CARVALHO FILHO JLS; GOMES LAA; MALUF WR; COSTA-CARVALHO RR Herança digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface.

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1 Herança digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface José Luiz Sandes de Carvalho Filho 1 ; Luiz Antonio Augusto Gomes 2 ; Wilson Roberto Maluf 2 ; Rejane Rodrigues da Costa-Carvalho 2 1 UFRPE Universidade Federal Rural de Pernambuco. Departamento de Agronomia. Rua Manoel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos - CEP: Recife/PE, joseluiz.ufrpe@yahoo.com.br. 2 UFLA Universidade Federal de Lavras. Departamento de Agricultura. Cx Postal CEP: Lavras/MG, wrmaluf@dag.ufla.br, laagomes@dag.ufla.br, rejanercosta@yahoo.com.br. RESUMO O objetivo deste trabalho foi estudar a relação de alelismo entre duas fontes de resistência em alface ( Grand Rapids e Salinas 88 ) ao nematóide das galhas Meloidogyne incognita. Os experimentos foram conduzidos em estufa, em bandejas de poliestireno expandido de 128 células, sendo avaliadas as cultivares Salinas 88, Grand Rapids, e as populações F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) e famílias F 4 ( Grand Rapids x Salinas 88 ). Aos 45 dias após a inoculação, avaliou-se cada planta para incidência de galhas, nota para número de galhas, nota para número de massas de ovos e número de ovos. Houve evidência de dois diferentes genes envolvidos no controle genético da resistência a Meloidogyne incognita raça 1, nas cultivares de alface Grand Rapids e Salinas 88, podendo-se obter, a partir do cruzamento entre estas cultivares, materiais com maior nível de resistência do que ambos os genitores. PALAVRAS-CHAVE: Lactuca sativa L., resistência genética, melhoramento. ABSTRACT Digenic inheritance for the resistance to root-knot nematode on lettuce The objective of this work was to study the allelism relation between two sources of resistance to the root-knot nematode Meloidogyne incognita in lettuce ( Grand Rapids and Salinas 88 ). The experiments were carried out in greenhouse, in expanded polystyrene trays with 128 cells, evaluating the cultivars Salinas 88, Grand Rapids, and the populations F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) and F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), and F 4 families ( Grand Rapids x Salinas 88 ). On the 45 th day after the inoculation, each plant was evaluated by galls incidence, grade for galls number, grade for eggs masses number and egg number. There were evidences of two different genes involved in the genetic control of the Meloidogyne incognita race 1 resistance in the lettuce cultivars Grand Rapids and Salinas 88; given that, it is possible to obtain, from the crossing between these cultivars, materials with a resistance level higher than both of the genitors. Keywords: Lactuca sativa L., genetic resistance, breeding. INTRODUÇÃO S3095

2 Os fitonematóides parasitas da alface, principalmente representados pelo gênero Meloidogyne, danificam o sistema radicular e impedem a absorção de água e sais minerais, afetando características comerciais. A herança da resistência ao nematóide das galhas foi inicialmente estudada a partir do cruzamento entre as cultivares Regina 71 (suscetível, folhas lisas) e Grand Rapids (resistente, folhas crespas), evidenciando -se que tanto para as raças 1, 2, 3 e 4 de M. incognita quanto para M. javanica, o caráter é controlado por um único loco gênico. Resultado análogo foi obtido por Carvalho Filho et al. (2008), ao estudar a herança da resistência à M. incognita raça 1 a partir do cruzamento entre Salinas 88 (resistente à M. incognita raças 1 e 2) e Regina 71 (suscetível). As