
6
A principal vantagem desses países é uma logística favorável, que pode
ser decorrente da excelente estrutura de transporte (caso dos EUA), proximidade
dos portos (caso da Argentina) ou dos compradores (caso da África do Sul). O
Brasil participa eventualmente desse mercado, porém, a instabilidade cambial e a
deficiência da estrutura de transporte até aos portos têm prejudicado o país na
busca de uma presença mais constante no comércio internacional de milho.
No entanto, existe uma grande expectativa para um aumento na demanda
deste cereal no mercado mundial, pois a China reduziu suas taxas de
exportações e os Estados Unidos, o qual são os responsáveis por abastecer 50%
do mercado mundial, também irá provavelmente diminuir suas exportações para
atender o aumento da demanda interna de etanol.
Tais fatos podem trazer benefícios para o Brasil, por ocasionar um
aumento no preço deste cereal e incentivar então os produtores a plantarem mais
milho e a uniformizarem o nível tecnológico de suas lavouras. Pois a baixa
produtividade média de milho no Brasil (3.175 kg por hectare), não reflete o bom
nível tecnológico já alcançado por boa parte dos produtores que exploram
lavouras comerciais, uma vez que as médias são obtidas nas mais diferentes
regiões, em lavouras com diferentes sistemas de cultivos e finalidades.
Em se tratando da região Norte/Noroeste Fluminense, a cultura vem sendo
utilizada como uma alternativa de diversificação. Embora não seja uma região
tradicional de cultivo de grãos, é fundamental que se disponha de cultivares
melhoradas uma vez que, além da necessidade do milho para produtividade de
grãos, a região utiliza bastante esta cultura para a produtividade de silagem para
o gado.
2.1.3- Genética e melhoramento do milho:
O milho é planta anual, robusta, ereta e diplóide com 2n = 2x = 20
cromossomos, panmítica, e mesmo sendo monóica é uma planta alógama com
praticamente 100% de reprodutividade cruzada, mas que também suporta a
autofecundação (Borém, 1999).
Em especial com a cultura do milho, o melhoramento tem sido
responsável por incrementos espetaculares de rendimento, principalmente pela
7
exploração do fenômeno da heterose, fator este, bastante expressivo nas plantas
alógamas (Silva, 2003).
Como o milho tem praticamente 100% de polinização cruzada, as
variedades de milho eram coleções de indivíduos heterozigóticos e heterogêneos
e a maioria das variedades foram desenvolvidas por seleção massal.
No entanto, os conceitos fundamentais para o desenvolvimento do milho
híbrido foram definidos por volta de 1910, quando ficou elucidado que o processo
contínuo de autofecundação dos indivíduos por 7 a 10 gerações resulta em linhas
puras, nas quais cada planta apresenta características semelhantes.
Devido à herança mendeliana os loci heterozigóticos são eliminados pela
autofecundação e a fixação dos alelos nas linhas puras causa redução
generalizada no vigor e na produtividade, entretanto, o vigor híbrido restaurado
pelo cruzamento de linhas endogâmicas provoca significativos aumentos na
produtividade (Borém e Giudice, 2004).
De acordo com Borém (2001), o Brasil foi o segundo país a utilizar híbridos
comercialmente, o que causou um aumento de 75% na produtividade de grãos
em relação a cultivares utilizadas anteriormente.
Para a obtenção de novas cultivares, por meio da seleção, o melhorista
tenta identificar os indivíduos geneticamente superiores ou mais adaptados. A
seleção, por sua vez, é mais efetiva quando age sobre caracteres de alta
herdabilidade, e que tenham alguma associação com a produtividade ou outro
caráter de importância econômica. Daí a relevância de se realizarem trabalhos no
sentido de estimar parâmetros genéticos como herdabilidade, correlação e
ganhos genéticos (Pereira, 1985).
2.2- Heterose:
Como visto anteriormente o sucesso dos programas de melhoramento
depende da eficiência de linhagens, que quando cruzadas, produzem híbridos
superiores, de modo que o uso de linhagens pertencentes a grupos heteróticos
distintos evite a obtenção e a avaliação de cruzamentos pouco promissores, pois
desta forma pode-se explorar a heterose (Borém, 2001).
8
O termo heterose foi empregado por Shull, em 1909, para expressar os
efeitos benéficos da hibridação, ou seja, o maior vigor da geração F
1
em relação à
média dos pais ou do melhor pai (Pinto, 1995).
Do ponto de vista biométrico, a heterose (h) em relação à média dos pais
é expressa por:
∑
=
−=
n
i
iii
drph
1
2
.)(
, onde p e r são freqüências dos alelos
favoráveis de um mesmo loco, em duas populações, respectivamente, e d é o
desvio da dominância. Em suma, a heterose é uma função direta do somatório do
produto do quadrado da distância genética com os respectivos desvios de
dominância (Hallauer e Miranda Filho, 1988). Percebe-se pela fórmula da
heterose que fica fácil entender o porquê de a heterose ser diretamente
relacionada com a divergência genética (diferenças de freqüências gênicas) entre
duas populações (Falconer, 1987).
Em linhas gerais, a heterose é o aumento do vigor híbrido, da altura da
planta, do conteúdo de carboidrato, da produtividade e de outros fenômenos
fisiológicos decorrentes do cruzamento de indivíduos contrastantes (Amaral Júnior
e Thièbaut, 1999).
Níveis altos de heterose têm sido observados para produtividade em
cruzamentos entre diferentes populações de milho: Hallauer e Miranda Filho
(1995) obtiveram como resultado do cruzamento entre 1394 variedades de milho
uma taxa de heterose que variou de 4,2 a 72,0%. Paterniani e Lonquist (1963)
também obtiveram heterose variando de -11,0% a 101% no cruzamento entre 10
raças brasileiras de milho.
Silva e Miranda (2003) trabalhando em esquema de cruzamento dialélico
para a variável peso de espiga, encontraram os efeitos de heterose total variando
de -4,3 a 17,3% em relação à média dos pais, com heterose média de 3,37%.
Hallauer e Miranda Filho (1988) relacionam uma série de trabalhos com
seleção inter e intrapopulacional e suas respectivas alterações na heterose via
seleção. Em alguns trabalhos de seleção recorrente recíproca, a seleção fez com
que a heterose diminuísse (Gevers, 1974; Hallauer, 1977) e em outros,
aumentasse (Eberhart et al., 1973; Gevers, 1974; Paterniani e Vencovsky, 1977).
Na cultura do milho, a idéia sugerida por Shull para obtenção de linhas
puras e sua utilização na produtividade de sementes híbridas expressando a
heterose é válida até hoje (Gomes, 1999).
9
2.2.1. Heterose em milho
A introdução do milho híbrido na década de 20 constitui-se em um dos
maiores impulsos à agricultura moderna. O progresso do milho híbrido aliado à
melhoria das práticas culturais contribuiu e contribui cada vez mais para o
aumento não só da produtividade, mas também da qualidade da cultura (Borém,
1999).
O uso do vigor híbrido ou heterose é sem dúvida um exemplo marcante e
favorável na genética aplicada, que foi primeiramente desenvolvido em milho, e
depois estendido a outras culturas (Gomes, 1999).
O milho encaixa-se de forma quase perfeita entre as espécies para as
quais a hibridação é recomendada como método de melhoramento, dada a
relativa facilidade de produtividade de sementes e de se obter níveis heteróticos
apreciáveis (Borém, 1999).
Estabelecer e melhorar novos grupos heteróticos pode ser de grande ajuda
para melhorar o desempenho agronômico e sua adaptação a novas regiões de
produtividade, pois o sucesso do desempenho dos híbridos de milho é resultado
do efeito heterótico alcançado pelo cruzamento de linhagens que possuem boa
capacidade combinatória (Gomes, 1999).
2.3- Variabilidade genética:
O avanço genético pode ser alcançado a partir do momento em que exista
variabilidade genética, e que o efeito ambiental não mascare por completo esta
variabilidade (Ferreira e Grattapaglia, 1998). De acordo com Tardin (2001), a
divergência genética pode ser definida como a amplitude de variação genética
existente para uma determinada espécie. Sendo assim, é necessário um
conhecimento detalhado da constituição e diversidade genética das espécies para
uma obtenção eficiente do material genético a ser utilizado em programas de
melhoramento, pois sem o conhecimento da variabilidade e da sua interação com
o ambiente fica difícil a obtenção de genótipos superiores (Milach, 1998).
Atualmente, a grande importância dos estudos de divergência genética
está no conhecimento do grau de variabilidade genética das populações, em
10
função da preocupação que ocorre com a erosão genética, que diminui a
variabilidade genética das populações, decorrente da substituição das antigas
variedades por formas genotípicas uniformes (Amaral e Thiébaut, 1999).
As análises de divergência genética visam à identificação de genitores para
a formação de populações com variabilidade e conseqüente ganho genético em
ciclos sucessivos de seleção. Como a divergência está associada à heterose, as
análises de divergência podem ser úteis para a predição preliminar de
cruzamentos que aperfeiçoem a heterose.
A escolha adequada de genitores pode ser baseada em informações de
relacionamento genético estimado por marcadores, que permite um estudo
seguro de divergência genética (Milach, 1998).
2.3.1- Variabilidade Genética em milho:
O milho possui uma enorme variabilidade genética disponível, mas que
ainda necessita de uma adequada avaliação e estudos para sua efetiva utilização
no melhoramento (Paterniani, 1980).
O conhecimento da variabilidade genética entre os materiais do programa
de melhoramento proporciona com maior segurança o trabalho com grupos
heteróticos, definidos aqui como: ‘germoplasmas que, quando avaliados em
combinações híbridas exibem superioridade consistente, geralmente resultante da
heterose, que depende diretamente da variabilidade genética (Padilha, 2002).
No Brasil um dos padrões heteróticos mais explorados em programa de
melhoramento de milho tem sido o cruzamento entre materiais de endosperma do
tipo dentado com materiais de endosperma do tipo duro.
2. 4- Seleção recorrente:
A taxa de elevação das freqüências gênicas favoráveis como efeito da
seleção depende de muitos fatores, entre os quais se pode mencionar: a
variabilidade genética, o método de seleção empregado, o tamanho da
população, a influência do ambiente e outros (Paterniani, 1980).
11
A seleção recorrente foi primeiramente empregada por Hull em 1945, como
sendo uma re-seleção, geração após geração, com intercruzamento entre os tipos
selecionados, para obter a recombinação gênica, de modo que se pode elevar a
freqüência de alelos favoráveis e manter a endogamia a baixo nível, a ponto de
assegurar um alto grau de variabilidade genética (Pinto, 1995). Com este método,
a cada ciclo de seleção recorrente ocorre uma maior concentração de alelos
favoráveis nas populações trabalhadas, com o conseqüente aumento da média
populacional.
2.4.1- Seleção recorrente recíproca:
A seleção recorrente recíproca, proposta por Comstock e Robinson (1948),
visa à melhoria simultânea de duas populações. Estas populações devem ser
geneticamente distantes e de elevado potencial agronômico.
Com a seleção recorrente recíproca, teoricamente, se tira vantagem tanto
dos efeitos aditivos por meio da concentração dos alelos favoráveis em ambas as
populações, bem como dos desvios de dominância, uma vez que se mantém a
distância entre as populações, permitindo explorar o fenômeno da heterose por
meio do cruzamento entre as populações e/ou de linhagens oriundas das mesmas
(Santos, 2003).
Barth Pinto (1995) cita que é um método bastante apropriado à extração
de linhagens visando à formação de híbridos, pois A e B tornam-se cada vez mais
produtivos ‘per se’ e em cruzamentos entre si. Ao mesmo tempo, os cruzamentos
de linhagens extraídas de A e B tornam-se cada vez mais heteróticos à medida
que aumenta o número de ciclos de seleção.
2.4.2- Seleção recorrente recíproca em milho:
Dentre os métodos de melhoramento aplicáveis à cultura do milho,
merece destaque o procedimento denominado seleção recorrente recíproca de
famílias de irmãos completos, proposto por Hallauer e Ebehart (1970). Esta
metodologia permite, ao mesmo tempo, assegurar ganhos genéticos diretos (nas
12
populações per si) e indiretos (nas populações em cruzamento). Tal método
consiste em se cruzar plantas S
0
aos pares (plantas da população A com plantas
da população B), autofecundando-se simultaneamente os indivíduos
selecionados. Para tanto há necessidade de que as plantas selecionadas sejam
prolíficas.
Em milho, usualmente procede-se a autofecundação da segunda espiga
de cada uma das plantas. A primeira espiga (superior) de cada planta é
fecundada com pólen de outra planta (Paterniani, 1999). As sementes dessas
espigas correspondem às progênies de irmãos completos (A x B), que são
avaliados em ensaios de produtividade, os quais permitem identificar as
combinações (progênies) mais promissoras. Cada ciclo se completa quando as
progênies S
1
de cada população, correspondentes aos melhores cruzamentos,
são recombinadas em lote isolado, produzindo assim as populações melhoradas
A
1
e B
1
.
O método apresenta a vantagem de possibilitar o desenvolvimento
simultâneo de híbridos de linhagens, tornando-se então um método combinado de
múltiplos propósitos (Paterniani e Miranda Filho, 1987). Assim depois de
avaliadas as progênies de irmãos completos, as sementes S
1
correspondentes às
melhores progênies são plantadas, efetuando-se a autofecundação das plantas
envolvidas nos cruzamentos, gerando, após algumas gerações de
autofecundação, linhagens potenciais para híbridos de alta produtividade.
É fundamental que se escolham populações divergentes e
preferencialmente de grupos heteróticos distintos. No caso do milho, existem dois
grupos heteróticos, os denominados 'DENT' (Piranão) e 'FLINT' (CIMMYT), a
maioria dos híbridos de milho pertence a tais grupos heteróticos.
2.5- Marcadores moleculares:
Desde a descoberta da estrutura de dupla hélice do DNA por Watson e
Crick em 1953, as informações sobre tal molécula e as técnicas para sua
manipulação progrediram e continuam a progredir a uma velocidade sem
precedentes. A rapidez e o dinamismo com que as novas descobertas são
divulgadas garantem o acúmulo de informações em um período de tempo muito
13
curto, permitindo que metodologias que usam o DNA estejam em contínuo
aperfeiçoamento (Guimarães, 2003).
A tendência geral do melhoramento genético de plantas é a integração das
técnicas clássicas com aquelas mais modernas da biotecnologia, levando-se em
consideração as vantagens e limitações de cada uma delas (Lanza et al., 1997).
Os marcadores de DNA são ferramentas moleculares poderosas que por
atuarem diretamente em nível de DNA estão sendo aplicados cada vez mais nos
programas de melhoramento. Os marcadores moleculares são, portanto, isentos
da influência ambiental, são potencialmente ilimitados, independem da idade da
planta e são passíveis de utilização em uma série de procedimentos relacionados
ao melhoramento de plantas (Ferreira e Grattapaglia, 1998).
De uma maneira bem didática os marcadores moleculares podem ser
definidos como características de DNA que diferenciam dois ou mais indivíduos, e
são herdados geneticamente (Milach, 1998). Porém, Ferreira e Grattapaglia
(1998), em um conceito mais clássico, definem marcador molecular como
qualquer fenótipo molecular oriundo de um gene expresso ou de um segmento
específico de DNA.
Existem diferentes classes de marcadores moleculares disponíveis para
serem aplicados no melhoramento genético vegetal. De acordo com Reddy et al.
(2002), os marcadores moleculares mais utilizados atualmente são os baseados
na reação da polimerase em cadeia (PCR), tais como o RAPD (Randon Amplifield
Polimorfism DNA), AFLP (Amplifield Fragments Lengths Polimorfism) e mais
recentemente os microssatélites (SSR), no entanto, as maiores limitações desses
métodos, respectivamente, são a baixa reprodutibilidade, o alto custo e a
necessidade do conhecimento prévio do genoma para o desenvolvimento de
‘primers’ específicos para que seja possível detectar tais polimorfismos.
Segundo Zietkiewicz et al. (1994), a técnica do ISSR (Seqüências Internas
Simples Repetidas) é um tipo de marcador molecular que supera essas limitações
vistas anteriormente e tem sido usada pela comunidade científica com diferentes
aplicações no melhoramento de plantas (estudos de diversidade genética,
filogenia, mapeamento genético, fingerprints, etc) em várias culturas (Kantety et
al, 1995; Bornet et al, 2001; Souza et al., 2005; Ajibade et al, 2000).
Os marcadores ISSR combinam, portanto, os benefícios da técnica de
AFLP e SSR com a universalidade do RAPD, são marcadores que possuem alta
14
reprodutibilidade devido ao uso de ‘primers’ mais longos aumentando o grau de
extringência da técnica (Reddy et al., 2002).
A técnica do ISSR é um método baseado em PCR, o qual envolve a
amplificação de segmentos de DNA presentes a uma distância amplificável entre
dois microssatélites idênticos orientados em direções opostas (Reddy et al.,
2002). Para tanto, são usados microssatélites longos, usualmente de 16 a 25 pb,
como ‘primers’ que são capazes de em uma única reação de PCR reconhecer
múltiplos loci no genoma para amplificar principalmente as seqüências inter –
microssatélites de diferentes tamanhos (Zietkiewicz et al. (1994).
Os microssatélites usados como ‘primers’ podem ser di, tri, tetra ou penta-
nucleotídeos, podendo ser não ancorados (Gupta et al. 1994; Meyer et al., 1993;
Wu et al., 1994) ou mais usualmente ancorados nas extremidades 3’ ou 5’ com 1
a 4 bases degeneradas.
Os ISSR comportam-se como marcadores dominantes e seguem o padrão
de herança mendeliana simples (Gupta et al., 1994).
De acordo com Reddy et al. (2002), as fontes de variabilidade e o nível de
polimorfismo obtido pelos marcadores ISSR são decorrentes dos seguintes
fatores: a) Elevada taxa de mutação das seqüências microssatélites, os quais são
alvos do anelamento do ‘primer’ empregado; b) Natureza do ‘primer’ utilizado, ou
seja, se os ‘primers’ possuem âncora ou não, se são degenerados ou não, sua
extensão e composição, entre outros fatores; c) O método de resolução utilizado,
isto é, gel desnaturante de poliacrilamida (PAGE) ou gel de agarose.
Em relação à fonte de variabilidade, é sabido que a taxa de mudança
evolucionária dentro dos microssatélites é considerada mais alta do que os outros
tipos de seqüência de DNA, o que aumenta então a probabilidade de se encontrar
polimorfismos nestas regiões (Reddy et al., 2002).
O número de polimorfismo também varia com a natureza do ‘primer’ (não-
ancorado, ancorado 3’ ou 5’) e também com a seqüência de ‘motifs’ do ‘primer’
empregado. Quando não ancorado, ou seja, somente os microssatélites são
usados como ‘primers’, estes tendem a deslizar dentro das unidades de repetição
durante a amplificação gerando ‘smears’ (arrastes). Este problema pode então ser
eliminado com o uso de ‘primers’ mais longos por meio do ancoramento com uma
ou até quatro bases degeneradas nas extremidades 3’ ou 5’, o que assegura o
anelamento mais exato diminuindo, assim a formação de ‘smears’.
15
Quando são usados ‘primers’ ancorados na extremidade 5’ o produto
amplificado inclui a seqüência do microssatélite, aumentando assim o tamanho do
fragmento amplificado e podendo gerar um maior número de polimorfismo. No
entanto, segundo Nagaoka & Ogihara (1997), os ‘primers’ ancorados na
extremidade 3’ geram um padrão de bandas mais nítido quando comparados com
os ancorados na extremidade 5’.
A técnica de ISSR tem sido usada com sucesso para estimar a existência
de diversidade genética em nível intra e interespecífico em diferentes culturas,
tais quais, arroz (Joshi et al., 2000), trigo (Nagaoka & Ogihara, 1997), milho
(Kantety et al., 1995), feijão (Ajibade et al., 2000), batata-doce (Huang & Sun,
2000) e muitos outros.
De acordo com Kantety et al. (1995), as vantagens desta técnica são: sua
alta freqüência de polimorfismo, rapidez, simplicidade e baixo custo.
2.5.1 – Marcadores moleculares na seleção recorrente em milho:
A escolha de genitores e o planejamento de cruzamentos constituem a
etapa inicial de um programa de melhoramento. Avaliações da diversidade
genética dos potenciais genitores por meio de marcadores moleculares são,
muitas vezes, correlacionadas com resposta heterótica, portanto, a escolha de
genitores mais divergentes pode aumentar a performance dos híbridos obtidos ou
simplesmente aumentar a chance de se obter diferentes combinações gênicas de
interesse.
