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Espacios. Vol. 37 (Nº 16) Año 2016. Pág. 19

Diversidade genética entre populações de feijão crioulo através da análise multivariada de caracteres morfoagronômicos

Genetic diversity between landrace bean populations through multivariate analysis of morphoagronomic characters

Danilo Eduardo SEBIM 1; Paulo Henrique de OLIVEIRA 2; Antonio Pedro BRUSAMARELLO 3; Douglas Rodrigo BARETTA 4; Betânia BRUM 5

Recibido: 25/02/16 • Aprobado: 26/03/2016

Contenido

1. Introdução

2. Material e métodos

3. Resultados e discussão

4. Conclusão

Referências bibliográficas

1. Introdução

O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é a espécie do gênero Phaseolus mais produzida e consumida no mundo (Stähelin et al., 2010; Silva, 2011). Apresenta marcada importância na agricultura e na culinária brasileira, constitui a principal fonte proteica das populações de baixa renda (Mesquita et al., 2007).

A domesticação do feijão ocorreu em três centros principais, sendo possível identificar a(s) origem(s) das atuais cultivares através dos tipos de faseolina, a principal proteína do feijão. Cultivares de grãos pequenos tiveram origem, principalmente, na região do México e possuem a faseolina do tipo S, enquanto que as cultivares de grão graúdo apresentam a faseolina do tipo T e tem sua origem principal no sul dos Andes. O terceiro centro de domesticação compreende a região da Colômbia, com cultivares que possuem faseolina B, C, H, S e T (Debouck, 1991; Vieira et al., 2008). Genótipos com faseolina T, C e H possuem peso de cem sementes maiores do que 40 g, enquanto que genótipos com peso de cem sementes menores que 25 g possuem as dos tipos S e B (Peloso & Melo, 2005).

A ampla adaptação edafoclimática do feijão permite o seu cultivo durante o ano inteiro em quase todos os estados brasileiros, alcançando produtividade média de 1026 kg ha-1 no ano agrícola 2013/14 segundo dados da Conab (2015).

O seu cultivo realizado tradicionalmente em propriedades pequenas com baixo investimento tecnológico, ao longo dos anos vem sofrendo modificações (Carvalho et al., 2008), como o aumento do nível tecnológico, principalmente com a substituição da semente de genótipos não melhorados (crioulos) por cultivares melhoradas. Dessa forma, boa parte das cultivares crioulas que eram mantidas por agricultores familiares caíram no esquecimento (Cardoso, 2009), proporcionando o aumento da erosão genética nessa cultura (Carvalho et al., 2008).

A identificação em cultivares crioulas de características agronomicamente importantes, perdidas nas cultivares modernas com o processo de melhoramento ao longo dos anos possibilita a sua reinserção em genótipos que hoje atendem às exigências do mercado consumidor, conforme descrito por Pereira et al. (2011) e  Medeiros et al. (2008). Portanto, iniciativas de recuperação de cultivares de feijão crioulo visando a caracterização morfológica e a diversidade genética  é de fundamental importância,  segundo Chiorato (2004), para a preservação da variabilidade genética em bancos ativos de germoplasma, bem como a sua introdução em programas de melhoramento (Elias et al., 2007; Pereira et al., 2011).

Em análises de diversidade genética, são necessárias avaliações de muitas variáveis, as quais isoladas, na maioria dos casos, fornecem poucas informações sobre a variabilidade presente em uma população, sendo de grande dificuldade a interpretação desses dados (MINGOTI, 2007). Nesses estudos, a análise da variância e os testes de comparação de média, são de caráter preliminar, sendo que resultados mais consistentes e de mais fácil compreensão são obtidos através de técnicas de Análise multivariada da variância, denominada MANOVA. 

Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar a diversidade genética de populações de feijão crioulo, oriundas da região Oeste do Estado de Santa Catarina e Sudoeste do Estado do Paraná, através da análise multivariada dos caracteres morfológicos.

2. Material e métodos

O experimento foi conduzido na área experimental do Curso de Agronomia da UTFPR – Câmpus Pato Branco durante a estação de cultivo "safrinha" do ano agrícola de 2013/2014. Situada a 26°10'32" de latitude Sul e 52°41'28" de longitude Oeste, a área experimental apresenta altitude local de 760 m, clima Cfa segundo a classificação de KÖPPEN e o solo classificado como Latossolo Vermelho, de textura argilosa segundo o sistema de classificação de solos da Embrapa (2006).

O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com três repetições, em que os tratamentos foram constituídos por 17 populações de feijão crioulo, coletadas na região Oeste do Estado de Santa Catarina e Sudoeste do Estado do Paraná, integrantes do banco de germoplasma da UTFPR – Câmpus Pato Branco. As parcelas foram constituídas por quatro linhas de cinco metros de comprimento, com espaçamento entre linhas de 0,45 m. A área útil da parcela foi constituída pelas duas linhas centrais descartando-se 0,5 m em cada extremidade de ambas as linhas.