cultivares Grand Rapids e Salinas 88 são materiais que podem ser utilizados como fontes de resistência aos nematóides das galhas, podendo-se escolher uma ou outra como genitor, conforme os objetivos do programa de melhoramento e também do tipo de alface que se deseja preferencialmente obter. Apesar da evidência da resistência a M. incognita nas cultivares Grand Rapids e Salinas 88, não há relatos sobre o possível alelismo entre os genes que controlam a resistência a nematóides nestas duas cultivares. Com isso, o objetivo do presente trabalho foi estudar a relação de alelismo entre as fontes de resistência a M. incognita encontradas nas cultivares Grand Rapids e Salinas 88. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos foram realizados em estufa nas dependências da HortiAgro Sementes Ltda., no município de Ijaci, MG. Os tratamentos foram constituídos pelas cultivares parentais de alface Grand Rapids (resistente ao nematóide das galhas) e Salinas 88 (resistente ao nematóide das galhas), e pelas populações F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), além da cultivar Regina 71. Uma amostra de sementes F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) foi previamente semeada, e 400 plantas F 2 foram cultivadas em bandejas de poliestireno expandido 128 células, produzindo sementes F 3 que foram colhidas em bulk para constituir a população F 3 utilizada. Para avaliar a resistência à M. incognita raça 1, foram utilizadas as populações: Grand Rapids, Salinas 88, Regina 71 e das gerações F 1, F 2 e F 3. Aos 15 dias após a semeadura, fez-se a infestação do substrato com os ovos de M. incognita raça 1, com uma suspensão de ovos na proporção de 30 ovos.ml -1 de substrato. Aos 45 dias após a infestação das plântulas de alface, cada planta de alface foi avaliada individualmente para quatro características relacionadas ao nível de resistência: nota para incidência de galhas visíveis na superfície do torrão (Figuras 1 e 2), nota para número de galhas presentes no sistema radicular, nota para número de massas de ovos e número total de ovos no sistema radicular da planta. As plantas foram retiradas da bandeja, sendo avaliadas para incidência de galhas, sendo atribuído notas: nota 1= sistema radicular com poucas galhas S3096

3 visíveis (<10), pequenas (<1mm) e não coalescentes; nota 2= sistema radicular com poucas galhas visíveis (<10), porém, algumas com tamanho médio (1-3 mm); nota 3= sistema radicular com número médio de galhas visíveis (10-30), de tamanho médio e algumas de tamanho grande (>3 mm); nota 4= sistema radicular com muitas galhas visíveis (>30), de tamanho grande (>3 mm), com poucas galhas de tamanho médio, algumas galhas coalescentes; nota 5= sistema radicular com muitas galhas visíveis (>30), de tamanho grande (>3 mm), com grande número de galhas coalescentes. Para atribuição de notas para o número de galhas e nota para o número de massas de ovos, as raízes foram lavadas com cuidado, em água não corrente, até se encontrarem limpas de substrato, sendo, em seguida, coloridas com o corante contendo bordeaux, na concentração de 1%, para a visualização das massas de ovos. Em seguida, contaram-se o número de galhas e o número de massas de ovos por sistema radicular, atribuindo-se as notas correspondentes. Para nota para número de galhas, utilizou-se uma escala de notas que variou de 1 a 5, sendo: nota 1= número de galhas menor ou igual a 20; nota 2= número de galhas maior que 20 e menor ou igual a 40; nota 3= número de galhas maior que 40 e menor ou igual a 60; nota 4= número de galhas maior que 60 e menor ou igual a 80; nota 5= um número de galhas maior que 80. Para o