Com o passar dos ciclos seletivos, é esperado que haja modificações no
valor de alguns parâmetros populacionais, tais como, médias, variabilidade
genética e correlações genéticas, dos caracteres de interesse. Espera-se que
essas alterações sejam proporcionais à intensidade de seleção aplicada.
Portanto, é preciso monitorar a variação desses parâmetros, pois a redução da
variabilidade genética pode reduzir a eficiência da seleção e comprometer o
programa de melhoramento (Bosco, 2002).
Considerando todas as aplicações da seleção assistida ou auxiliada pelos
marcadores moleculares é difícil imaginar uma cultura ou um programa de
16
melhoramento genético que não possa ser beneficiado com o uso de tal
tecnologia.
A diversidade genética também é empregada para escolha de genitores. O
milho é a espécie na qual ela foi mais empregada e o objetivo principal era
desenvolver um procedimento de predição de híbrido que eliminasse os testes de
milhares de híbridos simples no campo. Inicialmente em alguns estudos
utilizaram-se isoenzimas, quando se verificou a ineficiência do procedimento pela
baixa correlação com a produtividade dos híbridos (Pinto et al, 2003).
Com o advento dos marcadores de DNA, alguns resultados mostraram a
associação da produtividade de grãos de híbridos de milho com a diversidade
genética, no entanto, o valor preditivo dos marcadores não foi considerado
suficiente. Assim, pode-se inferir que associação da diversidade genética com a
variabilidade morfoagronômica pode ser útil na avaliação de genótipos, mas não é
suficiente para a escolha de genitores (Padilha, 2002).
As populações de milhos tropicais são, usualmente, originadas de
compostos com alta variabilidade genética, e na maioria das vezes, é difícil alocar
essas populações em grupos heteróticos bem definidos apenas pela avaliação
fenotípica. Desta forma, os marcadores moleculares têm sido muito úteis em
avaliações genéticas e, ainda, estão sendo muito utilizados para a identificação
de grupos heteróticos (Garcia, 2004).
Benchimol et al. (2000), a partir de distâncias genéticas baseadas em
RFLP, puderam avaliar, por meio de análise de agrupamento, linhagens de duas
populações de milho tropical e alocá-las em seus devidos grupos heteróticos.
2.6 - Características do milho braquítico
O caráter braquítico em milho foi inicialmente descrito por Kempton (1920),
que considerou como plantas braquíticas aquelas que apresentavam internódios
mais curtos, sem mudanças acentuadas no número e tamanho de outros órgãos.
O encurtamento dos internódios, associado à permanência da quantidade dos
mesmos, promove, nessas plantas, menores alturas de planta e de espiga
quando comparadas com as das plantas normais (Castiglioni, 1986).
17
Ainda, em comparação com o milho normal, tais plantas tendem a
apresentar maior diâmetro de colmo (Kempton, 1920; Anderson e Chow, 1963;
Leite e Paterniani, 1973), maior largura de folhas (Paterniani, 1973) e maior peso
de cem grãos (Castiglioni, 1986) e maior tolerância à seca, esta causada,
provavelmente, pelo maior desenvolvimento do sistema radicular (Campbell,
1965; Tregubenko e Nepomnjascij, 1969).
Estudos realizados por Lambert (1963) determinaram que o alelo br2 está
localizado no braço longo do cromossomo 1. Acredita-se que tal alelo, quando em
dose dupla, confere menor porte à planta em virtude de promover a formação de
um tipo diferente de giberelina, menos ativa na promoção do crescimento
(Galston e Davies, 1972).
O efeito principal do alelo braquítico é a redução no acamamento e no
quebramento das plantas, sendo tais plantas indicadas para regiões cujas
lavouras sofram ação de ventos fortes.
Quanto à produtividade, os trabalhos iniciais com milho braquítico
obtiveram menores produtividades quando comparados com os de milhos
normais (Leng, 1957, Campbell, 1965). As explicações, para isso, seriam
:recuperação incompleta do genótipo original após a incorporação do gene br2,
devido ao reduzido número de retrocruzamentos; pouca oportunidade de seleção
para capacidade geral de combinação na obtenção de híbridos; altura da planta e
maior ataque de roedores (Leng, 1957); além de experimentos plantados em
áreas onde a altura de planta não era problema sério associado a práticas
culturais ineficientes realizadas nos mesmos (Campbell, 1965).
18
Figura 2: Fabricação dos pães de milho na costa do Equador. Fonte: Benzoni,
1572.
19
3. TRABALHOS
3.1. PARÂMETROS E GANHOS GENÉTICOS ESTIMADOS NO 11º CICLO DE
SELEÇÃO RECORRENTE RECÍPROCA ENTRE FAMÍLIAS DE IRMÃOS
COMPLETOS EM MILHO (Zea mays L.)
3.1.1. RESUMO
Com a implementação do 11º ciclo de seleção recorrente recíproca em
famílias de irmãos completos de milho, este trabalho teve como objetivo estimar a
predição de ganhos, bem como avaliar as estimativas de parâmetros genéticos
destas famílias que foram obtidas pelo cruzamento entre as populações CIMMYT
e Piranão. Para tanto foram obtidas 242 famílias de irmãos completos, as quais
foram avaliadas no delineamento em látice simples com duas repetições em dois
ambientes distintos: Campos e Itaocara. A análise de variância revelou que a
população apresenta variabilidade genética significativa para dar continuidade ao
programa, e a ausência de significância da interação genótipo por ambiente para
a maioria das características avaliadas, sugere que há possibilidade de
recomendação simultânea de genótipos superiores para ambos os locais. De
acordo com os resultados das estimativas de parâmetros genéticos das
características morfoagronômicas, observou-se que o procedimento de seleção
20
apresenta grandes possibilidades de sucesso por apresentarem ampla
variabilidade genotípica com valores do coeficiente médio de herdabilidade (h
2
)
variando de 32,72 a 72,43% e índice de variação (Iv) com magnitudes superiores
à unidade. Em relação aos ganhos genéticos obtidos, o ganho genético predito
obtido neste ciclo, 11º ciclo de seleção, foi de 14,10%, Este valor está bem
próximo do encontrado no ciclo de seleção anterior (10º ciclo) e muito além dos
ganhos preditos citados na literatura, principalmente quando comparado com os
ganhos obtidos em outros programas de seleção recorrente. Portanto, os
resultados das estimações dos parâmetros genéticos e os ganhos genéticos
preditos, são indicativos de que as populações avaliadas dispõem de variabilidade
genética para as características avaliadas e, portanto, são promissores para a
obtenção de novos ciclos de seleção.
3.1.2. ABSTRACT
By using the introduction of the 11
th
reciprocal recurrent selection cycle in
corn full-sibs families, this work aimed to estimate the prediction of gains and to
evaluate the estimates of genetic parameters of such families, which were
obtained by crossing CIMMYT and Piranão populations. For such reason, 242 full-
sibs families were obtained and evaluated by using the simple Látice design with
two repetitions and two different places: Campos and Itaocara. The analysis of
variance unveiled that the population presents the significant genetic variability to
continue the program, and the absence of meaning in the interaction between the
genotype and the environment in the most evaluated characteristics, suggests that
there is possibility of simultaneous recommendation of superiors genotypes for
both places. According to the results of the genetic parameters estimates about
the morphoagronomic characteristics, it was observed that the selection procedure
presents big possibilities of success, because it presents a wide genotypic
variability with values of middle coefficient of heritability (h
2
) between 32.72 and
72.43 % and the variation index (Vi) with magnitude superiors to the unity. In
relation to the genetic gains, the predicted genetic gain was 14.10% and it was
obtained in the 11
th
selection cycle. This value will be close to the value found in
21
the previous cycle (10
th
cycle) and beyond the predicted gains mentioned in the
literature, mainly, when it is compared with the gains obtained in other programs of
recurrent selection. Therefore, the results of the estimates of the genetic
parameters and the predicted genetic gains are signs that the evaluated
populations present genetic variability for the evaluated characteristics and, they
are promising to obtain new selections cycle.
3.1.3. INTRODUÇÃO
As regiões Norte e Noroeste fluminense se caracterizam por apresentar
pequenos produtores rurais, no qual se vêem, na maioria das vezes, muito
dependentes da cultura da cana-de-açúcar e da pecuária.
Surge então a cultura do milho, a qual se coloca como uma boa alternativa
aos produtores da região por ser uma cultura que se adapta bem a regiões
quentes e de pouca pluviosidade, além de permitir aos produtores agregar valores
a aos subprodutos obtidos com esta cultura e aumentar assim, sua fonte de
renda.
Nesse contexto, justifica-se o desenvolvimento de um programa de
melhoramento voltado para a obtenção de variedades, que podem provocar
melhorias substanciais nos sistemas de produção dos pequenos e médios
produtores rurais, predominantes na região.
Para tanto, dentre os vários métodos de melhoramento, merece destaque a
Seleção Recorrente Recíproca, pois, com tal metodologia, pode-se tirar vantagem
tanto dos efeitos aditivos, por meio da concentração dos alelos favoráveis em
ambas as populações, bem como dos desvios de dominância, uma vez que se
mantém a distância entre as populações, permitindo explorar o fenômeno da
heterose por meio do cruzamento entre as populações e/ou de linhagens oriundas
das mesmas (Santos et al., 2007).
Muitos trabalhos têm reportado a efetividade da seleção recorrente nos
programas de melhoramento de milho, principalmente quando se considera a
característica produtividade (Rezende & Souza Júnior, 2000; Souza Júnior &
Pinto, 2000;
Tardin et al, 2007; Santos et al., 2007; Neto e Souza Junior, 2009)
22
Porém, com o avanço de gerações, é esperado que haja modificações no
valor de alguns parâmetros genéticos, tais como, média, variância genética,
herdabilidade e ainda nas correlações genéticas (Marquez-Sanchez & Hallauer,
1970).
Sendo assim, Gama et al (2003) ressaltam que além da caracterização
morfológica, é necessário que sejam estimados os parâmetros genéticos do
germoplasma. Portanto, vários estudos de estimativas de parâmetros genéticos já
foram realizados com diferentes tipos de populações de milho (Carvalho et al.,
2003; Gama et al. 2003; Gomes et al., 2004; Amorim e Souza, 2005; Neto e
Souza Junior, 2009; ).
Desenvolveu-se então este trabalho para determinar os parâmetros
genéticos das populações de milho CIMMYT e Piranão. Após onze ciclos de
seleção recorrente recíproca.
3.1.4. MATERIAL E MÉTODOS
3.1.4.1. Material genético
Uma etapa importante na seleção recorrente é a escolha de populações
de elevado potencial agronômico. Neste sentido, em se tratando de
melhoramento interpopulacional, duas populações pertencentes a grupos
heteróticos distintos foram definidas para utilização conforme a seguir
apresentadas:
Cimmyt: População oriunda da Universidade Federal de Viçosa,
pertencente ao grupo heterótico tipo ‘FLINT’. Esta população possui um gene
braquítico, sendo, portanto, de porte mais baixo.
Piranão: População também oriunda da Universidade Federal de Viçosa,
pertencente ao grupo heterótico tipo "DENT". Esta população também possui um
gene braquítico.
Ambas as populações já foram trabalhadas tanto no programa de
melhoramento da Universidade Federal de Viçosa (5 ciclos), em Viçosa - MG,
quanto na Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (6 ciclos) em
Campos dos Goytacazes - RJ.
23
3.1.4.2- Seleção Recorrente Recíproca:
A metodologia utilizada seguiu aproximadamente a descrita por Hallauer e
Miranda Filho (1987), conforme consta resumidamente a seguir:
3.1.4.2.1. Obtenção das famílias de irmãos completos e das autofecundações
O plantio das populações prolíficas para a obtenção das famílias de irmãos
completos e dos S
1
, foi realizado em Março de 2006, no Colégio Estadual
Agrícola Antônio Sarlo em Campos dos Goytacazes.
As populações foram plantadas em fileiras alternadas com uma
profundidade de 0,05 m e cada fileira continha 6,00 m de comprimento e
distanciadas em 1,00 m entre si, e cada planta dentro de cada fileira foi espaçada
por 0,40 m.
Aos trinta dias após a emergência foi realizado o desbaste, permanecendo
uma planta por cova. A adubação do plantio foi feita com 800Kg/ha de N-P-K da
formulação 04-14-08, e também aos 30 dias pós-plantio foi feita a adubação de
cobertura, utilizando 300 Kg/ha de Nitrogênio, na forma de sulfato de amônio 20-
0-20 e após 45 dias pós-plantio foi feita outra adubação com 260 Kg/ha também
na forma de sulfato de amônio, mas na formulação 20-0-0.
Para a obtenção das progênies os seguintes procedimentos foram
adotados: as espigas foram cobertas antes de soltar os estigmas com sacolas de
plástico próprias a este fim. Simultaneamente, os pendões foram cobertos de
forma que não ocorresse contaminação por pólen estranho. Este procedimento é
extremamente necessário, pois o pólen perde sua viabilidade após oito horas do
início de sua liberação; de modo que qualquer pólen viável que se encontre no
saco de papel do dia seguinte ao preparo só poderá ter sido proveniente do
pendão coberto.
Os cruzamentos foram feitos em plantas prolíficas, selecionadas dentro de
cada par de fileiras, de maneira que a primeira espiga (superior) foi produto de
autofecundação e a segunda espiga, produto de cruzamentos. As plantas de cada
fileira, em um total de quinze, foram numeradas para posterior identificação por
ocasião dos cruzamentos.
Para cada par de plantas foram feitas duas autofecundações e dois
cruzamentos, os quais foram recíprocos. Deste modo, foram obtidas 242 famílias
de irmãos completos e 484 progênies autofecundadas (S
1
). As sementes S
1
foram
24
armazenadas em câmera fria, e as famílias de irmãos completos foram usadas
para o ensaio de competição.
3.1.4.3. Avaliação das progênies de irmãos completos
As 242 famílias de irmãos completos foram plantadas em Outubro de 2006
e avaliadas em dois experimentos com 121 famílias cada experimento.
Cada experimento foi avaliado no delineamento em látice 11x11 com duas
repetições, em dois ambientes diferentes: Colégio Estadual Agrícola Antônio Sarlo
em Campos dos Goytacazes (Norte do Estado do Rio de Janeiro) e na Estação
Experimental da PESAGRO-RIO em Itaocara (Noroeste Fluminense).
Cada unidade experimental (famílias de irmãos completos) foi cultivada em
fileiras de 5,00 m de comprimento, espaçadas 1,00 m uma das outras e 0,20 m
entre plantas. Foram semeadas 50 sementes por fileira, sendo feito o desbaste
um mês após o plantio, deixando apenas 25 plantas por fileira. Todos os outros
tratos culturais foram seguidos de acordo com exigências da cultura.
Após o florescimento das plantas, foram avaliadas, em cada unidade
experimental, as seguintes características:
a) Altura de Planta (alp): altura média de seis plantas competitivas, medidas do
nível do solo até o nó de inserção da folha-bandeira em metros;
b) Altura de Espiga (ale): altura média das mesmas seis plantas competitivas,
medidas do nível do solo até a base da espiga superior no colmo, em metros;
c) ‘Stand’ (npl): número total de plantas no momento da colheita;
d) Plantas Quebradas (npq): número de plantas que se apresentaram quebradas,
abaixo da espiga superior, no momento da colheita;
e) Plantas Acamadas (npa): número de plantas que apresentaram ângulo de
inclinação superior a 45
0
com a vertical, no momento da colheita;
Após a colheita foram obtidos os dados das seguintes características:
f) Número de Espigas (nes): número total de espigas colhidas;
g) Número de Espigas Doentes (nd): número de espigas manifestando sintomas
de doença;
h) Peso de Espigas (pes): peso, em quilogramas, das espigas despalhadas;
i) Produtividade (prod): produtividade estimada com base no peso dos grãos
debulhados em quilogramas por metro de fileira.
25
3.1.4.4. Análise estatística
3.1.4.5. Análise de variância
As famílias foram submetidas a uma análise de variância conforme o
delineamento em látice simples de acordo com o modelo genético estatístico
proposto por Cochran & Cox (1957):
Y
ijkl
= µ + E
i
+ R/E
ij
+ B/R/E
ijk
+ G
l
+ GE
il
+ e
ijkl,
onde :
=
µ
média experimental;
=
i
E efeito fixo do i-ésimo ambiente;
R
j
= efeito da j-ésima repetição;
B/R
ijk
= efeito do k-ésimo bloco dentro da repetição j
;
G
l
= efeito do l-ésimo genótipo;
EG
il
=
efeito da interação do i-ésimo ambiente e do l-ésimo genótipo;
e
ijkl,
= erro experimental
No Quadro 1 é apresentado o esquema da análise de variância conjunta,
com as respectivas esperanças de quadrados médios, sendo que, com exceção
de ambientes, as demais fontes de variação foram consideradas aleatórias.
Quadro 1 – Análise de variância conjunta e esperança de quadrados médios
considerando o ambiente como sendo de efeito fixo e os demais aleatórios.
FV
GL QM E (QM)
1/
F
Ambiente (E) e – 1 QME
2
E
2
R
2
B
2
GE
2
rbggbσgσrbσ σ Φ++++
(QME+QMR)/
(QMB+QMGE)
Rep/E e(r – 1)
QMRep
2
R/E
2
gbσσ +
-
Bloco/Rep/E er (b – 1)
QMB
2
B
2
gσσ +
-
Genótipo g -1
QMG
2
G
2
rbeσσ +
QMG/QMR
GxE ( e – 1 )(g – 1)
QMGE
2
EG
2
rbσσ +
QMGE/ QMR
Resíduo e(b – 1) (g –
1)
QMR
2
σ
-
Total egr
e= número de ambientes; b = número de blocos; r = número de repetições; g =
número de genótipos.
26
3.1.4.6. Estimação dos parâmetros genéticos
De posse das esperanças dos quadrados médios, apresentados no Quadro
1, foram obtidas as estimativas dos componentes de variância:
Variância genotípica:
(
)
erQMRQMG
2
g
−=
σ
Variância fenotípica:
erQMGσ
ˆ
2
f
=
Herdabilidade com base na média das famílias:
2
f
2
g
2
σ
ˆ
σ
ˆ
h =
Coeficiente de variação genético:
= x)σ
ˆ
100.(%)CV
2
gg
Índice de variação:
(
)
egv
CVCV100(%)I
=
Em que: QMG = quadrado médio dos genótipos;
QMR = quadrado médio do resíduo;
r = repetição;
e = ambiente.
Estimaram-se os ganhos de seleção direta para a característica
produtividade (
dx
GS ) e os ganhos para as características afetadas pela seleção
direta em produtividade, através do sistema adotado por Falconer (1987): GS =
DS
x
. h
2
, sendo: DS
x
= diferencial de seleção e
2
x
h
= coeficiente de herdabilidade.
3.1.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores dos quadrados médios para as fontes de variação utilizados na
análise conjunta estão apresentados no Quadro 2.
De acordo com a classificação de Scapim et al. (1995), a qual foi elaborada
levando-se em consideração a cultura estudada, o milho, e a natureza das
27
características avaliadas, os coeficientes de variação da maioria dos caracteres
foram considerados médios (Quadro 2).