A semeadura foi realizada em 21/02/2014 sob sistema de plantio direto com 12 sementes viáveis por metro linear, adubação de base constituída de 250 kg ha-1 da formulação comercial 04-14-08 e adubação em cobertura de 40 kg de N ha-1 aplicado no estádio de desenvolvimento V3. O controle de plantas daninhas foi realizado através da aplicação do produto comercial FUSILADE 250 EW (0,75 L p.c. ha-1) e FLEX® (1 L p.c. ha-1), o controle de insetos pela aplicação de CONNECT (1 L p.c. ha-1) e o controle de doenças se deu pela aplicação de MERTIN® 400 (1 L p.c. ha-1)

Para a caracterização morfológica das cultivares, utilizaram-se alguns parâmetros empregados na descrição de cultivares para registro no Sistema Nacional de Registro de Cultivares (Mapa, 1997). Foram avaliados 13 caracteres quantitativos e 22 caracteres qualitativos, sendo as avaliações realizadas em sete plantas por parcela, as quais compuseram a média da parcela.

Os caracteres quantitativos foram submetidos à análise da variância, seguida pela análise de contribuição relativa de caracteres e distância generalizada de Mahalanobis (Cruz & Carneiro, 2006). Procedeu-se também a análise de variáveis canônicas (Cruz, 2006), de forma a confrontar os resultados obtidos através da distância generalizada de Mahalanobis. Os caracteres qualitativos avaliados não foram empregados em nenhuma análise, servindo apenas como descritores das populações.

O método de agrupamento usado foi a Distância Média Entre Grupo (UPGMA), considerando Mahalanobis como medida de dissimilaridade. A construção do dendrograma com base na distância de Mahalanobis sustenta-se pelo fato deste método ser o mais adequado quando se dispõe de dados com repetições e quando pode haver correlações entre os caracteres, caso do comprimento de grãos e peso de mil sementes. As análises foram efetuadas com o aplicativo computacional estatístico GENES® (Cruz, 2013).

3. Resultados e discussão

Constatou-se diferenças significativas (p < 0,01) entre as populações, para a maioria dos caracteres. A acurácia seletiva (AS) do experimento foi bastante elevada, provavelmente devido ao fato de que as avaliações foram obtidas em sete plantas por parcela. Dessa forma, as observações de cada parcela foram bastante representativas e contribuíram para a obtenção de diferenças significativas entre as populações (Tabela 1). Segundo Storck (2009), a AS é mais adequada que o coeficiente de variação para avaliar a precisão de experimentos com feijão. Nessa estatística, quanto mais próximo de um o valor de AS, maior a precisão.

Tabela 1 – Quadrados médios da Análise da Variância univariada, coeficiente de variação (CV, em %) e valores máximos e mínimos de 13 caracteres agronômicos quantitativos em 17 populações de feijão crioulo. UTFPR, Câmpus Pato Branco. 2014.

* e **, Significativo ao nível de 5% e 1% de probabilidade de erro, segundo o teste F.

A análise da Contribuição Relativa dos Caracteres para a Diversidade, conforme (Singh, 1981), baseado na Distância Generalizada de Mahalanobis (D²), revela importante variação na contribuição dos caracteres para agrupamento das populações e peso das sementes na formação dos grupos (Figura 1). A duração do período Plantio – Maturação Fisiológica também apresentou forte efeito na dissimilaridade. Resultado similar foi observado com Feijão Crioulo, em que o peso de cem sementes foi o caractere de maior importância na separação dos grupos genéticos (Coelho et al., 2007), também constatado  por Silva (2011).

A expressiva contribuição do caractere peso de mil sementes na divergência dos grupos (Figura 1) deve-se ao fato deste componente de rendimento ser pouco influenciado pelo efeito do ambiente, sendo quase que exclusivamente dependente do genótipo, conforme exposto por Zilio et al (2011).

Na separação dos grupos genéticos (Figura 1) a produtividade foi o caractere que menos contribuiu para a formação dos grupos, evidenciando que populações com cargas genéticas divergentes entre si, podem apresentar produtividades similares. Dessa forma, é possível ampliar a base genética dos atuais programas de melhoramento por meio do uso de genótipos divergentes geneticamente, mas igualmente produtivos.

Figura 1 – Contribuição Relativa dos caracteres para a formação da diversidade. SINGH (1981)
baseado em D² de Mahalanobis. UTFPR, Câmpus Pato Branco, 2014.

Analisando o dendrograma (Figura 2) em conjunto com os dados de coloração de semente (Tabela 2), é possível inferir que a cor da semente não é um bom indicador de dissimilaridade, pois não se observa agrupamento de cores no dendrograma. Este fato é evidenciado nas populações BGF 23 e BGF 27, as quais possuem a mesma cor de semente e encontram-se localizadas nos extremos do dendrograma (Figura 2).