número de massas de ovos, utilizou-se também uma escala de notas de 1 a 5, sendo: nota 1= número de massas de ovos menor ou igual a 10; nota 2= número de massas de ovos maior que 10 e menor ou igual a 20; nota 3= número de massas de ovos maior que 20 e menor ou igual a 30; nota 4= número de massas de ovos maior que 30 e menor ou igual a 40; nota 5= número de massas de ovos superior a 40. Após a contagem das galhas e massas de ovos, extraíram-se os ovos das raízes das plantas de alface pela técnica de Hussey & Barker (1973), modificada por Boneti & Ferraz (1981). Os ovos assi m obtidos foram contados com auxílio de estereomicroscópio, obtendo-se o número de ovos por sistema radicular. Estimaram-se a média, a amplitude e a variância, por meio do programa computacional, para todas as características em cada uma das populações sob estudo. Com as variâncias das populações, foram obtidas as estimativas das variâncias genética, ambiental e fenotípica e herdabilidade no sentido amplo, em nível das gerações F 2 e F 3. As famílias F 4, obtidas a partir do cruzamento inicial Grand Rapids x Salinas 88, foram avaliadas quanto aos níveis de resistência a nematóides em um segundo experimento. Os tratamentos foram compostos pelas cultivares parentais Grand Rapids e Salinas 88 e a cultivar Regina 71 (testemunha suscetível), além de 35 famílias F 4. As famílias F 4 foram obtidas a partir da colheita de sementes de 35 plantas, aleatoriamente escolhidas a partir da população F 3 anteriormente descrita. As cultivares Grand Rapids, Salinas 88 e Regina 71, além das 35 famílias F 4, foram avaliadas para as características incidência de galhas, nota para número de galhas, nota para número de massas de ovos e número de ovos, utilizando o delineamento experimental em S3097

4 blocos casualizados com 3 repetições e 8 plantas por parcela. As médias das famílias foram comparadas pelo teste de Scott-Knott (P<0,05). Posteriormente, as famílias foram separadas em fenótipos, segundo os resultados indicados pelo teste de separação de médias de Scott-Knott. As frequências observadas de famílias F 4 resistentes e não-resistentes (=suscetíveis + segregantes) foram comparadas, através de testes de qui-quadrado (5%) com 1 grau de liberdade, com as frequências a serem esperadas sob a hipótese de existência de dois genes não-alélicos (presentes respectivamente em Grand Rapids e Salinas 88), com segregação independente e ausência de epistasia, ou seja, com as frequências esperadas de 39/64 famílias resistentes: 25/64 famílias nãoresistentes. RESULTADOS E DISCUSSÃO Não houve diferença entre as médias dos genitores Grand Rapids e Salinas 88 quanto à incidência de galhas, nota para número de galhas e nota para número de massas de ovos (Tabela 1). A cultivar resistente Grand Rapids apresentou, no entanto, menor número de ovos do que a também resistente Salinas 88. A testemunha suscetível Regina 71 obteve médias significativamente superiores a todos os demais tratamentos, para todas as características. Não houve diferença significativa entre as médias das gerações F 1 e F 2 para nenhuma das características estudadas; já a geração F 3 apresentou valores de médias significativamente inferiores a F 1 e F 2 para todas as características, fato que está, provavelmente, associado à maior freqüência esperada de genótipos homozigotos resistentes em F 3 do que em F 2. Houve variância genética não-nula tanto na geração F 2 quanto na geração F 3 (Tabela 1). As estimativas de herdabilidade no sentido amplo nas gerações F 2 e F 3 foram semelhantes em magnitude para as quatro características analisadas. As maiores estimativas de herdabilidade estiveram associadas