Quadro 2: Quadrados médios para as características das famílias de irmãos
completos do experimento 1 e 2 avaliadas no delineamento em látice
EXPERIMENTO 1
FV
Caract
/1
Ambiente (E)
Rep/E Bloco/Rep/E
Genótipo
(G)
G*E Resíduo
CV(%)
Prod
32,3202626**
1182754,9 1,6357042
ns
24,481629**
1,220628
ns
931491
20,24
Alp
4,89355746**
0,26381535
0,11834866**
0,06881039*
0,0221440
n
s
0,0169376
5,95
Ale
6,82595550**
0,02313302
0,07930502**
0,05498536*
*
0,0147409
n
s
0,0128861
8,41
Npl
39,9327520
**
24,753124 7,976694**
7,994755** 7,59869
*
6,943096
12,56
Npq
38,926198**
18,479478 16,797310
*
11,509075*
7,605481
*
5,837203
60,10
Npac
31,986128**
24,250802 21,495438*
9,927845
ns
8,91597
*
7,441653
71,80
Nes
36,9143974**
109,992044
26,372069
ns
40,016599*
20,778865
**
15,28254
15,95
Ned
58,7142166**
6,0678610 2,344339
ns
3,4374928
ns
1,687296
ns
2,007996
74,65
Pes
10,1782584**
442090,4 5,445151
ns
7,912305* 3,955966
ns
30,92165
19,66
EXPERIMENTO 2
Caract
/1
Ambiente (E)
Rep/E Bloco/Rep/E
Genótipo (G)
G*E Resíduo
CV(%)
Prod
42,9748149**
2280380,6 1,769637
ns
16,399780**
1,136791
ns
870397 19,50
Alp
7,8413704**
0,06771966
0,11258592*
0,03981484
ns
0,012506
ns
0.0121515
4,90
Ale
4,77162011**
0,01023387
0,04492025*
0,03348362
ns
0,009717
ns
0,0109482
7,50
Npl
23,5686014**
16,228729 15,057264* 13,359426* 7,350281
*
6,374103
11,95
Npq
50,1003480**
11,818394 17,762131* 10,339295
*
9,020669
*
7,147560
58,48
Npac
34,308407**
7,758311 38,087192* 13,536406
*
13,517978
*
8,190621
72,13
Nes
48,4562512**
3,812065 19,875381
ns
33,656869* 19,754821
*
18,76218
17,93
Ned
0,2167003
ns
49,0344368
2,6959180
ns
3,6068473
ns
2,6692827
ns
2,044619
69,02
Pes
13,4667896**
698637,0 590335,3
ns
534367,6* 368750,7
ns
299978,8
19,31
1/
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Ale = altura de espiga; Npl = número de plantas;
Npq = número de plantas quebradas; Npac = número de plantas acamadas; Nes = número de
espigas; Ned = número de espigas doentes e Pes = peso de espiga
*,** Significativo a 5% e 1% de probabilidade pelo teste F, respectivamente.
ns
Não significativo.
Porém, as características número de plantas quebradas (npq), número de
plantas acamadas (npa) e número de espigas doentes (ned), apresentaram
valores de coeficiente de variação muito altos em ambos os experimentos, o que
28
é explicado pelo fato destas características terem uma distribuição binomial
(Quadro 2).
Daros et al. (2004), Freitas Junior (2005), Santos et al. (2008) ao avaliar
famílias de irmãos completos e S
1
em milho pipoca também encontraram valores
considerados altos e muito altos de coeficiente de variação para estas mesmas
características.
Segundo Coimbra (2000), os valores elevados dos coeficientes de variação
para essas características estão de acordo com os encontrados na literatura para
milho comum. O que indica que para essas características há a necessidade de
um rigoroso controle experimental nas avaliações em campo.
Ainda pela análise de variância (Quadro 2), nota-se que o efeito de
ambiente proporcionou diferenças significativas entre as famílias de irmãos
completos.
Constataram-se ainda diferenças significativas pelo teste F entre os
genótipos para as características mais importantes (produtividade (prod); número
de plantas (npl); número de espigas doentes (nes) e peso de espigas (pes),
indicando a presença de variabilidade genética entre os genótipos, o que é de
fundamental importância para obtenção de ganhos genéticos em programas de
melhoramento.
Apenas as características número de plantas quebradas (npq), acamadas
(npac) e número de espigas doentes (ned) não apresentaram significância pelo
teste F, o que pode estar indicando uma reduzida variabilidade genética para
essas características, o que revela uma maior homogeneidade para tais
características nas populações CIMMYT e Piranão, o que condiz com as
expectativas deste programa de melhoramento, pois tais populações já foram
submetidas a 10 ciclos de seleção, e na etapa de seleção, esses caracteres, não
são prioritários.
A análise da interação genótipo por ambiente (Quadro 2) revelou ausência
de significância para a maioria das características, indicando, assim, um
comportamento similar desses genótipos nos dois ambientes. Isto sugere que há
possibilidade de recomendação simultânea de genótipos superiores para ambos
os locais, facilitando assim a recomendação dos híbridos, pois um único programa
de seleção recorrente recíproca para o Norte e Noroeste Fluminense poderá
29
promover o acúmulo de alelos favoráveis na população em seleção, o que implica
em economia de tempo, esforço e recurso.
A presença de valor significativo, na interação genótipo x ambiente para
estas características, evidencia que as famílias estudadas não mantiveram a
mesma equivalência para tais características nas duas localidades, indicando que
as melhores famílias em um local podem não sê-las em outro.
Resultados de interações significativas entre o genótipo e o ambiente para
estas e demais características, inclusive peso de grãos, considerada como a mais
importante, por representar a produtividade das famílias, também foi encontrado
por Ferrão (1985), Daros et al. (2004), Santos et al. (2008), Tardin et al. (2007),
entre outros.
Os resultados das estimações dos parâmetros genéticos e os elevados
ganhos genéticos preditos, são indicativos de que as famílias de irmãos
completos dispõem de variabilidade genética para as características e, portanto,
são promissores para o avanço dos ciclos (Quadro 3).
Situação contrária a esta foi encontrada por Santos et al. (2007), quando
comparando o ciclo zero e o ciclo três de seleção recorrente recíproca em famílias
de irmãos germanos de milho, gerados pelo intercruzamento das populações IG-1
e IG-2 do departamento de genética da ESALQ/USP verificaram significativas
reduções nas estimativas das variâncias genéticas e coeficientes de herdabilidade
para quase todos os caracteres avaliados (produtividade, altura de planta e de
espiga e prolificidade).
Nota-se que apenas as características número de plantas, número de
plantas quebradas e número de plantas acamadas obtiveram baixa herdabilidade.
Os demais caracteres apresentaram herdabilidade mediana a alta entre 42 e
72%.
Os valores das estimativas dos índices de variação foram satisfatórios para
todas as características. Tal parâmetro contribui para indicar a presença de
variabilidade genética suficiente na população em estudo e contribui para a
tomada de decisão quanto ao método de melhoramento a ser utilizado no
programa em questão.
30
Quadro 3: Estimativas referentes às variâncias genotípica (
2
g
σ
), fenotípica (
2
f
σ
) e
da interação genótipo por ambiente (
2
g
σ
e
), coeficiente de herdabilidade (h
2
),
coeficientes de variação genética (CV
g
), índice de variação (Iv), as médias de
cada característica e seus respectivos ganhos genéticos com pressão de seleção
de 20% em cada experimento.
EXPERIMENTO 1
Parâmetros genéticos
Caract.
1
2
g
σ
2
f
σ
2
g
σ
e
2
h
(%)
CV
g
(%)I
v
Média GS(%)
Prod
379167,98
612040,7
232872,7 61,95
12,92 63,83
4766 17,50
Alp
0,01 0,02 0,01
75,38
5,22 87,79
2,18 3,72
Ale
0,01
0,01
0,01
76,56
7,66 91,03
1,34 2,58
Npl
0,26
2,00 1,74
13,15
2,45 19,48
21,0 0,38
Npq
1,42 2,88 1,46
49,28
29,77 49,53
4,0 -5,75
Npac
0,62 2,48 1,86
25,04
20,75 28,90
3,8 3,14
Nes
6,18 10,00 3,82
61,81
16,27 102,03
15 9,10
Ned
0,36 0,86 0,50
41,59
31,46 42,15
1,90 -1,45
Pes
120503,50 197807,6 77304,13
60,92
6,14 31,22
5656 14,9
EXPERIMENTO 2
Caract.
1
2
g
σ
2
f
σ
2
g
σ
e
2
h
CV
g
(%)
(%)I
v
Média GS(%)
Prod
192395,25 409994,50 217599,2
46,93
9,16 46,96
4790 10,70
Alp
0,0069158 0,01 0,01
69,48
3,71 75,77
2,24 0,15
Ale
0,0056338 0,01
0,01
67,30
5,36 71,48
1,40 0,69
Npl
1,7463307 3,34 1,59
52,29
6,29 52,66
21 3,00
Npq
0,7979337 2,58 1,79
30,87
19,42 33,21
4,6 -0,70
Npac
1,3364462 3,38 2,05
39,49
28,90 40,07
4,0 2,23
Nes
3,7236722 8,41 4,69
44,25
8,04 44,84
24 5,80
Ned
0,3905570 0,90 0,51
43,31
29,76 43,12
2,0 -5,70
Pes
58597,2 133591,90 74994,70
43,86
4,27 22,11
5670 9,30
VALORES MÉDIOS DO EXPERIMENTO 1 e 2
Caract.
1
2
g
σ
2
f
σ
2
ga
σ
2
h
CV
g
(%)
(%)I
v
Média GS(%)
Prod
285781,61 511017,61 225236,0
54,44
11,04 55,40 4478,00
14,10
Alp
0,01 0,01 0,01
72,43
4,47 81,78 2,21
1,93
Ale
0,01 0,01 0,01
71,93
6,51 81,26 1,37
1,63
Npl
1,00 2,67 1,66
32,72
4,37 36,07 20,98
1,69
Continua...
31
Continua...
Caract.
1
2
g
σ
2
f
σ
2
ga
σ
2
h
CV
g
(%)
(%)I
v
Média GS(%)
Npq
1,11 2,73 1,62
40,08
24,59 41,37 4,30
-3,22
Npa
0,98 2,93 1,95
32,27
24,82 34,48 3,90
2,68
Nes
4,95 9,21 4,26
53,03
12,16 73,44 19,64
7,45
Ned
0,37 0,88 0,51
42,45
30,61 42,63 2,00
-3,57
Pes
89550,35 165699,76 76149,41
52,39
5,20 26,66 5663,00
12,10
1/
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Ale = altura de espiga; Npl = número de plantas;
Npq = número de plantas quebradas; Npa = número de plantas acamadas; Nes = número de
espigas; Ned = número de espigas doentes e Pes = peso de espiga.
Como observado no Quadro 3, para a característica produtividade (prod) o
ganho direto estimado foi de 14,10%. Este valor tem se mantido muito próximo
aos ganhos genéticos obtidos nos ciclos anteriores, os quais foram avaliados por
Tardin et al (2003) e Gabriel et al (2006), quando os autores encontraram 14,58 e
18,80% de ganhos estimados no oitavo e no décimo ciclo, respectivamente.
No entanto, no nono ciclo de seleção o ganho estimado foi de apenas
4,68%. Segundo Tardin et al (2007), esta diferença pode ser explicada pela
diferença na intensidade de seleção aplicada.entre os ciclos. Enquanto no atual
trabalho a intensidade de seleção foi de 40%, no oitavo ciclo esta foi de 23%.
Vale a ressalva que os valores negativos para ganhos estimados são de
interesse para o programa de melhoramento nas características em questão, visto
que estas características afetam negativamente a característica produtividade,
considerada a característica mais importante do programa.
Souza Jr. e Pinto (2000) obtiveram um ganho direto de 7,2% para a
característica produtividade com a seleção recorrente recíproca para famílias de
meios-irmãos. O número de famílias obtidas. Queiroz et al. (2007) encontraram
um ganho de 9% também trabalhando com seleção recorrente em milho.
Portanto, o ganho estimado neste ciclo tem se mostrado mais alto que os
ganhos citados na literatura, principalmente quando se considera o método de
seleção recorrente recíproca. Este diferencial pode ser explicado, como citado
anteriormente, pelos diferentes valores de pressão de seleção aplicados nas
populações e também pelo número de famílias obtidas e avaliadas no
experimento, pois se espera que quanto maior este número, maior será o ganho.
32
3.1.6. RESUMO E CONCLUSÕES
Com o avanço de gerações, é esperado que haja modificações no valor
dos parâmetros genéticos das populações em trabalho, tais como, média,
variância genética, herdabilidade entre outros.
A análise de variância revelou diferenças significativas entre os genótipos
para as características consideradas mais importantes, e, ainda, a interação
genótipo por ambiente revelou ausência de significância para a maioria das
características avaliadas, indicando, assim, um comportamento similar desses
genótipos nos dois ambientes estudados
.
Pelos resultados do presente trabalho, as seguintes conclusões foram
possíveis:
1 - Há variabilidade a ser explorada nos sucessivos ciclos de seleção
recorrente recíproca;
2 - A ausência de significância para a interação genótipos por ambiente
sugere que há possibilidade de recomendação simultânea de
genótipos superiores para ambos os locais;
3 - O ganho direto estimado para a característica produtividade foi de
14,10%.
4 - A seleção recorrente recíproca tem se mostrado um método efetivo
em proporcionar ganhos genéticos e assegurar, assim, o avanço de
gerações.
33
3.1.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Amorim , E. P.; Souza, J. C. de (2005) Híbridos de milho inter e intrapopulacionais
obtidos a partir de populações S
0
de híbridos simples comerciais. Bragantia,
Campinas, v.64, n.3, p.561-567.
Carvalho, H.W.L.;Guimarães, P. E. de O; Leal, M. L. da S.; et al. (2000) Avaliação
de progênies de meios-irmãos da população de milho CMS-453 no Nordeste
Brasileiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, V. 35, n. 8, p. 1577-1584.
Agosto 2000.
Carvalho, H.W.L , Leal, M. L. da S, Santos, M. X. et al. (2003).
Estimativas de
parâmetros genéticos na população de milho CPATC-3 em dois locais de Sergipe.
Pesquisa Agropecuária Brasileira., Brasília, v. 38, n. 1, p. 73-78.
Comstock, R.E.; Robinson, H. F. (1948) The components of genetic variance in
populations of biparental progenies and their use in estimating the average degree
of dominance. Biometrics. 4:254-266.
Daros, M.; Amaral Jr., A. T.; Pereira, M. G. (2002) Genetic gain for grains yield
and popping expansion in full-sib recurrent selection in popcorn. Crop Breending
and Applied Biotecnology. Vol.2, p 339 - 344.
Daros, M.; Amaral Jr, A. T.; Pereira, M.G; Santos, F.S.; Gabriel, A. P.C.; Scapim,
C. A.; Freitas Jr, S.P. and Silvério, L. (2004) Recurrent selection in inbred popcorn
families. Scientia. Agricola Vol 61, n 6, p 609 – 614, Nov/Dec 2004.
Embrapa (1993). Recomendações técnicas para o cultivo o milho, 204p
Freitas Jr, S.P. (2005) Capacidade combinatória em milho pipoca por meio de
dialelo circulante. Tese de Mestrado em Produtividade Vegetal. Campos dos
Goytacazes – RJ, CCTA-UENF, 117p.
34
Gama, E. E. G., Santos, M. X. dos, Ferrão R.G., Meireles W. F., Pacheco C. A. P.
. Parentoni, S. N., Guimarães P. E. O.(2003) Potencial genético de um sintético
de milho de grãos duros para formação de híbridos. Ciência Rural, v. 33, n. 4, jul-
ago.
Gomes, M. de S., Von Pinho R. , Ramalho, M. A.P. , Ferreira D. V. e Brito
A. H. de. (2004) Variabilidade genética em linhagens de milho nas características
relacionadas com a produtividade de silagem.
Pesquisa Agropecuária Brasileira
Brasília, v.39, n.9, p.879-885.
Hallauer, A. R.; Eberhart, S.A. (1970) Reciprocal full-sib selection. Crop Science,
10: 315-316.
Marquez-Sanchez, F.; Hallauer, A. R. (1970.) Influence of sample size on the
estimation of genetic variances in a synthetic variety of maize, I.grain yield. Crop
Science, v.10, n.4, p.357-361,
Neto F. P. L.; Souza Júnior C. L. de (2009) Number of recombinations and genetic
properties of a maize population undergoing recurrent. Scientia Agricola, v.66,
n.1, p.52-58, January/February.
Rezende GSP, Souza Jr CL (2000) A reciprocal recurrent selection procedure
outlined to integrate hybrid breeding programs in maize. J Genetics Breed 54:57–
66
Santos, F.S.; Amaral Júnior, A.T.; Freitas Júnior, S.P.; Rangel, R.M.; Scapim, C.A.
(2008) Genetic gain prediction of the third recurrent selection cycle in a popcorn
population. Acta Scientiarum. Agronomy, v. 30, p. 651-65.
Santos M. F.;T. Câmara M. M; Moro G. V; Costa E. F. N; Souza Jr C. L. de.
(2007)
Responses to selection and changes in combining ability after three cycles
of a modified reciprocal recurrent selection in maize.
Euphytica 157:185–194.
Scapim, C.A.; Carvalho, C.G.P.; Cruz, C.D. (1995) Uma proposta de classificação
dos coeficientes de variação para a cultura do milho. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, Brasília, 30 (5): 683-686.
35
Souza Jr CL, Pinto RMC (2000) Responses to a short-term reciprocal recurrent
selection procedure in maize. Maydica 45:21–28.
Tardin, F. D.; Pereira, M.G.; Gabriel, A.P.C.; Amaral Júnior, A.T; Filho, G. A. S.
Selection index and molecular markers in reciprocal recurrent selection in maize
Crop Breeding and Applied Biotechnology 7: 225-233, 2007
36
3.2. PREDIÇÃO DE GANHOS GENÉTICOS NO PROGRAMA DE SELEÇÃO
RECORRENTE RECÍPROCA DE MILHO
3.2.1. RESUMO
Como diferentes índices de seleção representam diferentes alternativas de
seleção e conseqüentemente ganhos, este trabalho teve como objetivo testar os
diferentes índices de acordo com os melhores ganhos preditos e praticar assim
seleção das famílias superiores. Foram avaliadas 242 famílias de irmãos
completos originadas do cruzamento entre as populações CIMMYT e Piranão, em
dois ambientes, Campos dos Goytacazes e Itaocara, no delineamento em látice.
Os índices de seleção empregados foram os de Smith e Hazel, Mulamba e Mock
e Williams. No entanto, o índice de Mulamba & Mock permitiu a predição de
ganhos que melhor responderam aos objetivos do programa, ou seja, um maior
ganho para produtividade 19,34% (experimento 1) e 9,44% (experimento 2),
considerada a característica de maior importância, e um ganho menor para as
características consideradas indesejáveis, como número de plantas quebradas,
acamadas, sendo, portanto, o índice eleito para selecionar as quarenta famílias
consideradas superiores.
37
3.2.2. ABSTRACT
As different selection indices represent different alternatives of selection
and, in addition, gains, this work aimed to test the different indices according to the
best predicted gains and to practice the selection of superior families. 242 full-sib
families generated by the crossing of the populations CIMMYT and Piranão were
evaluated in two places, Campos dos Goytacazes and Itaocara, using the Látice
design. The selection indices of Smith, Hazel, Mulamba & Mock and Williams
were used. However, the index of Mulamba & Mock permitted the predictions of
the gains that best answered to the program aims, in other words, a bigger gain to
the productivity 19.34% (experiment 1) and 9.44% (experiment 2), which is
considered the most important characteristic, and a smaller gain to characteristics
that are considered undesirable, such as the number of broken plants, lodged
plants and, thus, the elected index in order to select the forty families that are
considered superiors.
3.2.3. INTRODUÇÃO
De forma geral, no melhoramento genético do milho, duas alternativas
podem ser utilizadas em conjunto: a obtenção de populações melhoradas para a
consecução de variedades e a obtenção de linhagens para a formação de
híbridos. Neste aspecto, a utilização adequada de métodos de seleção está
diretamente vinculada ao aumento da freqüência de genes favoráveis na
população em melhoramento (Paterniani, 1980).
Considerando que os materiais genéticos realmente superiores são
aqueles que reúnem simultaneamente uma série de atributos favoráveis que
satisfaça as exigências do consumidor, o índice de seleção surge como um
supercaráter, estabelecido pela combinação linear de vários caracteres (Cruz e
Regazzi, 2001).
Segundo Cruz et al. (2004), os índices de seleção permitem obter valores
que quantificam o potencial genético de um indivíduo, com base em uma série de
38
características. Ademais, o uso de índices de seleção permite a identificação de
genótipos superiores em uma combinação de características consideradas no
índice, sendo, dessa forma, uma técnica útil, independente da existência ou não
de correlações entre os caracteres, e deveriam ser usados com mais freqüência
nos programas de melhoramento (Vilarinho 2003; Santos 2005).
Atualmente, existem vários métodos para obtenção desses índices: Smith e
Hazel, Willians, Pesek e Baker, Mulamba e Mock, dentre outros, mas, como
diferentes índices representam diferentes alternativas de seleção e
conseqüentemente de ganhos (Cruz et al., 2004), este trabalho teve como
objetivo testar os diferentes índices de seleção e predizer os ganhos devido à
seleção simultânea das famílias de irmãos completos, bem como selecionar as
melhores famílias para compor o 11º ciclo de seleção recorrente recíproca para
posterior obtenção de um milho híbrido interpopulacional.