Figura 2 – Dendrograma representativo da dissimilaridade genética de 17 populações de feijão crioulo, obtida pelo método UPGMA
(Distância Média Entre Acessos) utilizando Mahalanobis como medidas de dissimilaridade. UTFPR, Câmpus Pato Branco. 2014.

Tabela 2 - Médias de caracteres quantitativos e caracteres qualitativos empregados na descrição
de 17 populações de feijão crioulo. UTFPR, Câmpus Pato Branco. 2014.

1 Comp= comprimento;
2 Larg = largura;
3 Esp = espessura;
4 PMS = peso de mil sementes;
5 Prod = produtividade.
6 Cor predominande da semente ;
7 Hábito de crescimento.

As populações com grande e pequeno comprimento de sementes (Tabela 2) foram alocadas em grupos distantes no dendrograma (Figuras 2 e 3), sendo que o mesmo se observa para o caractere peso de mil sementes. Esses resultados corroboram com os expostos por Carvalho et al. (2008), que através do baixo e elevado peso de mil sementes obtiveram a formação de um grupo de feijão crioulo com genótipos portadores de Faseolina S e outro grupo com portadores de Faseolina T, respectivamente.

Houve similaridade nos grupos formados através da técnica de variáveis canônicas (Figura 3) e os grupos formados no dendrograma construído com base na Distância de Mahalanobis. Os agrupamentos formados na análise de variáveis canônicas permite identificar genótipos com carga genética distinta e que sejam igualmente superiores em algum caractere, possibilitando inferir quais seriam os cruzamentos mais promissores.  Essa técnica foi utilizada para identificar cruzamentos promissores em genótipos de feijão preto (Benin et al., 2002).

Figura 3 – Dispersão gráfica dos escores das variáveis canônicas, relativos a
17 populações de feijão crioulo. UTFPR, Câmpus Pato Branco. 2014.

Ressalta-se que, em se tratando de feijão crioulo, nem todos os resultados de cruzamentos seriam aceitáveis, uma vez que produziriam sementes com cores divergentes haveria baixa aceitação pelos consumidores. Dessa forma, considerando apenas as populações do grupo preto BGF 23, BGF 99, BGF 48 e BGF 27 quanto à sua distribuição (Figuras 2 e 3) e rendimento de grãos (Tabela 2), é possível inferir que os cruzamentos mais promissores são BGF 48 X BGF 23 e BGF 48 X BGF 99. A inclusão do genótipo BGF 27 em cruzamentos não é uma alternativa viável, pois apresenta baixo rendimento de grãos (836,91 kg ha-1) e grãos de tamanho pequenos (Tabela 2), pouco apreciados pelos consumidores.

As populações BGF 48, BGF 99 e BGF 23 apresentaram produtividades de 2468,57, 2333,56 e 2284,60 kg ha-1, respectivamente, sendo mais elevadas do que a média geral das populações avaliadas, que foi de 1922,26 kg ha-1. As produtividades alcançadas pelas populações avaliadas encontram-se acima da produtividade média brasileira de 1026 kg ha-1 e da média alcançada na região sul na primeira (1698 kg ha-1) e segunda safra (1475 kg ha-1) do ano agrícola de 2013/2014 (Conab, 2015).

As avaliações de hábito de crescimento das populações permitiram a identificação de caracteres de interesse para o melhoramento genético de feijão. A BGF 31 apresentou hábito de crescimento tipo I (Tabela 2), apesar de baixo porte que dificulta a colheita mecanizada. No entanto, a população BGF 14, apesar de apresentar hábito de crescimento tipo II, possui porte bastante ereto (dados não publicados), o que facilita a colheita mecanizada. Portanto, as populações BGF 31 e BGF 14 podem ser inseridas em programas de melhoramento genético da cultura visando melhorar o hábito de crescimento de cultivares atuais.

4. Conclusão

Os caracteres relacionados à morfologia das sementes e ao ciclo das populações apresentam maior contribuição relativa na formação dos grupos através da Distância de Mahalanobis.

A cor do tegumento não é um bom indicador de distância genética nessas populações.

Para as populações avaliadas os cruzamentos mais promissores são BGF 48 X BGF 23 e BGF 48 X BGF 99.

As populações BGF 48, BGF 23 e BGF 99 do grupo preto apresentaram elevada produtividade, acima da média geral das populações estudadas e da média brasileira, o que viabiliza a inserção dessas populações em programas de melhoramento da cultura do feijoeiro.

5. Referências bibliográficas

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1. Engenheiro Agrônomo pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR – Brasil, e-mail: djuniorsebim@hotmail.com
2. Doutor em Fitotecnia, Professor da UTFPR – Brasil, e-mail: phenriqueoliveira@gmail.com
3. Engenheiro Agrônomo, Mestre em Agronomia pela UTFPR – Brasil, e-mail: antoniopedro1991@hotmail.com

4. Engenheiro Agrônomo pela UTFPR – Brasil, e-mail: douglas.baretta@gmail.com

5. Doutora em Agronomia, Professora da UTFPR – Brasil, e-mail: bbufsm@gmail.com