à nota para número de massas de ovos, que oscilaram em torno de 80% nas duas gerações consideradas. No experimento que incluiu as famílias F 4, as médias das três cultivares foram superiores às médias das mesmas no 1º experimento, devido a condições ambientais presumivelmente mais favoráveis ao desenvolvimento do nematóide das galhas no 2º experimento. Não houve diferença significativa entre as cultivares Grand Rapids e Salinas 88, enquanto Regina 71 teve médias de danos significativamente superiores a ambos os genitores resistentes, para todas as características avaliadas (Tabela 2). Os agrupamentos de média pelo teste de Scott-Knott distinguiram 3 grupos de famílias F 4 para as características analisadas: grupo [a] = famílias cujos níveis de dano não diferiram significativamente dos apresentados pelos genitores resistentes; grupo [b] = famílias com níveis de dano significativamente maiores do que os apresentados pelos genitores resistentes, mas inferiores aos apresentados por Regina 71; grupo [c] = famílias que não diferiram significativamente da cultivar suscetível Regina 71. Dentre as 35 famílias F 4 analisadas, 8 famílias (3, 5, 15, 16, 24, 31, 34, 35) para a nota de incidência de galhas no torrão, 16 famílias (3, 5, 7, 9, 10, S3098

5 12, 15, 16, 19, 21, 24, 26, 29, 31, 32, 35) para a nota para galhas no sistema radicular, 11 famílias (3, 12, 15, 16, 21, 24, 26, 29, 31, 32, 35) para nota de massas de ovos e 11 famílias (3, 6, 7, 13, 15, 24, 28, 29, 31, 32, 35) para o número de ovos pertenceram aos grupos [b} + [c]. A existência de famílias F 4 com níveis de resistência mais baixos que os genitores para todas as características avaliadas é uma evidência adicional que leva à rejeição da hipótese de alelismo entre os genes que controlam a resistência ao M. incognita raça 1 em Grand Rapids e Salinas 88. Uma vez que tanto em Grand Rapids como em Salinas 88, há evidências de um gene maior que controla a resistência ao nematóide, é plausível, portanto, assumir que gerações segregantes a partir do cruzamento Grand Rapids x Salinas 88 assumam o padrão esperado a partir da segregação de dois locos gênicos. Dessa forma, procedeu-se ao teste da hipótese de herança digênica do controle genético da resistência M. incognita raça 1. Nesta hipótese, assumiu-se que os dois locos em questão têm segregação independente e que não haja interações epistáticas entre eles. Consideraram-se para o teste as frequências esperadas de dois fenótipos: o primeiro fenótipo (RESISTENTE) constituí do por famílias do grupo [a], que possuiriam pelo menos 1 dos 2 locos putativos em homozigose para o alelo de resistência, e que teria frequência esperada de 39/64 entre famílias F 4 ; e o segundo fenótipo (NÃO-RESISTENTE), constituído por famílias dos grupos [b]+[c], com frequência esperada de 25/64, as quais poderiam corresponder a famílias com ambos os locos em heterozigose, ou a um loco em heterozigose e outro em homozigose para um alelo de suscetibilidade, ou ainda a dois locos em homozigose para ambos os alelos de suscetibilidade. Os testes de qui-quadrado referentes a esta hipótese foram não significativos para nota para número de galhas e nota para número de massas de ovos e número de ovos, e o valor de qui-quadrado apenas aproximou-se (P=0.049) do limite de significância (P=0,05) para incidência de galhas (Tabela 3). Assim, os dados podem ser interpretados como aderentes à hipótese de que a resistência a M. incognita raça 1 em Grand Rapids e Salinas 88 é controlada por alelos de resistência localizados em locos distintos, com segregação independente. REFERÊNCIAS CARVALHO FILHO JLS, GOMES LAA, WESTERICH JN, MALUF WR, CAMPOS VP, FERREIRA S Inheritance of resistance of Salinas 88 lettuce to the root-knot nematode Meloidogyne incognita (Kofoid & White) Chitwood. Revista Brasileira de Agrociência, v. 14, n. 2: HUSSEY RS, BARKER KR A comparison of methods collecting inocula of Meloidogyne spp. Including a new technique. Plant Disease Report, v.57, n. 12: BONETTI JIS, FERRAZ S Modificação do método de Hussey & Barker para extração de ovos de Meloidogyne exigua de raízes de cafeeiro. Fitopatologia Brasileira, v. 6, n. 3: 553. S3099