3.2.4. MATERIAL E MÉTODOS
3.2.4.1. Material genético
Foram avaliadas 242 famílias de irmãos completos oriundas do cruzamento
entre as populações de milho pertencentes a dois grupos heteróticos distintos:
CIMMYT (grão duro) e Piranão (grão dentado). Tais populações possuem o alelo
braquítico e foram submetidas a dez ciclos de seleção recorrente recíproca.
3.2.4.2. Avaliação das progênies de irmãos completos
As famílias de irmãos completos foram plantadas em Outubro de 2006 e
avaliadas no delineamento em dois experimentos com 121 famílias em cada látice
simples 11 x 11 com duas repetições, em dois ambientes diferentes: Colégio
Estadual Agrícola Antônio Sarlo em Campos dos Goytacazes (Norte do Estado do
Rio de Janeiro) e na Estação Experimental da PESAGRO-RIO em Itaocara
(Noroeste Fluminense).
Cada unidade experimental (famílias de irmãos completos) foi cultivada em
fileiras de 5,00 m de comprimento, espaçadas 1,00 m uma das outras e 0,20 m
entre plantas. Foram semeadas 50 sementes por fileira, sendo feito o desbaste
39
um mês após o plantio, deixando apenas 25 plantas por fileira. Todos os outros
tratos culturais foram seguidos de acordo com exigências da cultura.
Após o florescimento das plantas, avaliaram-se as seguintes
características, em cada unidade experimental:
a) Altura de Planta (alp): altura média de seis plantas competitivas, medidas do
nível do solo até o nó de inserção da folha-bandeira em metros;
b) Altura de Espiga (ale): altura média das mesmas seis plantas competitivas,
medidas do nível do solo até o nó de inserção da espiga superior no colmo, em
metros;
c) Número de plantas (npl): número total de plantas no momento da colheita;
d) Plantas Quebradas (npq): número de plantas que se apresentaram quebradas,
abaixo da espiga superior, no momento da colheita;
e) Plantas Acamadas (npa): número de plantas que apresentaram ângulo de
inclinação superior a 45
0
com a vertical, no momento da colheita;
Após colheita foram obtidos os dados das seguintes características:
f) Número de Espigas (nes): número total de espigas colhidas;
g) Número de Espigas Doentes (nd): número de espigas manifestando sintomas
de doença;
h) Peso de Espigas (pes): peso, em quilogramas, das espigas despalhadas
e
i) Produtividade (prod): produtividade estimada com base no peso dos grãos
debulhados em quilogramas por metro de fileira.
A colheita foi realizada quatro meses após o plantio em fevereiro de 2007.
3.2.4.3. Análise estatística
3.2.4.3.1. Análise de variância
As estimativas de ganhos por seleção utilizando índices de seleção foram
consideradas com base na média da análise conjunta, ou seja, dos dois
ambientes estudados (Campos e Itaocara).
As características mensuradas foram submetidas a uma análise de
variância conforme o delineamento em látice simples de acordo com o modelo
genético estatístico proposto por Hallauer e Miranda Filho (1981):
40
Y
ijkl
= µ + E
i
+ R/E
ij
+ B/R/E
ijk
+ G
l
+ EG
il
+ e
ijkl,
onde :
=
µ
média experimental;
=
i
E efeito fixo do i-ésimo ambiente;
R
j
= efeito da j-ésima repetição;
B/R
ijk
= efeito do k-ésimo bloco dentro da repetição j
;
=
G
efeito do l-ésimo genótipo;
=
ijl
SEG/ efeito da interação de ambientes e genótipos;
=
ijkl
e erro experimental
No Quadro 1 é apresentado o esquema da análise de variância conjunta,
com as respectivas esperanças de quadrados médios, sendo que, com exceção
de ambiente, as demais fontes de variação foram consideradas aleatórias.
Quadro 1 – Análise de variância conjunta e as esperanças de quadrados médios
para as respectivas fontes de variação
FV
GL QM E (QM)
1/
F
Ambiente (E) e – 1 QME
2
R
2
B
2
GE
2
rbggbσgσrbσ σ
Φ
++++
(QME+QMR)/
(QMB+QMGE)
Rep/E e(r – 1)
QMRep
2
R/E
2
gbσσ +
-
Bloco/Rep/E er (b – 1)
QMB
2
B
2
gσσ +
-
Genótipo g -1
QMG
2
G
2
rbeσσ +
QMG/QMR
GxE (e – 1 )(g – 1)
QMGE
2
EG
2
rbσσ +
QMGE/ QMR
Resíduo e(b – 1) (g –
1)
QMR
2
σ
-
Total egr
e= número de ambientes; b = número de blocos; r = número de repetições; g =
número de genótipos.
41
3.2.4.4. Identificação das progênies superiores
Para a seleção das famílias superiores priorizou-se a seleção de famílias
mais produtivas e que possuíssem uma menor média de características
consideradas indesejáveis tais quais: número de plantas quebradas, número de
plantas acamadas e número de espigas doentes.
Devido ao alto número de famílias de irmãos completos (242 famílias)
foram montados dois experimentos em látice com 121 famílias em cada
experimento.
Assim, para a seleção das famílias superiores aplicou-se os diferentes
índices de seleção com uma pressão de seleção de 20%, ou seja, foram
selecionadas 20 famílias de irmãos completos, eleitas como sendo superiores
pelo índice de seleção em cada experimento, totalizando assim 40 famílias.
Foram utilizados os recursos computacionais do Programa GENES (Cruz,
2001) para as análises estatísticas.
Os diferentes índices de seleção testados se encontram relacionados
abaixo, bem como seus respectivos pesos para as características conforme pode
ser observado no quadro a seguir:
Quadro 2: Valores dos pesos atribuídos aos diferentes índices de seleção para
cada característica avaliada
Características Smith & Hazel Mulamba & Mock Willians
Prod
400400 400
2000 500
Alp
0 0 0
Ale
0 0 0
Npl
100 500 200
Npq
-100 -100 -100
Npa
-100 -100 -100
Nes
100 500 200
Ned
-100 -100 -100
Pes
100 500 200
1/
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Ale = altura de espiga; Npl = número de plantas;
Npq = número de plantas quebradas; Npa = número de pl
antas acamadas; Nes = número de
espigas; Ned = número de espigas doentes e Pes = peso de espiga.
42
3.2.4.5. Seleção Direta
Estimaram-se os ganhos de seleção direta para a característica
produtividade (
dx
GS ) e os ganhos para as características afetadas pela seleção
direta em produtividade, pelo sistema adotado por Falconer (1987): GS = DS
x
. h
2
,
sendo: DS
x
= diferencial de seleção e
2
x
h
= coeficiente de herdabilidade.
3.2.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Como pode ser observado no quadro 3, a análise de variância evidenciou a
existência de variabilidade genética para as variáveis e, por conseguinte, a
possibilidade de progresso genético com a seleção, principalmente para a
característica produtividade, considerada a de maior importância neste trabalho,
pois esta apresentou-se com efeito significativo para a fonte de variação genótipo
e um valor médio de herdabilidade (54,44%) (Quadro 3). Maiores comentários
sobre a análise de variância do Quadro 3 são apresentados no trabalho 1.
Após a aplicação dos três diferentes índices de seleção nas famílias de
irmãos completos, optou-se por trabalhar com índice de Mulamba & Mock, assim
sendo, das 242 famílias avaliadas, 40 foram selecionadas por meio deste índice,
sendo que 20 foram selecionadas no experimento 1 e as outras 20 selecionadas
no experimento 2, totalizando assim 40 famílias selecionadas.
Entre os índices testados, o índice de seleção de Mulamba & Mock
permitiu a predição de ganhos que melhor se adequaram aos objetivos do
programa, ou seja, um maior ganho para produtividade, considerada a
característica de maior importância, e um ganho menor para as características
consideradas indesejáveis ao programa, tais como número de plantas quebradas,
acamadas e espigas doentes, sendo, portanto, o índice eleito para selecionar as
quarenta famílias consideradas superiores (Quadro 4).
43
Quadro 3: Resumo da análise de variância e estimativas do coeficiente de
herdabilidade (h
2
) e do Coeficiente de variação (CV) da média dos experimentos 1
e 2 avaliados no 11º ciclo de seleção recorrente recíproca.
ANOVA
Carac
1
Prod Alp Ale Npl Npq Npa Nes Ned
Pes
FV
2
Genótipo
(G)
2044070,45**
0,05
ns
0,04
ns
10,68
**
10,92**
11,73**
36,84**
3,52*
662799,05*
*
E*G
1178710,05**
0,02
ns
0,01
ns
7,47*
8,31**
11,22**
20,27**
2,18*
382173,65
Resíduo
900944,00 0,01
0,01 6,66
6,49
7,82
17,02
2,03
304597,65
Mínimo
2737
1,73
0,98 16,5
0,30
0,25
17
0,12
3525
Média
4478,00 2,21
1,37 20,98
4,30
3,90 19,64 2,00
5663
Máximo
7041,5 2,58
1,72 25
10,5
9,6
35,5
5,25
8125
CV(%)
20,24 5,95
8,41 12,56
60,10
71,80
15,95
74,65
19,66
H
2
54,44 72,43
71,93 32,72
40,10
32,27
53,03 42,45
52,39
1
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Ale = altura de espiga; Npl = número de plantas;
Npq = núme
ro de plantas quebradas; Npa = número de plantas acamadas; Nes = número de
espigas; Ned = número de espigas doentes e Pes = peso de espiga.
2
Fontes de variação simplificada com seus respectivos valores de Quadrados Médios, CV(%) =
coeficiente de variação e H
2 =
Coeficiente de determinação genotípica.
*,** Significativo a 5% e 1% de probabilidade pelo teste F, respectivamente.
ns
Não significativo.
Daros et al. (2004), Cruz et al. (1993), Granate et al. (2002) e Tardin et al.
(2003), todos trabalhando com milho, mas com diferentes populações, também
empregaram índice de seleção para a seleção de suas progênies e obtiveram
sucesso em seus programas.
Queiroz et al (2007) afirmaram que o método de seleção recorrente
recíproca em famílias de meios-irmãos de milho aliado ao melhoramento
simultâneo para as características produtividade e quebramento do colmo foi
efetivo para melhorar a média de ambas as características, diminuindo assim o
acamamento e o quebramento do colmo.
Os valores dos ganhos genéticos preditos de cada característica para cada
índice aplicado se encontram no Quadro 4.
Como pode ser observado, haveria um ganho maior para a característica
produtividade e número de espigas considerando a seleção direta.
44
Quadro 4: Média original dos indivíduos selecionados, ganhos por seleção direta
e os ganhos fornecidos pelos diferentes índices de seleção em cada experimento
do látice simples 11 x 11.
EXPERIMENTO 1
GS(%)
Caracter.
1/
Xo
Direta Mul e Mock
Smith e Haz.
Willians
Prod
4766 17,46
16,34
12,66
17,46
Alp
2,18 3,72
2,02
1,70 3,45
Ale
1,34 2,58
3,0
4,3 2,60
Npl
20 0,38
0,63
0,12 0,31
Npq
4,00 -5,75
-9,39
5,16 -5,75
Npa
3,80 3,14
2,00
-0,38 2,82
Nes
15,30 9,07
9,32
7,80 9,20
Ned
1,90 -1,45
-2,53
5,01 -1,45
Pes
5656 14,87
15,14
10,27 14,91
EXPERIMENTO 2
GS(%)
Caracter.
1/
Xo
Direta Mul. E Mock
Smith e Haz.
Willians
Prod
4790 10,67
9,44
8,87 10,65
Alp
2,24 0,15
0,69
-0,11 0,16
Ale
1,40 0,69
1,89
0,49 0,96
Npl
210 3,01
4,00
5,00 3,26
Npq
4,50 -0,69
-1,70
-1,70 -0,36
Npa
4,00 2,23
3,18
12,15 2,73
Nes
24 5,80
6,17
2,74 5,71
Ned
2,10 -5,73
-6,78
-6,78 -5,73
Pes
5670 9,29
8,74
7,76 9,38
1/
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Ale = altura de espiga; Npl = número de
plantas; Npq = número de plantas quebradas; Npa = número de plantas acamadas; Nes =
número de espigas; Nd = número de espigas doentes e Pes = peso de espiga.
X
0
= média inicial; direta = ganho por seleção direta; Mul e Moch = índice de seleção de
mulamba e Moch; Smith e Haz = índice de seleção de Smith e Hazel e Willians = índice de
seleção de Williams.
No entanto, a seleção direta prioriza apenas uma característica e pode
fazer com que juntamente com esta característica, considerada a principal,
também haja ganho em características consideradas indesejáveis, tais quais
número de plantas quebradas, acamadas, espigas doentes entre outras.
45
Fazendo uma comparação entre o índice de Mulamba & Mock e a seleção
direta, por exemplo, pode-se observar tal fato, ou seja, o ganho predito para a
produtividade com a seleção direta é de, em média, 13,5%, já com o índice de
Mulamba & Mock este ganho é ligeiramente menor (12,5%), no entanto, quando
se observa as características número de plantas quebradas, número de plantas
acamadas e número de espigas doentes, o ganho para seleção direta é maior
para todas estas características, -3,59; 2,68 e -3,59, respectivamente. Estas
características, no entanto são consideradas indesejáveis, portanto, quanto menor
o ganho para o próximo ciclo de seleção, melhor será.
Para característica produtividade, considerada a mais importante, o ganho
foi, considerando a média dos dois experimentos, de 14%. Este mesmo ganho foi
obtido por Gabriel et al. (no prelo) quando na obtenção do 10º ciclo de seleção
recorrente recíproca, no entanto, o índice aplicado foi o índice de Smith & Hazel.
Porém, este valor está muito acima do ganho encontrado por Tardin et
al.(2007), no qual o ganho predito foi 4,68% na obtenção do 9º ciclo de seleção.
Tal fato pode ser explicado pelo efeito de uma maior manifestação da
heterose neste ciclo atual. Pois no 9º ciclo (ciclo anterior), pela primeira vez no
programa, foi aplicada, na etapa de seleção, a ferramenta dos marcadores
moleculares, justamente com objetivo de aumentar a distância genética das
famílias selecionadas, de forma que os progenitores que deram origem a este
ciclo e ao 10º ciclo foram superiores em suas características morfoagronômicas e
divergentes geneticamente, o que já pode estar favorecendo maiores valores de
ganhos genéticos.
Santos (1991), utilizando a seleção recorrente recíproca com famílias de
irmãos completos entre as variedades braquíticas de milho ‘Piranão’ e ‘Cimmyt’,
estimou um ganho de seleção de 7,66% para a característica peso de grãos. Tal
valor, comparado com o encontrado nesse trabalho, que utilizou populações
também oriundas das populações ‘Piranão’ e ‘Cimmyt’, demonstra a eficiência da
utilização do índice de seleção como instrumento eficaz na seleção simultânea de
características.
Outrossim, Daros et al. (2004) utilizaram o índice de Smith e Hazel em um
programa de seleção recorrente de famílias S
1
em milho pipoca e obtiveram
ganhos de 26,95% para produtividade e de 17,80% para capacidade de
expansão. Santos et al. (2008), trabalhando com seleção recorrente de meios-
46
irmãos em milho pipoca, basearam-se no índice de Mulamba e Mock, e
encontraram ganhos preditos de 7,16% para capacidade de expansão e 10,00%
de ganho para a característica produtividade.
Granate et al. (2002) concluíram que o uso do índice de seleção é
adequado porque permitiu a predição de ganhos simultâneos nas duas
características principais do seu trabalho: produtividade e capacidade de
expansão.
Segundo Vilarinho et al. (2003), o critério de seleção mais adequado para a
seleção das 60 famílias S
2
superiores baseou-se no índice de Mulamba e Mock
com pesos iguais para produtividade e CE.
O Quadro 5 traz as médias das famílias selecionadas para a obtenção do
próximo ciclo. As médias dos selecionados para cada característica foram
estimadas com base nos ganhos preditos de cada índice e também com base nos
ganhos da seleção direta.
Quadro 5: Média das 20 famílias de cada experimento selecionadas com os
diferentes índices de seleção.
EXPERIMENTO 1
X selecionados
Características
Direta Mul e Mock Smith e Haz. Willians
Prod
6013 5998 5650 5813
Alp
2,27 2,28 2,23 2,27
Ale
1,40 1,41 1,43 1,40
Npl
21 21 20 21
Npq
3,60
3,30
4,50 3,60
Npac
4,40
4,50
3,85
4,35
Nes
28 28 27 28
Ned
1,85
1,80
2,15
1,85
Pes
6984 6918 6560 6988
Continua...
47
Continua...
EXPERIMENTO 2
X selecionados
Características
Direta
Mul. e Mock
Smith e Haz. Willians
Prod
5770 5646 5589 5768
Alp
2,25 2,28 2,24 2,25
Ale
1,41 1,44 1,40 1,42
Npl
22 22 23 22
Npq
4,50
4,35
4,35
4,55
Npac
4,20
4,80
5,20
4,25
Nes
27 27 25 27
Ned
1,80
1,75
1,75
1,80
Pes
6748 6678 6554 6760
Prod = produtividade; Ale = altura de espiga; Npl = número de plantas; Npq = número de plantas
quebradas; Npac = número de plantas acamadas; Nes = número de espiga
s; Nd = número de
espigas doentes e Pes = peso de espiga x
0
= média inicial; direta = ganho por seleção direta; Mul.
e Moch = índice de seleção de Mulamba e Mock; Smith e Haz = índice de seleção de Smith e
Hazel e Williams = índice de seleção de Williams.
3.2.6. RESUMO E CONCLUSÕES
Considerando que os materiais genéticos realmente superiores são
aqueles que reúnem simultaneamente uma série de atributos favoráveis que
satisfaçam as exigências do consumidor, o índice de seleção surge como um
supercaráter, estabelecido pela combinação de vários caracteres.
Para tanto, das 242 famílias de irmãos completos avaliadas em látice em
dois ambientes, priorizou-se a seleção das 40 famílias mais produtivas e que
possuíssem uma menor média de características consideradas indesejáveis como
número de plantas quebradas, acamadas e número de espigas doentes.
O índice aplicado foi o de Mulamba & Mock, que entre os índices testados,
foi o que mais se adequou aos objetivos do programa, ou seja, os ganhos preditos
com o índice de seleção Mulamba & Mock foram superiores aos preditos com os
48
outros índices, para característica produtividade, considerada a mais importante,
o ganho foi de em média de 14 %.
Com base nesses resultados pode-se concluir que:
a) Os índices de seleção avaliados são eficientes na identificação de
famílias superiores constituindo, assim, uma ferramenta útil para
se obter ganhos simultâneos em duas ou mais características;
b) O índice de Mulamba & Mock é eficiente em predizer ganhos
genéticos satisfatórios em produtividade e nas demais
características, o que favorece a continuidade do programa de
melhoramento de milho na UENF com essas populações.
3.2.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Cruz, C.D. (1997) Programa GENES – Aplicativo computacional em genética e
estatística. Viçosa: UFV
Cruz, C. D. e Regazzi, A. J. (2001). Modelos biométricos aplicados ao
melhoramento genético. 2º edição. Viçosa: UFV. 390p.
Cruz, C. D.; Vencovsky, R.; Silva, S. O.; Tosello, G. A. (1993) Comparison of
gains from selection among corn progenies, based on different criteria. Revista
Brasileira de Genética, Ribeirão Preto, V. 16, n. 1, p. 79 – 89.
Daros, M.; Amaral Jr, A. T.; Pereira, M.G; Santos, F.S.; Gabriel, A. P.C.; Scapim,
C. A.; Freitas Jr, S.P. and Silvério, L. (2004) Recurrent selection in inbred popcorn
families. Scientia Agrícola. vol 61, n 6, p 609 – 614, Nov/Dec 2004.
Embrapa (1993). Recomendações técnicas para o cultivo o milho, 204p.
49
Granate, M. J.; Cruz, C. D.; Pacheco, C. A. P. (2002) Predição de ganho genético
com diferentes índices de seleção no milho pipoca CMS-43. Pesquisa
Agropecuária Brasileira, Brasília, V.37, n 7, p. 1001 – 1008, Jul. 2002.
Santos, N.T. (1991) Seleção recorrente recíproca entre as variedades braquíticas
de milho (Zea mays L.) ‘Piranão’ e ‘Çimmyt’, usando famílias de irmãos germanos
obtidas de plantas prolíficas. Viçosa: UFV, 76 p. Tese (Mestrado).
Santos, F.S.; Amaral Júnior, A.T.; Freitas Júnior, S.P.; Rangel, R.M.; Scapim, C.A.
Genetic gain prediction of the third recurrent selection cycle in a popcorn
population. Acta Scientiarum. Agronomy, v. 30, p. 651-655, 2008.
Tardin, F. D.; Pereira, M.G.; Gabriel, A.P.C.; Amaral Júnior, A.T; Filho, G. A. S.
Selection index and molecular markers in reciprocal recurrent selection in maize
Crop Breeding and Applied Biotechnology 7: 225-233, 2007
Vilarinho, A. A.; Viana, J.M.S.; Santos, J.F.; Câmara, T.M.M. (2003) Eficiência da
seleção de progênies S
1
e S
2
de milho pipoca, visando à produtividade de
linhagens. Bragantia, Campinas, v.62, n.1, p.9-17.
50
3.3. IDENTIFICAÇÃO DE GENÓTIPOS SUPERIORES MONITORADA POR
MARCADORES MOLECULARES NA SELEÇÃO RECORRENTE RECÍPROCA
3.3.1. RESUMO
Em um programa de melhoramento que utiliza a seleção recorrente
recíproca, visa-se explorar a heterose entre as populações, por isso é de grande
interesse que tais populações possuam, preservem ou, se possível, aumentem
sua distância genética. Assim, este trabalho priorizou, além da manutenção da
variabilidade genética entre e dentro das populações CIMMYT e Piranão, tentou-
se ainda distanciar geneticamente as populações, garantindo assim a longevidade
do programa de melhoramento. Para tanto, com base nos resultados do índice de
seleção de Mulamba & Mock, selecionou-se as 40 famílias de irmãos completos,
consideradas superiores em suas características morfoagronômicas, e recorreu-
se então a seus respectivos S
1
(autofecundações), os quais foram submetidos a
‘genotipagem’ via marcadores ISSR. Com um total de 13 “primers” de ISSR,
foram obtidos 140 fragmentos amplificados de DNA, sendo que deste total 114
marcas foram polimórficas e 26 monomórficas. Os locos ISSR também
identificaram genótipos contaminantes e foram efetivos na alocação das famílias
em seus devidos grupos heteróticos. Além disso, a aplicação dos marcadores na
etapa de seleção demonstrou o distanciamento entre as duas populações e ainda
foi possível concluir que as populações CIMMYT e Piranão, mesmo tendo sido
submetidas a 11 ciclos de seleção recorrente recíproca, ainda possuem
51
variabilidade genética intra e interpopulacional suficiente para a continuidade
deste programa de melhoramento genético
3.3.2. ABSTRACT
An improvement program that uses the reciprocal recurrent selection, it
aims to explore the heterosis among populations, because it is interesting that
such populations get, preserve or, if it is possible, increase their genetic distance.
Thus, this work prioritized the maintenance of genetic variability inside and
between the populations CIMMYT and Piranão and, it tried to distance genetically
the populations, assuring the longevity of the improvement program. Then, based
on the results of the selection index of Mulamba & Mock, 40 full-sib families were
selected, which presented superiors morphoagronomic characteristics, and turned
to their respective S1 (selfing), which were submitted to genotyping using ISSR
markers. Totalizing 13 ISSR primers, 140 amplified fragments of DNA were
obtained, but 114 marks were polymorphic marks and 26 were monomorphic. The
ISSR loci also identified contaminants and they were effectives in placing the
families in their respective heterotic groups. Moreover, the application of markers
during the selection stage showed the distance between the populations and, it
was possible to conclude that the population CIMMYT and Piranão, even after
they were submitted to 11 cycles of reciprocal recurrent selection, they still get
enough genetic variability intra- and interpopulation to continue the genetic
improvement program.
3.3.3. INTRODUÇÃO
O conhecimento da diversidade genética e da relação entre os materiais
usados em programas de melhoramento tem um forte impacto no
desenvolvimento de qualquer cultura vegetal (Hallauer et al., 1988).
52
As populações de milho tropical usadas nos programas de melhoramento
diferem das populações de milho da região temperada, principalmente pelo fato
das populações tropicais serem formadas por compostos com uma variabilidade
genética maior do que as populações de clima temperado (Lanza et al., 1997). No
entanto, é difícil alocar essas populações tropicais em grupos heteróticos bem
definidos baseando-se apenas nas características fenotípicas.
Segundo Bispo et al. (2009), a diversidade genética do germoplasma de
milho tropical ainda é pouco estudada, diferentemente dos grupos heteróticos dos
germoplasmas de clima temperado.
Considerando esta importância, após o desenvolvimento da técnica do
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms) na década de 80, os
marcadores moleculares foram identificados como uma poderosa ferramenta nos
programas de melhoramento, surgindo assim o melhoramento molecular
(Eathington et al., 2007).
Em estudos sobre o milho, os marcadores moleculares têm sido
empregados com maior freqüência na avaliação da divergência genética entre
linhagens e na determinação de grupos heteróticos (Guimarães et al., 2007).
Neste âmbito se destacam os trabalhos de Tardin et al., (2007); Barbosa et al.,
2003; Laborda et al., 2005; Lanza et al., 1997; Paterniani et al., 2008; Bruel et al.,
2006.
O presente trabalho faz parte do programa de melhoramento de milho da
UENF e visa melhorar simultaneamente as populações de milho “CIMMYT e
PIRANÃO”, por meio do método de seleção recorrente recíproca entre famílias de
irmãos completos.
Este método visa explorar tanto os efeitos aditivos, bem como os desvios
de dominância, favorecendo a heterose para a obtenção de híbridos e também a
extração de linhagens das populações em estudo Comstock e Robinson (1948).
No entanto, embora este método tenha como premissa manter a variabilidade
genética, é importante que se monitore o quanto há de variabilidade nas
populações trabalhadas e também nas famílias selecionadas (Neto & Souza
Junior, 2009).
Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a divergência genética,
via ISSR (Inter seqüência simples repetida), entre e dentro das populações de
milho CIMMYT e Piranão, as quais já foram submetidas a dez ciclos de
53
seleção. Assim, espera-se que os progenitores a serem recombinados sejam
superiores, portadores de maior freqüência de alelos favoráveis, e divergentes o
suficiente para a manutenção da variabilidade genética e maior exploração da
heterose durante a condução de cada ciclo de seleção.
3.3.4. MATERIAL E MÉTODOS
3.3.4.1. Material Genético
Com base nos resultados do índice de seleção de Mulamba & Mock, das
242 famílias de irmãos completos avaliadas no delineamento em látice simples
em dois ambientes, selecionou-se as 40 famílias, consideradas superiores em
suas características morfoagronômicas.
As famílias de irmãos completos foram obtidas pelo cruzamento entre as
populações de milho CIMMYT (grão duro) e Piranão (grão dentado), as quais se
encontram no 10º ciclo de seleção recorrente.
No entanto, das 40 famílias selecionadas de cada população, recorreu-se
às sementes dos seus respectivos S
1
, que se encontravam armazenados em
câmara fria, para submetê-los a ‘genotipagem’ via marcadores ISSR.
Os genótipos de número 1 a 42 pertencem à população Piranão, enquanto
que os genótipos de 43 a 84 pertencem à população CIMMYT.
3.3.4.2. Preparo das amostras para avaliação da diversidade genética
Para a análise da diversidade via marcadores de DNA, parte das sementes
S
1
em estoque foi plantada em vasos de 5 litros em casa de vegetação para
extração de DNA.
Foram coletadas pelo menos 10 plântulas de cada genótipo pertencentes a
grupos heteróticos distintos, totalizando 84 genótipos, sendo 42 genótipos
pertencentes à população CIMMYT e os outros 42 pertencentes à população
Piranão.
Em seguida as amostras foram maceradas em nitrogênio líquido e
acondicionadas em ultrafreezer (-86ºC) em tubos fechados com capacidade de 15
ml. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Melhoramento Genético Vegetal
54
do Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias da Universidade Estadual do
Norte Fluminense Darcy Ribeiro (LMGV/CCTA/UENF), em Campos dos
Goytacazes – RJ.
3.3.4.3. Extração do DNA
Aproximadamente 200mg de tecido macerado foram transferidos para
tubos de capacidade 1,5 ml e imersos em nitrogênio líquido. A extração de DNA
foi realizada de acordo com o protocolo “mini-prep” de Doyle e Doyle, 1990, com
modificações, como a adição de proteinase K no tampão de extração, na
concentração final de 0,125 mg/ml.
3.3.4.3.1. Quantificação do DNA
Para avaliação da concentração e da qualidade de DNA as amostras
foram avaliadas em gel de agarose 1,0% e foram coradas com brometo de etídio.
Como padrão foi utilizada amostra de DNA com concentração conhecida de DNA
de fago λ (10, 20, 30, 50 e 100ng).
As amostras de trabalho foram posteriormente padronizadas na
concentração de 5 ng.µl
-1
e mantidas a -20ºC.
3.3.4.4. Análise molecular via ISSR (Seqüências Internas Simples Repetidas)
Os procedimentos descritos foram realizados de acordo com a metodologia
sugerida por Zietkiewicz et al, (1994) com algumas modificações.
3.3.4.4.1. Seleção de primers
Foram realizados testes preliminares de amplificação para determinação
da melhor temperatura de anelamento ™ e maior nível de polimorfismo de 30
primers diferentes. No entanto, apenas 13 foram eleitos para serem aplicados na
população, por apresentarem maior número de polimorfismo e maior nitidez das
bandas.
Foram utilizados 5 primers dímeros, 6 trímeros e 2 tetrâmeros, como pode
ser observado na tabela 1 a seguir.
A amplitude de temperatura de anelamento, a qual variou de 45 a 55ºC, foi
testada no termociclador de gradiente Eppenddorf.
55
Quadro 1 – Primers ISSR utilizados e suas respectivas temperaturas de
anelamento (TM).
Primer nº Seqüência (5’ → 3’) TM (ºC)
Dímeros
1 (GA)
8
YC
50º
2 GC(GA)
8
50º
3 (AG)
8
YC 50º
4 (CT)
8
RC 45º
5 (CT)
8
TG 45º
Trímeros
6 (AGC)
5
GR 47º
7 (AGC)
5
AY 50º
8 (GAA)
6
50º
9 (GTG)
5
RG 55º
10 (GCT)
5
Y 55º
11 (CTC)
5
RC 50º
Tetrâmeros
12 (CAGA)
4
45º
13 GGGT(GGGGT)
2
G 54º
Y = C ou T ; R = A ou G
3.3.4.4.2. Condições da Reação da Polimerase em Cadeia (PCR):
Foram testadas diferentes condições de amplificação como diferentes
concentrações de primer, bem como número de ciclos e duração de cada etapa
dos ciclos.
No entanto, as concentrações adotadas para um volume final de 20µL
foram: 2 µL de Tampão 10X (500 mM KCl, 100mM Tris-HCl pH 8,4, 1% de Triton
X-100); 0,5 µM de primer (100 µM); 2mM de MgCl
2
; 100µM de cada dNTP; 0,6U
de Taq DNA polimerase; 1µL (5%) de DMSO e 2µL de DNA genômico (5ng/µL),
completando o volume final com água ultrapura.
Um controle negativo com omissão de DNA foi incluído em cada corrida
para verificar a ausência de contaminação
56
As reações de amplificação foram realizadas no termociclador gradiente
Eppendorf com o seguinte programa: Um ciclo de desnaturação inicial a 94 ºC por
4 minutos, seguido de 37 ciclos de amplificação de 94º por 1 minuto
(desnaturação), 46 a 50 ºC por 2 minutos (anelamento), 72 ºC por 2 minutos
(extensão), e uma extensão no último ciclo de 72 ºC por 7 minutos.
3.3.4.4.3. Eletroforese:
Os fragmentos de DNA foram separados por eletroforese horizontal em gel
de agarose 2,0% e tampão TAE 1X, a 70 volts por 3 horas e posteriormente
corados em brometo de etídio (0,5 mg/µL). O marcador Ladder de 100 pares de
bases foi utilizado para a determinação do tamanho dos fragmentos gerados.
Os géis foram fotodocumentados no sistema de revelação sob luz
ultravioleta no equipamento Mini Bis Pro (BioAmérica).
3.3.4.5. Análise dos dados
A partir da análise dos géis foi construída uma matriz binária, onde a
presença de bandas é indicada pelo número 1 e a ausência pelo número 0. Essa
matriz foi utilizada para calcular a matriz de dissimilaridade, considerando o
complemento aritmético do índice de Jaccard, e, a partir desta matriz, obteve-se o
agrupamento de UPGMA.
A análise dos dados foi realizada pelo programa Genes e pelo programa R.
3.3.4.6. Recombinação das progênies selecionadas
Os 40 genótipos de cada população, identificados como superiores na
etapa de avaliação morfoagronômica foram plantados em linhas individuais de 6
metros de comprimento, espaçadas de 1 m uma da outra, com 15 plantas, dentro
da linha, distanciadas em 0,4 m entre si. Todos os tratos culturais foram
realizados conforme a necessidade da cultura (Facelli e Dourado Neto, 2000).
Dos 40 genótipos S
1
, de cada população, 15 foram eliminados e os 25
restantes foram utilizados para recombinação e formação do 12º ciclo das
populações Cimmyt e Piranão. Tal seleção procedeu-se de forma a maximizar a
variabilidade genética nas populações trabalhadas e tentando manter, e até
mesmo ampliar, a distância genética entre as mesmas. Na escolha daqueles
genótipos que deveriam ser mantidos, e então recombinados, e daqueles que
57
deveriam ser eliminados, levou-se em consideração diversos fatores, podendo
citar em nível crescente de importância:
1
o
– Eliminação dos genótipos considerados como ‘contaminantes’, ou
seja, aqueles genótipos que pertencem à população CIMMYT, mas que se
agruparam com a população Piranão ou vice-versa;
2º – Eliminação de genótipos geneticamente próximos, mantendo aqueles
cujas médias de produtividade de grãos foram superiores;
3º– Eliminação dos genótipos que se posicionaram muito próximos da
área de intercessão dos dois grupos heteróticos na dispersão gráfica.
4º - Eliminação dos Genótipos que tiveram problemas de germinação
gerando poucas plantas para serem utilizadas para recombinação;
Aos sessenta dias, em média, após o plantio, iniciou-se o processo de
recombinação em lotes isolados, das famílias selecionadas. De forma análoga à
obtenção das progênies, as espigas foram cobertas antes da emissão dos
estigmas, utilizando-se sacolas plásticas.
Havendo espigas aptas, os grãos de pólen de todos os pendões,
previamente preparados, eram colhidos e misturados para formarem assim, uma
única amostra. Essa amostra de grãos de pólen foi utilizada para polinizar todas
as espigas receptivas, com exceção daquelas cujas plantas ofereceram grãos de
pólen para compor a referida amostra, garantindo assim, que não ocorresse
autofecundação. Tal procedimento foi repetido por diversos dias, enquanto
existiram pendões liberando pólen e espigas aptas a serem fecundadas.
3.3.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com um total de 13 “primers” de ISSR, foram obtidos 140 fragmentos de
DNA, os quais variaram em tamanho de 110 a 2100 pares de base. Deste total
114 marcas foram polimórficas e 26 monomórficas. Essas marcas foram utilizadas
para a confecção de uma matriz de dados binários, a qual compôs uma matriz de
distâncias com base no Complemento Aritmético do Índice de Jaccard.
58
Os loci ISSR identificaram como genótipos mais distantes os de número 28
e 61, por apresentarem a maior distância, ou seja, 0,51111. Em contrapartida, os
genótipos 4 e 5 foram os mais similares, apresentando distância de 0,26286. O
que está de acordo com o esperado, pois os genótipos 28 e 61 pertencem a
populações diferentes, enquanto os genótipos 4 e 5 pertencem à mesma
população.
Quadro 2 – Número de marcas obtidas e tamanho dos fragmentos gerados pelos
diferentes ‘primers’ de ISSR.
‘PRIMER’ POLIMÓRFICAS MONOMÓRFICAS TAMANHO
(GA)
8
YC
8 2 280 – 900
GC(GA)
8
11 1 400 – 1100
(AG)
8
YC 9 1 350 – 950
(CT)
8
RC 14 1 280 – 2100
(CT)
8
TG 11 1 350 – 850
(AGC)
5
GR 10 3 200 – 700
(AGC)
5
AY 9 2 300 – 750
(GAA)
6
8 3 300 – 1300
(GTG)
5
RG 9 2 150 – 800
(GCT)
5
Y 9 2 250 – 1100
(CTC)
5
RC 6 3 350 – 1100
(CAGA)
4
6 1 400 – 1000
GGGT(GGGGT)
2
G 6 4 350 – 900
Na Figura 1, pode-se observar parte de um gel de agarose 2% obtido com
o ‘primer’ dímero GC(GA)
8
. É possível observar uma diferença no padrão de
marcas amplificadas entre as duas populações, o que contribui para demonstrar a
diferença entre os grupos heteróticos e evidenciar a distância genética entre as
duas populações, o que está diretamente relacionado à heterose.
59
Figura 1: Foto do gel de agarose 2% com o ‘primer’ GC(GA)
8
mostrando um
padrão diferente de amplificação entre as duas populações.
O diagrama de árvore contendo as famílias, gerado pelo método UPGMA,
(Figura 2), tomando-se por base, para a formação de grupos, mudanças abruptas
no diagrama mostrou nitidamente a formação de dois grandes grupos, separando
assim as populações CIMMYT e Piranão.
É clara também a formação de subgrupos dentro dos dois grandes grupos
formados, o que pode ser confirmado com o dendongrama individual das
populações CIMMYT e Piranão, (Figuras 3 e 4, respectivamente), tal fato
demonstra existência de variabilidade entre e dentro das populações, indicando
possibilidades de ganhos ‘per si’, por meio da seleção, bem como de ganhos pela
POPULAÇÃO PIRANÃO
POPULAÇÃO CIMMYT
60
exploração da heterose em um cruzamento interpopulacional ou entre linhagens
oriundas das distintas populações.
Esses resultados foram condizentes com os dados de Tardin et al. (2007) e
Gabriel (2006), em que utilizando a técnica de RAPD e AFLP, respectivamente,
para o estudo de divergência genética também entre famílias de irmãos
completos em milho, observaram variabilidade genética tanto entre quanto dentro
das populações.
Ainda em relação ao dendograma obtido na Figura 2, foi possível identificar
que os genótipos 25, 37, 42, 62, 76 e 77 aparecem como ‘contaminantes’,
definidos aqui como genótipos pertencentes a um dos grupos, mas que, no
entanto, agruparam-se no outro grupo heterótico, sabendo-se que os genótipos
de 1 a 42 são pertencentes ao grupo Piranão e os genótipos de 42 a 84 são
representantes do grupo CIMMYT.
Algumas hipóteses são levantadas para explicar a ocorrência desses
indivíduos considerados ‘contaminantes’: a planta originária da semente
autofecundada poderia já ser proveniente da outra população ocorrendo tal
infortúnio por uma mistura de sementes das duas populações; pólen da outra
população pode ter polinizado a planta pertencente à população que deu origem à
semente, porém a análise molecular a identificou como mais próxima
geneticamente da população paterna; ou as populações mesmo sendo
consideradas de grupos heteróticos distintos possuem uma sobreposição, ou
seja, descendentes semelhantes, como um ponto de interseção de dois
conjuntos.
61
Figura 2: Dendrograma dos 84 genótipos S
1
obtido pelo método de UPGMA no
Programa R. Os genótipos de 1 a 42 são do grupo Piranão e os genótipos de 43 a 84
pertencem ao grupo CIMMYT.
62
Figura 3: Dendrograma da população Piranão obtido pelo método de UPGMA.
63
Figura 4: Dendrograma da população CIMMYT obtido pelo método de UPGMA.
64
A identificação de indivíduos considerados ‘contaminantes’ é importante
porque indica quais genótipos devem ser eliminados da etapa de recombinação,
para que seja garantida a distância genética entre as populações, fator de grande
importância quando se deseja explorar a heterose.
Com a análise molecular tentou-se maximizar a variabilidade genética
dentro dos grupos e ampliar a distância intergrupo, como pode ser observado nos
gráficos de dispersão (Figuras 05 e 06). Com base na dispersão gráfica foi
possível observar o distanciamento entre as duas populações após as devidas
eliminações.
Figura 5: Gráfico de dispersão, gerado pelo Programa R, das 84 famílias
genotipadas via ISSR. Genótipos em azul pertencem à população Piranão e em
vermelho à população CIMMYT.
Observando-se o gráfico 6 percebe-se que os marcadores aplicados na
etapa de seleção contribuíram para aumentar a distância entre as duas
populações, espera-se com isso, maximizar também a heterose nos híbridos
interpopulacionais e entre linhagens a serem derivadas de ambas populações.