6 digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface. Horticultura Brasileira 29: S3095-S3103 Tabela 1. Parâmetros das populações Salinas 88, Grand Rapids, Regina 71, F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) e F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) para as características incidência de galhas, nota para número de galhas, nota para número de massas de ovos e número de ovos [Means, amplitudes and variances of lettuce populations Salinas 88, Grand Rapids, Regina 71, F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88) and F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) for gall incidence scores, gall number scores, eggmass number scores and egg numbers]. UFLA, Lavras, MG, Populações Parâmetros Incidência de galhas Nota para número de galhas Nota para número de massas de ovos Média 1.35 (± 0.14) (± 0.15) 1.25 (± 0.13) 3.88 (± 2.52) Salinas 88 Amplitude (1-2) 1 (1 2) (1 2) ( ) Variância Número de ovos (x 10 3 ) Média 1.48 (± 0.18) 1.58 (± 0.18) 1.22 (± 0.11) 2.65 (± 0.44) Grand Rapids Amplitude (1 3) (1 3) (1 3) ( ) Variância Média 4.71 (± 0.20) 4.50 (± 0.22) 4.08 (± 0.25) 11.9 (± 2.41) Regina 71 Amplitude (4 5) (4 5) (4 5) ( ) Variância Média 3.50 (± 0.50) 3.63 (± 0.44) 3.13 (± 0.30) 6.15 (± 1.24) F 1 Amplitude (3 4) (3 4) (3 4) ( ) Variância Média 3.39 (± 0.09) 3.53 (± 0.60) 3.29 (± 0.10) 5.53 (± 0.32) F 2 Amplitude (1 5) (1 5) (1 5) ( ) Variância Média 2.55 (± 0.09) 2.58 (± 0.10) 2.33 (± 0.11) 4.11 (± 0.33) F 3 Amplitude (1 5) (1 5) (1 5) ( ) Variância Variância ambiental 0, Variância fenotípica (F 2 ) 3 0, Variância fenotípica (F 3 ) 4 0, Variância genética (F 2 ) 3 0, Variância genética (F 3 ) 4 0, Herdabilidade (F 2 ; %) 3 49, Herdabilidade (F 3 ; %) 4 52, Limites inferior e superior da amplitude; 2 Intervalo de confiança (95%); 3 Valores estimados em relação à geração F 2 ; 4 Valores estimados em relação à geração F 3 ( 1 Lower and upper limits of amplitude; 2 Confidence interval (95%); 3 Values estimated in relation to generation F 2 ; 4 Values estimated in relation to generation F 3 ). S3100

7 CARVALHO FILHO JLS; GOMES LAA; MALUF WR; COSTA-CARVALHO RR Herança digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface. Horticultura Brasileira 29: S3095-S3103 Tabela 2. Incidência de galhas, nota para número de galhas, nota para número de massas de ovos e número de ovos de famílias F 4 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), Grand Rapids, Salinas 88 e Regina 71 [Gall incidence scores, gall number scores, eggmass number scores and egg numbers of the lettuce cultivars Grand Rapids, Salinas 88, Regina 71, and 35 F 4 families derived from the cross Grand Rapids x Salinas 88]. UFLA, Lavras, MG, Tratamentos Incidência de Nota para número de Nota para número de Número de galhas galhas massas de ovos ovos Família F 4 # a 2.99 a 2.35 a a Família F 4 # a 2.13 a 1.54 a a Família F 4 # b 3.72 b 3.17 b b Família F 4 # a 2.64 a 1.78 a a Família F 4 # b 3.25 b 2.29 a a Família F 4 # a 2.79 a 2.21 a b Família F 4 # a 3.11 b 2.27 a b Família F 4 # a 2.49 a 2.02 a a Família F 4 # a 3.18 b 2.33 a a Família F 4 # a 3.22 b 2.12 a a Família F 4 # a 