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.0
0.1
0.2
0.3
x
y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
Distorção: 66.1363
Correlação entre dist. Originais e
estimadas: 0.488704
Estresse (%): 67.9969
65
Figura 6: Dispersão gráfica das 50 famílias selecionadas para a etapa de
recombinação. Genótipos em azul pertencem à população Piranão e em vermelho
à população CIMMYT.
Como citado antes, a partir do oitavo ciclo de seleção de seleção, iniciou-se
uma nova metodologia de seleção recorrente, que é a seleção recorrente
assistida por marcadores. Os marcadores aplicados até o momento foram o
RAPD, o AFLP e por último os ISSR
s
. Os resultados encontrados neste ciclo de
seleção estão condizentes com os ciclos anteriores, ou seja, Tardin et al. (2007) e
Gabriel (2003) e Gabriel (2006) trabalhando com marcadores RAPD e AFLP,
respectivamente, também encontraram divergência genética entre e dentro das
populações, bem como verificaram o distanciamento entre as populações.
No entanto, os primeiros autores encontraram 84 locos RAPD polimórficos,
já o segundo autor encontrou 85 locos de AFLP polimórficos, e no presente ciclo
foram obtidos 114 locos polimórficos de ISSR.
Estes resultados revelam que os marcadores ISSR têm um bom poder
discriminante e ainda revelam que os marcadores aplicados nos ciclos anteriores
foram efetivos em aumentar a variabilidade da população, aumentando o número
em locos polimórficos em ambas as populações. No entanto, para confirmar estas
hipóteses são necessários mais estudos, inclusive o estudo da divergência entre
os ciclos, antes e após, a aplicação dos marcadores.
66
3.3.6. RESUMO E CONCLUSÕES
Avaliações de diversidade genética dos potenciais genitores por meio de
marcadores moleculares são muitas vezes correlacionados com resposta
heterótica (Townsend et al., 2005). A escolha de genitores mais divergentes pode
aumentar a performance dos híbridos obtidos ou simplesmente aumentar a
chance de obter diferentes combinações gênicas de interesse (Pinto, 2002).
Portanto, conhecendo-se o nível de variabilidade genética da população e
sabendo-se quais os indivíduos mais distantes geneticamente, pode-se direcionar
os cruzamentos com maior exatidão, de modo que o objetivo do presente trabalho
foi avaliar a divergência genética, via ISSR, entre e dentro das populações de
milho CIMMYT e Piranão, as quais já foram submetidas a dez ciclos de Seleção
Recorrente Recíproca.
Para tanto, com bases nos resultados do índice de seleção de Smith e
Hazel, selecionou-se as 40 famílias de irmãos completos, consideradas
superiores em suas características morfoagronômicas, recorreu-se então, aos
seus respectivos S
1
, para submetê-los a ‘genotipagem’ via marcadores ISSR.
Com um total de 13 “primers” de ISSR, foram obtidos 140 fragmentos
amplificados de DNA, sendo que deste total 114 marcas foram polimórficas e 26
monomórficas.
Com base nos resultados foi possível concluir que:
a) As populações CIMMYT e Piranão, mesmo tendo sido submetidas a 10 ciclos
de seleção recorrente recíproca, ainda possuem variabilidade genética intra e
interpopulacional suficiente para a continuidade do programa Seleção Recorrente
Recíproca de milho;
b) O ISSR mostra-se uma técnica eficiente para estudos de diversidade e na
alocação dos genótipos nos seus devidos grupos heteróticos;
c) Por meio do marcador ISSR é possível identificar indivíduos considerados
‘contaminantes’;
67
3.3.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Amaral Júnior, A. T., Thébaut J.T.L (1999) Análise multivariada na avaliação de
diversidade em recursos genéticos vegetais. Campos dos Goytacazes:
CCTA-UENF, 55p.
Borém, A. (2001) Melhoramento de Plantas, 3º edição. Viçosa: UFV. 453 p.
Cruz, C.D. (1997) Programa GENES – Aplicativo computacional em genética e
estatística. Viçosa: UFV
Doyle, J.J. & Doyle, J.L. (1997) Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus,
v.12:13-15.
Fanceli, A. L.; Dourado Neto, D. (2000) Produtividade de milho. Guaíba:
Agropecuária, 360p.
Falconer, D.S. (1987) Introdução à genética quantitativa. Tradução: Silva, M.A,
Silva,J.C. Viçosa, MG: Impr. Univ., 279p.
Ferreira, M. E.; Grattapaglia, D. (1998) Introdução ao uso de marcadores
moleculares em análise genética . Brasília: Embrapa - CENARGEM, 3º
edição, 220p.
Gupta M, Chyisys, Romero-Severson J, Owen JL (1994) Amplification of DNA
markers from evolutionarily diverse genomes using single primers of simple
sequence repeats. Theorical Applied Genetics 89: 998–1006.
Hallauer, A. R. e Miranda, J.B. (1985) Quantitative Genetics in Mayze
Breending. 286p
Joshi, S.P., V.S. Gupta, R.K. Aggarwal, P.K. Ranjekar & D.S, (2000). Genetic
diversity and phylogenetic relationship as revealed by inter-simple sequence
68
repeat (ISSR) polymorphism in the genus Oryza. Theorical Applied Genetics
100: 1311–1320.
Kantety, R.V., X.P. Zeng, J.L. Bennetzen & B.E. Zehr, (1995). Assessmentof
genetic diversity in dent and popcorn (Zea mays L.)inbred lines using inter-simple
sequence repeat (ISSR) amplification. Molecular Breeding 1: 365–373.
Meyer, A.S. (2002) Comparação de coeficientes de similaridades usados em
análises de agrupamento com dados de marcadores moleculares dominantes.
Dissertação de Mestrado em Agronomia. Escola Superior de Agricultura Luiz
de Queiroz, Piracicaba – São Paulo. 106p.
Padilha, L. (2002) Marcadores moleculares semi-automatizados e determinação
da diversidade genética entre linhagens de milho tropical. Tese de Doutorado
Lavras: UFLA. 85p.
Pinto, R.M.C.; Carlini-Garcia, L.A.; Garcia, A. A. F.; Souja Jr, C.L. (2003)
Comparação entre diversidade genética molecular e capacidade específica de
combinação na alocação de linhagens S
3
de milho em grupos heteróticos. Anais
do 2º Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas. Porto Seguro, Bahia.
Reddy, M.P.; Sarla, N.; Siddiq, E.A. (2002) Inter simple sequence repeat (ISSR)
polymorphism and its application in plant breeding. Euphytica, 128: 9 – 17.
Santos, M. F., Aguiar, A. M., Filho, N. O. et al. (2003). Efeitos da seleção
recorrente recíproca em um programa de melhoramento de milho. Anais do 2º
Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas. Porto Seguro, Bahia.
Schwars, K.; Herz, M.; Huang, X.Q., Michalek, W.; Jahoor, A.; Wenzel, G.; Mohler,
V. (2000) Application of fluorescence-based semi-automated AFLP analysis en
barley and wheat. Tehorical and Applied Genetics, Berlin, V. 100, n.3 / 4, p.
545-551, Feb.2000.
69
Townsend, M. and Henning, J. A. (2005) Potential heterotic groups in hop as
determined by AFLP analysis. Crop Sci 45: 1901-1907. Aug. 2005.
Vieira, E. A.; De Carvalho, F.I.F.; De oliveira, A.C.; Benin, G.; et al. (2005)
Comparação entre medidas de distância genealógica, morfológica e molecular em
aveia em experimentos com e sem a aplicação de fungicida. Bragantia,
Campinas, V. 64, n1, p. 51-60, 2005.
Zietkiewicz E, Rajalski A, Labuda D (1994) Genome fingerprinting by simple
sequence repeat (SSR) – anchored polymerase chain reaction amplification.
Genomics 20:176–183.
70
3.4. DESEMPENHO AGRONÔMICO DE HÍBRIDOS DE MILHO
ORIUNDOS DE UM PROGRAMA DE SELEÇÃO RECORRENTE
RECÍPROCA
3.4.1. RESUMO
No intuito de melhorar as populações per se e, ao mesmo tempo, distanciá-
las geneticamente, estas populações podem ser submetidas a metodologias que
possibilitem identificar genótipos superiores – com base em seus caracteres
morfoagronômicos de interesse e destes ainda, selecionar os mais divergentes
entre e dentro das populações – possibilitando, assim, ganhos tanto na população
per se quanto em cruzamentos. Sendo assim, fazendo uso destas metodologias,
a UENF vem mantendo um programa de seleção recorrente recíproca assistida
por marcadores moleculares que se encontra no 11º ciclo. O uso dos marcadores
moleculares visa aumentar a eficiência do programa a longo prazo aumentando a
variabilidade genética da população e também potencializando a heterose para
obtenção de híbridos interpopulacionais e também híbridos de linhagens. No
entanto, os marcadores começaram a ser aplicados a partir do oitavo ciclo de
seleção, de modo que se tem três ciclos, aqui chamados de seleção recorrente
clássica, e três ciclos de seleção assistida por marcadores. O presente trabalho
apresenta uma avaliação do progresso genético dos diferentes híbridos
interpopulacionais obtidos ao longo dos diferentes ciclos de seleção recorrente
71
recíproca bem como avalia a contribuição dos marcadores moleculares na
produtividade destes híbridos e na capitalização da heterose. Para tanto, o
experimento foi avaliado no delineamento em blocos ao acaso em três locais com
cinco repetições e teve como tratamento as populações parentais, CIMMYT e
Piranão, nos diferentes ciclos de seleção (do 5º
ao 11 º ciclo), os respectivos
híbridos interpopulacionais, bem como as testemunhas. A análise de variância
demonstrou que os híbridos obtidos pelo programa estão bem próximos ou até
superiores às testemunhas já bem estabelecidas no mercado. Ademais, foi revelado
pela análise de regressão que há um aumento progressivo na produtividade entre os
diferentes ciclos de seleção de aproximadamente 338 kg/ha/ciclo, o que, além de
favorecer o valor comercial do híbrido, também beneficia o produtor que adquire tal
produto. Pode-se perceber também o incremento da heterose com os diferentes
ciclos, o que contribui para o aumento do vigor híbrido das plantas. Os ganhos
indiretos, nas populações em cruzamento são mais evidentes e mais constantes do
que os ganhos diretos nas populações ‘per se’ e por fim a seleção de genótipos
superiores auxiliada pelos marcadores se torna uma boa alternativa para aumentar
os ganhos genéticos, para dar longevidade aos programas de melhoramento, para
potencializar a heterose e para ajudar as populações a manterem suas propriedades
genéticas.
3.4.2. ABSTRACT
Aiming to improve each population isolated and, at the same time, to distance
them genetically, these populations can be submitted to methodologies that make
possible to identify superior genotypes – based on interesting morphoagronomic
characters and selecting the most divergent inside and between the populations –
and make possible to occur gains in each population and in crossing populations.
Thus, UENF has been managing a program of reciprocal recurrent selection assisted
by molecular markers that is in the 11
th
cycle. The use of molecular markers aims to
increase the efficiency of the program in long term, increasing the genetic variability
of the population and also, potentiate the heterosis in order to obtain interpopulation
hybrids and line hybrids too. However, the markers has started to be applied since
72
the eighth selection cycle, thus, there are three cycles named classic recurrent
selection, and three selection cycles assisted by markers. This work presents an
evaluation of the genetic progress of the different interpopulation hybrids obtained
during different cycles of reciprocal recurrent selection and, moreover, it evaluates
the contribution of molecular markers to the productivity of the hybrids and to the
capitalization of heterosis. Thus, the experiment was evaluated by the randomized
block design in three places with five repetitions and the parental populations,
CIMMYT and Piranão, the respective interpopulation hybrids and the experimental
control, were the treatment used in the different selection cycles (5
th
to 11
th
).The
analysis of variance showed that the hybrids obtained by the program are really close
or even superior to the experimental control that had already been established in the
market Moreover, the regression analysis revealed that there is a progressive
increase in productivity, about 338 kg/ha/cycle, among the different selection cycles,
what favors the hybrid commercial value and benefits the farmer that buy such
product. It is also possible to realize the increase of heterosis with the different
cycles, what contributed to increase the hybrid force of plants. The direct gains in the
populations under crossing are more obvious and constant than the direct gains in
the each one of the populations and, at last, the selection of superior genotypes
assisted by markers became a good alternative to increase the genetic gains, to give
longevity to the improvement programs, to potentiate the heterosis and to help the
populations to keep their genetic characteristics.
3.4.3. INTRODUÇÃO
Sabe-se que o incremento da produtividade envolve diversos fatores,
destacando-se, entre eles, a escolha correta de uma cultivar para exploração em
uma determinada região. Neste sentido, anualmente diversos híbridos de milho vêm
sendo lançados no mercado, havendo necessidade de avaliá-los em uma grande
amplitude de condições ambientais, visando identificar aqueles de maior potencial
produtivo nas condições ambientais da região (Cardoso et al. 2003).
Atualmente, estima-se que quase 60% da área brasileira plantada com milho
utiliza mais de 160 híbridos diferentes. A indústria sementeira do milho é muito
73
dinâmica, e a cada ano novas cultivares são recomendadas, tanto pela iniciativa
privada quanto pela pública.
Diante de tantas opções, a escolha certa sobre qual híbrido plantar é
fundamental para que o produtor obtenha alta produtividade e boa lucratividade. Por
isso, é importante verificar periodicamente o desempenho agronômico dos cultivares
recomendados para suas respectivas regiões.
Desde o ano 2000 a UENF mantém um programa de melhoramento de milho
com o método de Seleção Recorrente Recíproca, e este programa tem o objetivo de
liberar ao fim de cada ciclo (dois anos), híbridos interpopulacionais oriundos do
cruzamento entre as populações CIMMYT e Piranão. A cada ciclo estes híbridos
tendem a ser mais produtivos, no entanto, é preciso, avaliar o desempenho de tais
cultivares e averiguar, de fato, se os produtores rurais da região Norte e Noroeste
Fluminense estão realmente adquirindo híbridos mais produtivos e de melhor
qualidade.
O objetivo, portanto, deste trabalho é avaliar o progresso genético dos
diferentes híbridos intervarietais de milho oriundos de um programa de Seleção
Recorrente Recíproca em Famílias de Irmãos Completos, bem como avaliar a
efetividade dos marcadores moleculares como estratégia complementar para a
seleção de genótipos.
3.4.4 MATERIAL E MÉTODO
3.4.4 1. Material genético
As populações parentais CIMMYT e Piranão, as quais fazem parte do programa
de seleção recorrente recíproca, se encontram no 11º ciclo de seleção, e a cada
ciclo de seleção recorrente (dois anos) é liberado um híbrido interpopulacional.
Assim, os tratamentos avaliados foram os híbridos interpopulacionais do 5º ao 11º
ciclo, seus parentais, outros híbridos que fazem parte do banco de germoplasma da
UENF, bem como algumas testemunhas comerciais que se encontram disponíveis
no mercado, totalizando 33 tratamentos (Tabela 1).
74
Quadro 1: Relação das variedades, dos híbridos interpopulacionais e de seus
parentais, híbridos comerciais e suas respectivas características.
Genótipos Ciclo Grão Tipo do cultivar
C5
Normal Duro População do 5º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint” (CIMMYT)
C6 Normal Duro População do 6º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
C7 Normal Duro População do 7º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
C8 Normal Duro População do 8º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
C9 Normal Duro População do 9º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
C10 Normal Duro População do 10º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
C11 Normal Duro População do 11º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Flint”.
P5 Normal Dentado População do 5º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P6 Normal Dentado População do 6º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P7 Normal Dentado População do 7º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P8 Normal Dentado População do 8º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P9 Normal Dentado População do 9º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P10 Normal Dentado População do 10º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
P11 Normal Dentado População do 11º ciclo de SRRIC do
grupo heterótico “Dent”.
C5xP5 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre as
populações C5 e P5.
C6xP6 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre as
populações C6 e P6.
C7xP7 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre as
populações C7 e P7.
Continua ...
75
Continua...
C8xP8 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre as
populaçõesC8 e P8.
C9xP9 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre as
populações C9 e P9.
C10xP10 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre
populações C10 e P10.
C11xP11 Normal Semi-Duro Híbrido interpopulacional entre os
genótipos C11 e P11.
Composto
Braq.Piran/
CIMMYT
Normal Semi-Duro Compostoformado pelo intercruzamento
das populações C8 e P8
Composto
Braq.
Caboclo
Normal Semi-Duro Composto formado por ‘landraces’,
após a introgressão do gene br
2
.
Fortaleza x
C8
Normal Semi-Duro Híbrido simples
Caiano de
Alegre
Normal Duro Variedade de polinização aberta
Cravo br
2
Normal Duro Variedade de polinização aberta
Palha roxa Normal Dentado Variedade local – Muqui, ES
Fortaleza Normal Semi-Duro Variedade local – Muqui, ES
BR 106 Normal Semi-Duro Variedade de polinização aberta
Sol da
manhã
Precoce Duro Variedade de polinização aberta
Biomatrix Precoce Semi-Duro Híbrido Simples - Biomatrix
BR 206 Precoce Semi-Duro Híbrido Duplo – EMBRAPA
AG-1051 Precoce Dentado Híbrido Duplo - Monsanto
3.4.4.2. Delineamento experimental
O experimento foi avaliado no delineamento em blocos ao acaso em três
ambientes diferentes: Campos dos Goytacazes - Colégio Estadual Agrícola Antônio
Sarlo e Estação Experimental da PESAGRO-Rio e em Itaocara - Estação
Experimental da PESAGRO-RIO) com cinco repetições.
76
Cada unidade experimental foi constituída de uma fileira de 5 metros de
comprimento, espaçadas de 1 m entre fileiras, e 0,2 m entre covas.
3.4.4.3. Características avaliadas
Após o florescimento das plantas, foram avaliadas, em cada unidade
experimental, as seguintes características:
a) Produtividade – peso de grãos da fileira, convertido para kg/ha;
b) Altura de Planta: altura média de seis plantas competitivas, medidas do nível do
solo até o nó de inserção da folha-bandeira em metros;
c) Número de plantas: número total de plantas no momento da colheita;
d) Plantas Quebradas: número de plantas que se apresentaram quebradas, abaixo
da espiga superior, no momento da colheita;
e) Plantas Acamadas: número de plantas que apresentaram ângulo de inclinação
superior a 45
0
com a vertical, no momento da colheita;
f) Número de Espigas: número total de espigas colhidas;
g) Número de Espigas Doentes: número de espigas manifestando sintomas de
doença;
h) Peso de 100 grãos: peso, em gramas, de uma amostra de 100 grãos sadios, com
precisão de centésimos de gramas.
3.4.4.4. Análise estatística
3.4.4.4.1. Análise de variância
As características foram submetidas a uma análise de variância conjunta. O
modelo estatístico adotado foi o modelo genético estatístico proposto por Hallauer e
Miranda Filho (1987):
Y
ijkl
= µ + L
j
+ R/ L
ijk
+ G
l
+ LG
jl
+ e
ikl,
Onde:
=
µ
média experimental;
L
j
= efeito fixo do j-ésimo local;
R/ L
ik
= efeito da k-ésima repetição dentro da interação entre o j-ésimo local;
G
l
= efeito do l-ésimo genótipo;
77
GL
lj
= efeito da interação de local e genótipo e
e
ikl,
= erro experimental.
No Quadro 2 é representado o esquema da análise de variância, com as
respectivas esperanças de quadrados médios, adotando-se o modelo misto, com
efeito de genótipo e local fixos e os demais sendo aleatórios.
Quadro 2: Análise de variância com as devidas fontes de variação, os graus de
liberdade, as esperanças de quadrados médios e a estatística F, considerando o
efeito de ambiente como sendo fixo e os demais aleatórios.
FV
GL
QM
E (QM)
F
Bloco/Ambiente ae(r –1) QMB
2
σ
+ g
2
σ
B
-
Ambiente (E) e - 1 QME
2
σ
+ rg
θ
E
QMA/QMR
Genótipo (G) g - 1 QMG
2
σ
+ re
θ
G
QMG/QMR
Genótipo* Ambiente (GA) (g-1)(e – 1) QMGL
2
σ
+ r
2
σ
GE
QMGL/QMR
Resíduo ae(g – 1)(r – 1) QMR
2
σ
QMR
e= nº de ambientes; r = nº de repetições; g = número de genótipos.
3.4.4.2. Estimação dos parâmetros genéticos
As estimativas de parâmetros genéticos são importantes para identificar a
natureza da ação dos genes envolvidos no controle das características de interesse
(caracteres quantitativos).
De posse das esperanças dos quadrados médios, apresentados no Quadro 2,
foram obtidas as estimativas dos componentes de variância:
Variabilidade genotípica:
(
)
rlQMRQMG
2
g
−=
θ
Variância fenotípica:
2
σ
f
= QMG/rl
Coeficiente de Determinação Genotípica:
2
f
2
g
2
σ
ˆ
H
θ
=
Heterose: h(%) = F1 –MP x 100
MP
78
Em que: QMG = quadrado médio dos genótipos;
QMR = quadrado médio do resíduo;
QMGA = quadrado médio da interação genótipo e ano;
r = repetição;
l = locais;
F1 = híbrido interpopulacional;
MP = média dos parentais.
3.4.4.3. Estimação dos ganhos genéticos
Para avaliar o ganho genético dos híbridos dos diferentes ciclos de seleção,
bem como o ganho das populações per si para a característica produtividade (prod)
em kg/ha foi utilizada a seguinte fórmula para os ciclos de acordo com a metodologia
clássica: ∆G = (X
C8P8
– X
C5P5
)/3
e para a seleção assistida por marcadores utilizou-
se a fórmula ∆G = (X
C11P11
– X
C8P8
)/3
para o cálculo do ganho genético total a
fórmula aplicada foi ∆G = (X
C11P11
– X
C5P5
)/6, onde:
X
C5P5
= média do híbrido C
5
P
5
X
C8P8
= média do híbrido C
8
P
8
X
C11P11
=média do híbrido C
11
P
11
3.4.5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A média geral da produtividade de grãos foi de 4994 kg/ha, embora este valor
seja bem maior que a média do estado do Rio de Janeiro que é de 2444 kg/ha
(Conab, 2008), esta média está muito aquém do esperado, pois o ano agrícola
2008/2009 foi um ano com alto índice pluviométrico, o que pode ter afetado o
verdadeiro potencial dos materiais genéticos.
De maneira geral, o coeficiente de variação (CV) foi mediano, com exceção
para as características número de plantas quebradas (npq), acamadas (npac) e
espigas doentes (Ned), que assumiram os valores 75,60; 126,40 e 67,40%
respectivamente, mas no geral os valores de CV indicam um bom controle
experimental (Quadro 3).
79
O híbrido mais produtivo, AG-1051, com produtividade média de 6866 kg/ha
seguido dos híbridos C11xP11 (6440 kg/ha) e Fortaleza x C8 (6373 kg/ha), no
entanto, estes valores não diferem estatisticamente. O tratamento com menor
desempenho foi o Caiano de Alegre com produtividade média de 1933 kg/ha
(Quadro 3).
Quadro 3: Médias dos caracteres agronômicos dos 33 híbridos e variedades
avaliados na região Norte e Noroeste Fluminense.
Tratamento Média das características
Prod Alp Npl Npq Npac Nes Ned P100
C5
3093 1,77 22 2,00 1,20 22 6,00 27,63
C6 3973 1,92 22 2,50 1,26 21 4,33 26,62
C7 3271 1,83 20 5,00 1,60 21 3,26 28,73
C8 3973 1,81 22 6,50 0,93 25 3,60 28,80
C9 3586 1,80 21 4,20 1,20 23 4,53 26,58
C10 3706 1,77 22 3,01 1,40 24 4,66 27,13
C11 4200 1,83 23 3,06 0,80 25 4,73 27,84
P5 3720 1,90 23 2,00 0,40 22 3,93 31,47
P6 4200 2,01 23 1,86 1,40 26 4,26 33,20
P7 3433 1,77 22 1,33 0,46 23 3,33 32,74
P8 4306 1,88 23 3,13 1,73 27 5,20 31,81
P9 3746 1,84 22 1,60 1,13 26 4,53 29,40
P10 4666 2,00 23 2,13 1,06 31 3,40 30,60
P11 4586 1,96 23 3,45 1,53 30 2,80 29,00
C5xP5 3866 1,75 23 2,65 0,86 22 5,60 29,61
C6xP6 4733 1,98 22 2,60 1,73 25 3,80 28,17
C7xP7 4440 1,81 21 2,45 1,80 22 4,60 34,43
C8xP8 4986 1,96 23 3,53 1,66 27 3,60 29,96
C9xP9 5320 1,91 23 2,60 1,66 27 4,10 30,81
C10xP10 5173 1,94 24 2,20 2,33 28 3,40 29,63
C11xP11 6440 2,02 24 2,85 2,00 33 5,00 32,49
Continua...
80
Continua...
Composto
Braq.Piranão/CIMMYT
4640 1,85 25 2,85 1,33 27 4,80 31,67
Composto Braq.
Caboclo
3946 2,04 24 1,50 0,73 21 3,26 32,94
Fortaleza x C8 6373 2,20 25 1,25 0,60 27 2,40 32,19
CaianoAlegrebr
2
1933 1,61 22 2,00 0,26 16 1,85 28,27
Cravo br
2
3493 1,89 23 2,95 0,86 22 4,45 27,96
Palha roxa 4057 2,32 24 2,25 1,53 18 2,60 30,98
Fortaleza 4520 2,11 23 0,75 0,46 20 3,00 30,45
BR 106 5120 2,11 24 1,10 0,20 25 3,40 21,15
Sol da manhã 3640 1,65 23 1,50 0,33 21 3,40 29,17
Biomatrix 4780 1,67 24 0,33 0,00 22 2,60 29,89
BR 206 5920 1,78 24 0,60 0,26 23 2,26 27,75
AG-1051 6866 1,94 24 0,66 0,00 23 2,26 33,78
Média
4388 1,90 23 2,38 1,05 24 3,75 30
DMS (5%)
1406 0,23 3,12 2,50 1,85 5,40 3,50 5,40
CV(%)
22,89
9,00 9,60 75,60 126,40 15,71 67,40 12,90
H
2
93,61
91,70 70,94
86,72
96,90
99,23
95,91
97,78
1/
Prod = produtividade; Alp = altura de plantas; Npl = número de plantas; Npq = número de plantas
quebradas; Npac = número de plantas acamadas; Nes = número de espigas; Ned = número de
espigas doentes e P100 = peso de 100 grãos.
Média = média geral de cada carácter considerando os três locais;
CV (%) = coeficiente de variação de cada carácter considerando os três locais;
H
2
= coeficiente de determinação genotípica de cada carácter.
No Gráfico 1, é possível avaliar a diferença da produtividade média entre as
populações ‘per si’ e seus respectivos híbridos interpopulacionais, mostrando a
superioridade destes últimos e enfatizando a manifestação da heterose na
produtividade de híbridos. Os híbridos interpopulacionais tornam-se uma boa
alternativa para os produtores rurais porque sua semente é mais barata, pois seu
sistema de obtenção é mais simples e o tempo para sua obtenção é menor que o
tempo gasto para obtenção de híbridos provenientes de linhagens.
81
Gráfico 1: Relação da produtividade em kg/ha dos híbridos interpopulacionais e seus
genitores para os diferentes ciclos de seleção recorrente recíproca.
Produção dos híbridos
interpopulacionais e seus parentais
2500
3500
4500
5500
6500
C5
P5
C5P5
C6
P6
C6P6
C7
P7
C7P7
C8
P8
C8P8
C9
P9
C9P9
C10
P10
C10P10
C11
P11
C11P11
Híbridos e seus parentais
Produção (kg/ha)
O gráfico 2 mostra a heterose nos híbridos interpopulacionais. Observando-se
este gráfico pode-se confirmar a importância da heterose para obtenção de híbridos
mais produtivos, pois realizando uma comparação entre os gráficos 1 e 2 pode-se
observar que os ciclos que apresentaram um valor mais alto, em porcentagem, da
heterose (gráfico 3), também apresentaram uma maior média de produtividade em
kg/ha (gráfico 1). Esta relação fica ainda mais evidente se observado que o valor da
heterose no ciclo dez de seleção foi de 23,58%, enquanto que no ciclo nove e onze
foi de 42,15 e 46,60%, respectivamente. E no gráfico 1 também se observa um
pequeno decréscimo na média de produtividade no décimo ciclo de seleção (5173
kg/ha).
82
Gráfico 2: Valores da heterose em porcentagem por ciclo de seleção recorrente.
Valores de Heterose (%) para os híbridos
interpopulacionais
13,49
15,82
32,46
20,45
45,12
23,58
46,60
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
ciclo 5 ciclo 6 ciclo 7 ciclo 8 ciclo 9 ciclo 10 ciclo 11
Ciclos de seleção recorrente
Heterose
Gráfico 3: Análise de regressão comparando a produtividade em Kg/ha nos
diferentes ciclos de seleção recorrente.
PROGRESSO GENÉTICO DOS HÍBRIDOS
ORIUNDOS DOS DIFERENTES CICLOS DE
SELEÇÃO RECORRENTE
4440
5173
6440
5320
4986
4733
3866
y = 338,64x + 2284,9
R
2
= 0,8283
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
5 6 7 8 9 10 11
CICLOS
PRODUÇÃO (kg/ha)
83
Ainda em relação ao gráfico 2 é importante enfatizar que após o oitavo ciclo
de seleção recorrente, uma nova etapa foi inserida na metodologia descrita por
Comstock e Robinson (1948). Na etapa de seleção, além da seleção das famílias
superiores com base nas suas características morfoagronômicas, considera-se
também a distância genética entre as famílias selecionadas, a qual é obtida com
base em marcadores moleculares, potencializando, assim, a heterose.
Contudo, após a aplicação dos marcadores na etapa de seleção, o valor
médio em porcentagem da heterose aumentou.
Os valores da heterose indicam que as populações CIMMYT e Piranão são
realmente distantes geneticamente uma da outra, já que a heterose se manifesta
devido à presença de desvios de dominância e variabilidade genética entre as
populações em cruzamento. Estes resultados estão de acordo com os resultados
encontrados por Tardin et al. (2007), Gabriel et al. (no prelo) e Gabriel et al. (em
elaboração), quando ambos os autores avaliaram a divergência genética das
referidas populações com base em marcadores moleculares do tipo RAPD, AFLP e
ISSR, respectivamente, e verificaram ampla distância genética entre as populações
de trabalho CIMMYT e Piranão.
De acordo com o Gráfico 3, pode-se observar o avanço na produtividade
entre os diferentes ciclos de seleção recorrente recíproca. Como pode ser
observado o incremento foi de aproximadamente 338 kg/ha/ciclo ou 170 kg/ha/ano,
o que demonstra a efetividade do programa em aumentar em quase três sacas de
milho o lucro do produtor a cada ano.
Observando o aumento da produtividade, é importante averiguar qual ou
quais outras características estão contribuindo para tal aumento, deste modo, a
seguir estão as análises de regressão para as características número de plantas
(gráfico 4),número de espigas (gráfico 5), peso de 100 grãos (gráfico 6), peso médio
de espigas (gráfico 7), número de plantas quebradas (gráfico 8) e número de
espigas doentes (gráfico 9).
Comparando-se estes gráficos percebe-se que as características número de
plantas e peso de espigas estão tendo um comportamento similar ao da
produtividade, ou seja, aumentaram ao longo dos ciclos, indicando que tais
características têm contribuído para tal aumento.
Ainda em relação a estes gráficos pode-se observar que o peso médio de
espigas diminuiu ao longo dos ciclos. Este fato pode ser explicado pelo aumento da
84
prolificidade das populações, ou seja, plantas mais prolíficas, normalmente
produzem espigas menores e com menor número de grãos, conseqüentemente tem-
se espigas menos pesadas.
A análise revelou também que o número de plantas quebradas não tem se
alterado ao longo dos ciclos, e o número de espigas doentes diminuiu ao longo
destes ciclos, o que demonstra que a o processo de seleção está sendo eficiente
também em relação a estas características, pois estas são consideradas
características indesejáveis na população.
85
Avaliação do número de plantas ao longo
do programa de SRR
y = 0.3214x + 21.571
R
2
= 0.4219
20
21
22
23
24
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ciclos de seleção recorrente
Nº de Plantas
Avaliação do nº de espigas ao longo do
programa de SRR
y = 1.5714x + 20
R
2
= 0.7908
20
22
24
26
28
30
32
34
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ciclos de seleção recorrente
Nº de espigas
Avaliação do peso de 100 grãos ao longo dos
ciclos
y = 0.2836x + 29.594
R
2
= 0.0853
20
25
30
35
40
1 2 3 4 5 6 7
Ciclos de seleção
Peso de 100 grãos
Avaliação do peso médio de espigas ao longo
do programa de SRR
y = -2.2817x + 132.4
R
2
= 0.0934
100.00
110.00
120.00
130.00
140.00
150.00
1 2 3 4 5 6 7 8
Ciclos de seleção recorrente
Peso médio de
espiga
Avaliação do número de plantas quebradas
ao longo do programa de SRR
y = -0,0018x + 2,7043
R
2
= 0,9305
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ciclos de seleção recorrente
Nº plantaas quebradas
Avaliação do Nº de espigas doentes ao longo
do programa de SRR
y = -0.1107x + 4.7429
R
2
= 0.0889
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8
Ciclos de seleção recorrente
Nº de espigas doentes
Gráfico 4
Gráfico 5
Gráfico 6
Gráfico 7
Gráfico 8
Gráfico 9
86
O Quadro 4 trás a relação diferenciada dos ganhos genéticos estimados para
os ciclos de seleção recorrente clássicos e os ciclos de seleção monitorados por
marcadores moleculares.
Quadro 4: Ganhos genéticos estimados em kg/ha/ciclo com base na média de
produtividade (kg/ha) para as diferentes metodologias de seleção recorrente
recíproca nos híbridos e nas populações CIMMYT e Piranão.
Método Aplicado ∆G híbridos ∆G pop. CIMMYT ∆G pop Piranão
SRR clássica 373,6 293,3 195,3
SRR monitorada 484 75,6 93,3
Total 287 184,5 194,3
Com base neste quadro pode-se observar que a seleção assistida por
marcadores forneceu maiores ganhos genéticos nos híbridos quando comparado
com os ciclos de seleção da maneira clássica. No entanto, o ganho genético para a
característica produtividade, nas populações foi bem maior nos ciclos em que houve
a seleção da maneira clássica, ou seja, sem o uso dos marcadores para seleção dos
genótipos mais divergentes.
Esta situação pode ser explicada, pelo fato de que quando se aplica os
marcadores o número de indivíduos recombinados é menor, além disso, pode
acontecer de genótipos com ótimas médias serem eliminados, por serem muito
próximos geneticamente, acarretando assim, em um menor ganho nas populações,
no entanto, este ganho pode ser compensado na produtividade dos híbridos por
meio da exploração da heterose.
Ainda em relação ao Quadro 4 e realizando-se uma comparação entre os
gráficos 10 e 11 e 12 e 13, percebe-se que os ganhos indiretos, nas populações em
cruzamento são mais evidentes e mais constantes do que os ganhos diretos nas
populações ‘per se’;
Os gráficos 10 e 11 demonstram, respectivamente, o comportamento das
populações CIMMYT e Piranão em relação à característica produtividade quando
submetidas à seleção recorrente clássica e à seleção recorrente assistida por
marcadores.
87
Gráfico 10: A) Análise de regressão da população CIMMYT submetida aos ciclos de
seleção recorrente clássica. B) Análise de regressão da população Piranão
submetida aos ciclos de seleção recorrente clássica.
A
B
88
Gráfico 11: A) Análise de regressão da população Cimmyt submetida aos ciclos de
seleção recorrente monitorada por marcadores moleculares.B) Análise de regressão
da população Piranão submetida aos ciclos de seleção recorrente monitorada por
marcadores moleculares
A
B
89
Gráfico 12: Análise de regressão dos híbridos submetidos aos ciclos de seleção
recorrente clássica.
Desempenho dos híbridos na sel. rec.
clássica
y = 306.7x + 3739.5
R
2
= 0.6759
3000
4000
5000
1 2 3 4 5
Híbridos do 5º ao 8º ciclo de seleção
Produção
(kg/ha)
Gráfico 13: Análise de regressão dos híbridos submetidos aos ciclos de seleção
recorrente monitorada por marcadores moleculares.
Desempenho dos híbridos na sel. rec.
monitorada por marcadores
y = 421.5x + 4426
R
2
= 0.691
4500
5500
6500
1 2 3 4 5
Híbridos do 8º ao 11º ciclo de seleção
Produção (kg/ha)
Pode-se observar que o desempenho foi ligeiramente maior para a seleção
assistida por marcadores quando se tratam dos ganhos nas populações CIMMYT e
Piranão. O avanço foi de 118 kg/ha/ciclo na seleção assistida e de 99 kg/ha/ciclo na
seleção recorrente clássica.
O mesmo pode ser observado quando se considera o desempenho dos
híbridos para a característica produtividade. A diferença na eficiência da seleção
monitorada é ainda maior, tanto em valores absolutos quanto na diferença entre os
90
dois métodos. Ou seja, os ganhos observados para a seleção clássica foi de 306
kg/ha/ciclo e os ganhos para a seleção monitorada foi de 421 kg/ha/ciclo.
Estes valores demonstram que a seleção de genótipos superiores auxiliada
pelos marcadores se torna uma boa alternativa para aumentar os ganhos, tanto nas
populações per si quanto nas populações em cruzamento, e ainda contribuem para
dar longevidade ao programa, para potencializar a heterose e para ajudar as
populações a manterem suas propriedades genéticas.
3.4.6. RESUMO E CONCLUSÕES
Visando eficiência no programa de melhoramento populacional em longo
prazo o presente trabalho apresenta uma avaliação do progresso genético dos
diferentes híbridos interpopulacionais obtidos ao longo dos diferentes ciclos de
seleção recorrente recíproca, bem como compará-los com as testemunhas já
tradicionais no mercado de sementes. O experimento avaliado no delineamento em
blocos ao acaso em três locais com cinco repetições teve como tratamento as
populações parentais, CIMMYT e Piranão, nos diferentes ciclos de seleção (5º
ao 10
º ciclo), os respectivos híbridos interpopulacionais, bem como as testemunhas. A
análise de variância demonstrou que os híbridos obtidos pelo programa estão bem
próximos ou até superiores às testemunhas. No entanto, o resultado mais importante
foi revelado pela análise de regressão com base na média de produtividade para os
híbridos obtidos pelos ciclos de seleção, pois esta análise demonstrou que há um
aumento progressivo na produtividade entre os diferentes ciclos de seleção de
aproximadamente 338 kg/ha/ciclo, o que, além de favorecer o valor comercial do
híbrido, também beneficia o produtor que adquire tal produto. Pode-se perceber
também o incremento da heterose com os diferentes ciclos, o que contribui para o
aumento do vigor híbrido das plantas.
Os resultados obtidos permitiram concluir:
a) A cada ciclo de seleção recorrente ocorreu um incremento médio de
rendimento de 338 kg/ha/ciclo, ou seja, o produtor está se beneficiando de uma
semente com potencial aproximado de 6 sacas de milho a mais por ha (hectare), por
utilizar tais sementes melhoradas;
91
b) Os ganhos indiretos, nas populações em cruzamento são mais evidentes e
mais constantes do que os ganhos diretos nas populações ‘per se’;
c) A seleção de genótipos superiores auxiliada pelos marcadores se torna
uma boa alternativa para dar longevidade aos programas de melhoramento e para
explorar a heterose nos cruzamentos entre as populações.
3.4.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Boletim Informativo (2006). Embrapa Milho e Sorgo.
Boletim informativo (2006). Companhia nacional de Abastecimento – Conab.
Boletim informativo (2007). Companhia nacional de Abastecimento – Conab.
Bull, L. T. Cultura do milho: fatores que afetam a produtividade. Piracicaba:
POTAFOS, 1993, 301 p.
Cardoso, M. J, Carvalho, H. W. L. De, Santos, M. X.;Leal, M. De L. Da S., Oliveira, A.
C. Desempenho de híbridos de milho na região meio-norte do Brasil. Revista
Brasileira de Milho e Sorgo, v.2, n.1, p.43-52, 2003
Coimbra, R. R. (2000). Seleção entre famílias de meios-irmãos da população DFT1-
Ribeirão de milho pipoca. Tese (Mestrado em Genética e Melhoramento de
Plantas) – UFV – Viçosa – MG, 54p.
Comstock, R.E.; Robinson, H. F. (1948) The components of genetic variance in
populations of biparental progenies and their use in estimating the average degree
of dominance. Biometrics. 4:254-266.