2.79 a 2.08 a a Família F 4 # a 3.23 b 2.69 b a Família F 4 # a 2.82 a 2.23 a b Família F 4 # a 2.25 a 1.61 a a Família F 4 # b 3.96 b 3.29 b b Família F 4 # b 3.04 b 2.61 b a Família F 4 # a 2.58 a 2.17 a a Família F 4 # a 2.25 a 1.50 a a Família F 4 # a 3.29 b 2.42 a a Família F 4 # a 2.75 a 2.00 a a Família F 4 # a 3.35 b 2.62 b a Família F 4 # a 2.39 a 2.00 a a Família F 4 # a 2.52 a 1.99 a a Família F 4 # c 3.94 b 2.78 b b Família F 4 # a 2.76 a 1.86 a a Família F 4 # a 3.38 b 2.63 b a Família F 4 # a 2.38 a 1.83 a a Família F 4 # a 2.81 a 2.31 a b Família F 4 # a 3.51 b 2.73 b b Família F 4 # a 2.33 a 2.17 a a Família F 4 # b 3.17 b 2.96 b b Família F 4 # a 3.71 b 2.83 b b Família F 4 # b 2.58 a 2.04 a a Família F 4 # a 1.96 a 1.29 a a Família F 4 # b 3.33 b 2.75 b b Grand Rapids 2.29 a 2.79 a 1.67 a a Salinas a 2.76 a 2.01 a a Regina c 4.51 b 4.15 b c 1 Médias seguidas de mesma letra nas colunas não diferem significativamente entre si, pelo Teste de Scott-Knott, P < 0,05 (Means followed by the same letter in the columns do not differ significantly by Scott-Knott s test, P < 0.05). S3101

8 CARVALHO FILHO JLS; GOMES LAA; MALUF WR; COSTA-CARVALHO RR Herança digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface. Horticultura Brasileira 29: S3095-S3103 Tabela 3. Teste para hipótese de herança digênica do controle genético da resistência Meloidogyne incognita raça 1, em alface, considerando as características incidência de galhas, nota para número de galhas, nota para número de massas de ovos e número de ovos de famílias F 4 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) comparadas com os genitores [Parameters of the populations Salinas 88, Grand Rapids, Regina 71, F 1 ( Grand Rapids x Salinas 88 ), F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88) and F 3 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) for the characteristics galls incidence, grade for galls number, grade for eggs masses number and eggs number]. UFLA, Lavras, MG, Características Fenótipos FO (Famílias F 4) χ 2 Prob Resistentes 27 Incidência de galhas Não resistentes 8 Resistentes 19 Nota para número de galhas Nota para número de massas de ovos Número de ovos Não resistentes 16 Resistentes 24 Não resistentes 11 Resistentes 24 Não resistentes Frequência esperada 39 resistentes :25 não-resistentes, em que o grupo 1 é composto por famílias que não diferiram significativamente dos genitores, enquanto o grupo 2 é composto pelas famílias que diferiram significativamente dos genitores, pelo teste de Scott-Knott (5%) [Expected frequencies: 39/64 resistant : 25/65 non-resistant, in which "resistant" are families that did not significantly differ from the resistant parents Grand Rapids or Salinas 88 by the Scott-Knott test (5%); "non-resistant" are families with significantly higher nematode incidence than Grand Rapids or Salinas 88]. Regina 71 Salinas 88 Grand Rapids Figura 1. Plantas de alface das cultivares Regina 71, Salinas 88 e Grand Rapids 45 dias após a inoculação com ovos de Meloidogyne incognita raça 1 (Plants of cultivars lettuce Regina 71, Salinas 88 e Grand Rapids 45 th days after the inoculation with eggs of Meloidogyne incognita race 1). UFLA, Lavras, MG, S3102

9 CARVALHO FILHO JLS; GOMES LAA; MALUF WR; COSTA-CARVALHO RR Herança digênica para a resistência ao nematóide das galhas em alface. Horticultura Brasileira 29: S3095-S3103 Figura 2. Plantas de alface da população F 2 ( Grand Rapids x Salinas 88 ) 45 dias após a inoculação com ovos de Meloidogyne incognita raça 1 (Plants of F 2 population lettuce 45 th days after inoculation with eggs of Meloidogyne incognita race 1). UFLA, Lavras, MG, S3103