Cruz, C.D., Carneiro, P.C.S. (2003) Modelos biométricos aplicados ao
melhoramento genético. Viçosa: UFV, 585p.
92
Gomes, M. S. (1999). Heterose na qualidade fisiológica de sementes de milho. Tese
de mestrado em Produtividade Vegetal. Lavras: UFLA. 78p.
Goodman, M.M., Smith, J.S.C. (1987) Botânica. In: Paterniani, E., Viegas, G.P.
(eds.) Melhoramento e produtividade de milho. Campinas: Fundação Cargill,
p.41-78.
Hallauer, A.R.; Miranda Filho, J.B. (1981). Quantitative genetics in maize
breeding. Ames. Iowa State University Press. 468 p.
Hallauer, A.R. (1985) Compendium of recurrent selection methods and their
application. Critical Reviews in Plant Sciences. 3:01-33.
Hull, F.H. (1945) Recurrent selection for specific combining ability in corn. Jour.
Amer. Soc. Agron., 37: 134-145.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2007) .
Mangesldorf, P.C. (1974) Corn its origin, evolution and improvment. Cambridge,
Mass, USA.
Marques, M.J.B.S.G.S.M. (2000). Número mínimo de famílias de meios-irmãos de
milho de pipoca, critérios de seleção e predição de ganhos por seleção. Viçosa:
UFV, 236 p. Tese (Doutorado).
Miranda, G. V. (2003) Melhoramento de milho nas Universidades. Anais do
Simpósio sobre Melhoramento e Perspectivas do Milho. Lavras: UFLA, 2003.
Santos, P.G.; Juliatti, F.C, Buiatti, A. L., Hamawaki, O.T. Avaliação do desempenho
agronômico de híbridos de milho em Uberlândia, MG. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, v.37, n.5, p 595 – 602, 2002.
Scapim, C. A.; Carvalho, C. G. P.; Cruz, C. D. (1995). Uma proposta de classificação
dos coeficientes de variação para a cultura do milho. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, Brasília, 30 (5): 683-686.
93
4. RESUMO E CONCLUSÃO GERAL
Com o objetivo de dar continuidade ao programa de melhoramento da UENF
foi implementado o 11º ciclo de seleção recorrente recíproca em famílias de irmãos
completos assistida por marcadores moleculares, pois este método permite o
aumento de freqüências de alelos favoráveis em ambas as populações, permitindo
assim, ganhos diretos (na população per se) e indiretos (nas populações em
cruzamento).
O uso de marcadores moleculares se justifica para o monitoramento da
divergência genética entre e dentro das populações que estão sendo trabalhadas no
programa de melhoramento. Esta metodologia está sendo aplicada desde o oitavo
ciclo de seleção, de modo que já se obteve três ciclos de seleção recorrente de
maneira clássica e três ciclos de seleção recorrente monitorados por marcadores
moleculares. Os marcadores utilizados foram o RAPD no nono ciclo, o AFLP no
décimo ciclo e para a obtenção deste ciclo, décimo primeiro, foi aplicado o marcador
do tipo ISSR.
No entanto, como este programa visa a obtenção de híbridos torna-se
necessário avaliar também o progresso genético desses híbridos, os quais são
obtidos a cada ciclo de seleção, e checar também o papel da genotipagem
molecular como estratégia complementar de seleção de genótipos superiores para
maximizar a divergência genética entra e interpopulacional na seleção recorrente
recíproca.
Para tanto, avaliou-se 242 famílias de irmãos completos no delineamento em
látice em dois ambientes, Campos e Itaocara, e estimou-se os parâmetros
94
genéticos das populações CIMMYT e Piranão, as quais deram origem aos irmãos
completos. A etapa de seleção foi potencializada pela utilização do índice de seleção
de Mulamba & Mock, o qual potencializou a seleção elegendo as 40 famílias de
irmãos completos consideradas superiores em suas características
morfoagronômicas. Tais famílias, após selecionadas, foram submetidas à
genotipagem via marcadores ISSR, para que se pudesse avaliar a distância genética
dos genótipos a serem recombinados e selecionar apenas aqueles mais divergentes
na etapa de recombinação, favorecendo, assim, a heterose.
Pelos resultados encontrados no presente trabalho, as seguintes conclusões
foram possíveis:
a) Foi detectada suficiente variabilidade a ser explorada nos sucessivos ciclos de
seleção recorrente recíproca;
b) A ausência de significância para a interação genótipos por ambiente sugere que
há possibilidade de recomendação simultânea de genótipos superiores para ambos
os locais;
c) A seleção recorrente recíproca tem se mostrado um método efetivo em
proporcionar ganhos genéticos e assegurar, assim, o avanço de gerações;
d) Os índices de seleção avaliados foram eficientes na identificação de famílias
superiores constituindo- se numa ferramenta útil para se obter ganhos simultâneos
em duas ou mais características;
e) O índice de Mulamba & Mock permitiu a predição de ganhos superiores em
maior número de caracteres;
f) O índice de Mulamba & Mock foi efetivo em predizer ganhos genéticos
satisfatórios em produção e nas demais características avaliadas, o que favorece a
continuidade do programa de melhoramento de milho na UENF com essas
populações.
95
g) As populações CIMMYT e Piranão, mesmo já tendo sido submetidas a 10 ciclos
de seleção recorrente recíproca, ainda possuem variabilidade genética intra e
interpopulacional suficiente para a continuidade do programa Seleção Recorrente
Recíproca de milho;
h) O ISSR mostrou-se uma técnica eficiente para estudos de diversidade e na
alocação dos genótipos nos seus devidos grupos heteróticos;
i) Por meio do marcador ISSR foi possível identificar indivíduos considerados
‘contaminantes’, os quais foram eliminados da etapa de recombinação e
j) O gráfico de dispersão dos genótipos selecionados mostrou a existência de
variabilidade genética em ambas as populações e ainda o distanciamento genético
entre as duas, por meio da eliminação dos genótipos mais próximos geneticamente;
l) A cada ciclo de seleção recorrente ocorreu um incremento médio de rendimento
de 338 kg/ha/ciclo, ou seja, o produtor está se beneficiando de uma semente com
potencial aproximado de 6 sacas de milho a mais por ha (hectare), por utilizar tais
sementes melhoradas;
m) Os ganhos indiretos, nas populações em cruzamento são mais evidentes e mais
constantes do que os ganhos diretos nas populações ‘per se’;
n) A seleção de genótipos superiores auxiliada pelos marcadores se torna uma boa
alternativa para dar longevidade aos programas de melhoramento, para capitalizar a
heterose e para ajudar as populações a manterem suas propriedades genéticas.
96
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Allard, R.W. Princípios do melhoramento genético em plantas. São Paulo: Ed.
Blucher, 1971.381p.
Amaral Júnior, A. T., Thébaut J.T.L (1999) Análise multivariada na avaliação de
diversidade em recursos genéticos vegetais. Campos dos Goytacazes: CCTA-UENF,
55p
Araújo, I.S. (2002) Mapeamento genético e identificação de QTLs associados ao teor
de manteiga na amêndoa do cacaueiro (Theobrama cacao L.). Tese de Mestrado em
Produtividade Vegetal. UENF. CCTA. Campos dos Goytacazes - RJ, 52p.
Asensio, L.J. (1989) Tecnicas de análisis de datos multidimensionales: bases
teoricas y aplicaciones en agricultura. Madri: Neografis, 301p.
Benchimol, L.L., Souza JR, C.L., Garcia, A.A.F., Kono, P.M.S., Mangolin, C.A.,
Barbosa, A.M.M., Coelho, A.S.G., Souza, A.P. (200). Genetic diversity in tropical
mayze inbred lines: heterotic group assignment and hybrid performance determined
by RFLP markers. Plant Breeding, v. 119; p.491-496.
Boletim informativo (2003). Companhia nacional de Abastecimento - CONAB
97
Borém, A. (2001) Melhoramento de Plantas, 3º edição. Viçosa: UFV. 453 p.
Borém, A (1999). Melhoramento de plantas Cultivadas. Viçosa: UFV.817p
Bull, L.T. e Cantarella, H (1993) Cultura do Milho. 301p.
Cattaneo, L. F. , Daher, R. F., Marin, S.L.D., Pereira, M.G. (1999) Avaliação de
divergência genética em mamoeiro (Carica papaya L.) utilizando marcadores RAPD.
Genetics and Molecular Biology, v.22, n.3-supplement, p.524
Comstock, R.E.; Robinson, H. F. (1948) The components of genetic variance in
populations of biparental progenies and their use in estimating the average degree of
dominance. Biometrics. 4:254-266.
Cruz, C.D., Regazzi, A.J., Carneiro, P.C.S. ((2004) Modelos biométricos aplicados ao
melhoramento genético. V.1, 3.ed. Viçosa: UFV, 480p.
Cruz, C.D., Vencovsky, R., Oliveira e Silva, S., Tosello, G.A., De Oliveira e Silva, S.
(1993). Comparison of gains for selection among corn progenies based on different
criteria. Revista Brasileira de Genética, 16:1, 79-89.
Cruz, C.D., Carneiro, P.C.S. (2003) Modelos biométricos aplicados ao melhoramento
genético. Viçosa: UFV, 585p.
Cruz, C.D. (2001) Programa GENES – Aplicativo computacional em genética e
estatística. Viçosa: UFV
Daher, R.F. (2003) Cruzamentos dialélicos entre capim-elefante (Pennisetum
purpureum Schum) e milheto (Pennisetum glaucumL.) e suas relações com a
divergência genética. Tese de Doutorado em Produtividade Vegetal. Campos dos
Goytacazes - UENF.RJ, 125p.
98
Daros, M. (2003) Melhoramento de milho pipoca:seleção recorrente em famílias de
irmãos completos e progênies S
1
. Tese de Doutorado em Produtividade Vegetal.
Campos dos Goytacazes - UENF.RJ, 92p.
Daros, M., Amaral Junior, A.T., Pereira, M.G., Santos, F.S., Scapim, C.A., Freitas
Junior, S.P., Daher, R.F., Ávila, M.R. (2004) Correlações entre caracteres
agronômicos em dois ciclos de seleção recorrente em milho pipoca. Ciência Rural,
Santa Maria, v.34, n. 5, p. 1389-1394, set.-out. 2004.
Daros, M., Amaral Junior, A.T., Pereira, M.G., Santos, F.S., Gabriel, A.P.C., Scapim,
C.A., Freitas Junior, S.P., Silvério, L. (2004). Recurrent selection in inbred popcorn
families. Sci. Agri., Piracicaba, v. 61, n. 6, nov-dez, 2004.
Doebley, J. (1990) Molecular evidence and the evolution of mayze. Economic
Botany, New York, v. 44, n.3 p. 6-27.
Doyle, J.J. & Doyle, J.L. (1997) Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus,
v.12:13-15.
Eberhart, S.A., Debela, S., Hallauer, A.R. (1973) Reciprocal recurrent selectionin the
BSSS andBSCB1 maize varietiesand half sib selection in BSSS. Crop Sci. 13: 451-
456
Facelli, A.L., Dourado Neto, D. (2000) Produtividade de milho. Guaíba:
Agropecuária, 360p.
Falconer, D.S. (1987) Introdução à genética quantitativa. Tradução: Silva, M.A,
Silva,J.C. Viçosa, MG: Impr. Univ., 279p.
Ferreira, C.F. (2002) Marcadores de DNA no mapeamento de regiões genômicas do
feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) associados à rsistência ao crestamento bacteriano
comum. Tese de Doutorado em Produtividade Vegetal. Campos dos Goytacazes -
UENF.RJ, 98p.
99
Fehr, W.R. (1987) Principles of cultivar development. Theory and technique. Volume
I. Macmillan Publishing Company. New York. 536p.
Ferreira, M. E.; Grattapaglia, D. (1998) Introdução ao uso de marcadores
moleculares em análise genética . Brasília: Embrapa - CENARGEM, 3º edição, 220p.
Gabriel, A.P.C. (2004) Marcadores de DNA como ferramenta para maximizar os
ganhos genéticos em um programa de seleção recorrente recíproca de famílias de
irmãos completos em milho (Zea mays L.). Campos dos Goytacazes: UENF, 34p.
Monografia (Bacharelado em Ciências Biológicas).
Galiant, W. Evolution of corn. Adv. in Agron. Vol. 47, pág 203 a 229. 1992
Galinat, W.C. (1973) Intergenomic mapping of maize, teosinte, and tripsacum.
Evolution, 27, 644-655.
Gomes, M. S. (1999) Heterose na qualidade fisiológica de sementes de milho. Tese
de mestrado em produtividade Vegetal. Lavras: UFLA. 78p.
Granate, M. J.; Cruz, C. D.; Pacheco, C. A. P. (2002) Predição de ganho genético
com diferentes índices de seleção no milho pipoca CMS-43. Pesq. Agrop. Bras.
Brasília, V.37, n 7, p. 1001 – 1008, Jul. 2002.
Goloubinoff, P.; Paabo, S.; Wilson, A.C. (1993) Evolution of maize inferred from
sequence diversity of an Adh 2 gene segment from archaelogical specimens.
Prodeedings of the National Academy Sciences. Washington, D.C., V. 90, p. 1997-
2001.
Guimarães, C. T. (2003) Técnicas moleculares aplicadas ao melhoramento de milho.
Anais do Simpósio sobre Melhoramento e Perspectivas do Milho. Lavras: UFLA,
2003.
Hallauer, A.R. and Eberhart, S.A. (1970) Reciprocal full-sib selection. Crop Sci.
10:315-16.
100
Hallauer, A.R. (1985) Compendium of recurrent selection methods and their
application. Critical Reviews in Plant Sciences. 3:01-33.
Hallauer, A.R.; Miranda Filho, J.B. (1988) Quantitative genetics in maize breeding. 2
ed.Ames. Iowa State University Press. 468 p.
Hazel, L.N. The genetic basis for construction selection indexes. Genetics, Austin,
v.28, p.476-490. 1943.
Helms, T.C.; Halluer, A .R. Smith, O.S. (19889) Genetic drift and selection evalueted
from selection programs in mayze. Crop Scienc 29: 602-607.
Hull, F.H. (1945) Recurrent selection for specific combining ability in corn. Jour.
Amer. Soc. Agron., 37: 134-145.
Linares, E. (1987) Seleção recorrente recíproca em famílias de meios-irmãos em
milho pipoca (Zea mays L). Tese Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas.
Piracicaba, SP., Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 78 p.
Lubbers, E.L., Arthur, L., Hanna, W.W. e Osiasakins, P.(1994) Molecular markers
shared by diverse apomictic pennisetum species. Theoretical and Applied Genetics,
89(5):636.
Mangesldorf, P.C. (1974) Corn its origin, evolution and improvment. Cambridge,
Mass, USA.
Martins, E.R. (2000) Conservação da Poaia (Psichtrya ipecacuanha): coleta,
ecogeografia, variabilidade genética e caracterização reprodutiva. Tese de
Doutorado em produtividade Vegetal. Campos dos Goytacazes: CCTA-UENF. 109p.
Milach, S.C.K. (1998) Marcadores Moleculares em plantas. Universidade Federal do
Rio Grande do Sul, porto Alegre, p. 17-28.
101
Miranda,G.V, Coimbra, R.R., Godoy, C. L., Souza, L. V., et al.. (2002) Potencial de
melhoramento e divergência genética de cultivares de milho pipoca. Pesq. agrop.
Bras., vol 39.
Miranda, G. V. (2003) Melhoramento de milho nas Universidades. Anais do Simpósio
sobre Melhoramento e Perspectivas do Milho. Lavras: UFLA, 2003
Padilha, L. (2002) Marcadores moleculares semi-automatizados e determinação da
diversidade genética entre linhagens de milho tropical. Tese de Doutorado Lavras:
UFLA. 85p.
Paterniani, E. e Vencovsky, R. (1977) Reciprocal recurrent selection in maize (Zea
mayz L.) based on the testcross of half-sib families. Maydica 22: 141-152.
Paterniani, E. (1980) Melhoramento e Produtividade do Milho no Brasil. Fundação
Cargil. Vol. único 650p.
Paterniani, E., Campos, M.S. (1999) Melhoramento do milho. In: Borém, A. (Editor).
Melhoramento de espécies cultivadas. Viçosa: Editora UFV. p. 429-485.
Pereira, J. R. (1985) Seleção de irmãos completos, visando a qualidade da semente
e outros caracteres agronômicos em soja (Glycine max (L.) Merrill). Viçosa: UFV.
85p. Tese (Mestrado)
Pinto, R.J. B. (1995) Introdução ao melhoramento genético de plantas. Maringá.
275p.
Pinto, R.M.C.; Carlini-Garcia, L.A.; Garcia, A. A. F.; Souja Jr, C.L. (2003)
Comparação entre diversidade genética molecular e capacidade específica de
combinação na alocação de linhagens S
3
de milho em grupos heteróticos. Anais do
2º Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas. Porto Seguro, Bahia.
Ramalho, M. P., Bosco J.Pinto.C.A. (2000) Genética na Agropecuária. Lavras: UFLA,
2000. 472p.
102
Ronzelli Junior, .(1996). Melhoramento Genético de Plantas. Curutiba. 219p.
Tardin, F.D. (2001) Diversidade morfoagronômica e molecular em acessos de alface
(Lactuca sativa). Mestrado em produtividade vegetal. Campos dos Goytacazes:
CCTA-UENF. 61p.
Santos, N.T. (1991) Seleção recorrente recíproca entre as variedades braquíticas de
milho (Zea mays L.) ‘Piranão’ e ‘Çimmyt’, usando famílias de irmãos germanos
obtidas de plantas prolíficas. Viçosa: UFV, 76 p. Tese (Mestrado).
Santos, F.S., Daros, M., Amaral Júnior, A.T., Pereira, M.G., Tardin, F.D., Riva, E.M.
(2003) Uso do índice de seleção de Smith & Hazel na população de milho pipoca
UNB-2U para obtenção do segundo ciclo de seleção recorrente. Crop Breeding and
Applied Biotechnology. Londrina - PR: Brazilian Society of Plant Breeding, 2003. v.2.
p.9 – 12
Santos, M. F., Aguiar, A. M., Filho, N. O. et al. (2003). Efeitos da seleção recorrente
recíproca em um programa de melhoramento de milho. Anais do 2º Congresso
Brasileiro de Melhoramento de Plantas. Porto Seguro, Bahia.
Santos, F.S. (2005) Seleção recorrente entre famílias de meios-irmãos da população
unb-2u de milho pipoca (Zea mays L.). Doutorado em Produtividade Vegetal.
Campos dos Goytacazes: CCTA-UENF. 95p.
Silva, P.C.; Osuna, J.T.A.; Queiroz, S.R.de O.D.; Paiva, L.M. (2003) Seleção
recorrente recíproca em milho (Zea mays L.), obtenção e avaliação de híbridos
forrageiros. Sitientibus 3 (1/2): 125-130.
Silva, R.M.; Miranda Filho, J.B. (2003) Heterose em cruzamentos entre populações
de milho: peso de espigas. Scientia Agrícola, Piracicaba, V. 60, n.3.
Souza, P.M.; Braga, M.J. in: Galvão, J.C.C.; Miranda, G. V. (2004) Tecnologias de
produtividade de milho. Viçosa, UFV, 366p.
103
Vieira, E.A.; Zimmer, P.D.; Oliveira, A.C.; Carvalho, F.I.F.; Malone; Benin, G. (21002)
Emprego de modelos gráficos na seleção de genitores de milho paa hibridização e
mapeamento genético. Ciência Rural, Santa Maria, V. 35, n.5, p.986-994, set-out.
Vilarinho, A. A.; Viana, J.M.S.; Santos, J.F.; Câmara, T.M.M. (2003) Eficiência da
seleção de progênies S
1
e S
2
de milho pipoca, visando à produtividade de linhagens.
Bragantia, Campinas – SP, 62(1): 9 –17.
Viliela, F.O.(2004) Impacto da seleção recorrente na variabilidade genética da
população UNB-2U de milho pipoca (Zea mays L.) por meio de marcadores RAPD.
Doutorado em Produtividade Vegetal. Campos dos Goytacazes: CCTA-UENF. 94p.
Von Pinho, R. G. (2003) Produtividade de milho no Brasil e no mundo: Realidade e
perspectiva. . Anais do Simpósio sobre Melhoramento e Perspectivas do Milho.
Lavras: UFLA, 2003.
Vos, P.; Hogers, R.; Bleeker, M.; Reijans, M. Et al. (1995) AFLP: a new technique for
DNA fingerprint. Nucleic Acides Research. 23 (21):4407-4414
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