VARIABILIDADE GENÉTICA EM GENÓTIPOS DE MAMONA UTILIZANDO ELETROFORESE DE ISOENZIMAS

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1 VARIABILIDADE GENÉTICA EM GENÓTIPOS DE MAMONA UTILIZANDO ELETROFORESE DE ISOENZIMAS Sérgio Delmar dos Anjos e Silva 1, Denilson Gouvêa Anthonisen 2, Juliana Silva Lemões 2, Patrícia Herrmann Fouchi 3 1 Embrapa Clima Temperado, sergio@cpact.embrapa.br; 2 Universidade Federal de Pelotas, denilson@cpact.embrapa.br; julianalemoes@aol.com; 3 Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas, CEFET/RS, patriciafouchi@hotmail.com. RESUMO - A boa adaptação da cultura da mamona em região de clima temperado promoveu a criação de um programa de melhoramento na Embrapa Clima Temperado. O programa visa desenvolver cultivares adaptadas com alto rendimento de óleo, tolerantes ao déficit hídrico e encharcamento, e resistentes a doenças. Foram introduzidos cultivares comerciais e realizadas coletas de sementes em populações espontâneas em diversos locais do estado do Rio Grande do Sul, para comporem o banco ativo de germoplasma - BAG. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética do BAG. Foram analisados 92 genótipos de mamona utilizando a eletroforese de isoenzimas de folhas, visando agrupar os genótipos segundo o nível de similaridade. Os sistemas de coloração usados foram glutamato oxalacetato transaminase, GOT, 6-fosfogluconato desidrogenase, PGDH, isocitrato desidrogenase, IDH, e peroxidase, PO. Por meio da análise de similaridade foi constatada grande variabilidade genética entre os genótipos de mamona com índice de similaridade entre 0,25 a 1,00. Utilizando o coeficiente de similaridade médio de 0,6, seis grupos principais foram formados. Os grupos foram caracterizados por tipo e origem dos genótipos. O resultado deste trabalho aliado à caracterização fenotípica dos genótipos facilitarão à utilização desse germoplasma no programa de melhoramento. INTRODUÇÃO Em vários países, a mamona é cultivada para a extração do óleo das sementes, cuja principal aplicação é a lubrificação de motores de alta rotação. O óleo extraído da mamona serve para obtenção de uma vasta lista de matérias-primas, insumos e produtos na fabricação de plásticos, fibras sintéticas, tintas e resinas, esmaltes e lubrificantes. No Brasil, esta oleaginosa pode transformar-se numa importante fonte de óleo combustível, devido ao alto conteúdo de óleo obtido em sua semente e ao grande apelo do programa nacional de produção e uso do biodiesel incentivado pelo governo. Apesar de não ter tradição no cultivo da mamona, a Região Sul apresenta grande potencial para este fim, visto que os rendimentos de grãos são bastante elevados quando comparados a outras regiões do país. Este fato faz com que o custo de produção seja reduzido, aumentando assim sua viabilidade para a produção do biodiesel. A principal limitação à exploração da mamona, diz respeito à escassez de sementes de

2 cultivares adaptadas, produtivas, com alto teor de óleo e tolerantes às principais pragas e doenças (MOREIRA et al., 1996). Portanto, a importância de um programa de melhoramento bem estruturado e com uma coleção de genótipos bem caracterizados é condição fundamental para o desenvolvimento desta cultura. Euforbiáceas, como a mamona, segundo Azevedo et al. (1997), exibem grande variabilidade genética e fenotípica. Caracterizar e conhecer essa variabilidade e diversidade existente no germoplasma é fundamental para o programa de melhoramento, facilitando seu uso no desenvolvimento de cultivares melhoradas com superior características agronômicas e adaptação às condições de solo e clima da região. De acordo com Anti (2000), é ao nível de ácidos nucléicos e proteínas que se originam as diferenças na expressão gênica, por isso, tais substâncias podem servir para caracterizar genótipos. Para este fim, a eletroforese de isoenzimas pode, portanto, ser uma ferramenta para a avaliação de características fenotípicas de plantas, gerando, inclusive, padrões altamente repetitivos. Lima et al. (2003) ratificam a condição dos marcadores bioquímicos/moleculares como ferramentas na caracterização quando afirmam que, ao selecionar precocemente plantas em desenvolvimento em nível de gene, mais do que em nível de expressão do gene, economiza-se tempo e dinheiro, além de acelerar a seleção e recombinação dos indivíduos desejados. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética do banco ativo de germoplasma de mamona da Embrapa Clima Temperado, com base em marcadores isoenzimáticos. MATERIAL E MÉTODOS Foram analisados 92 genótipos de mamona do banco ativo de germoplasma - BAG da Embrapa Clima Temperado em Pelotas, RS (Tab. 1). A análise foi realizada utilizando folhas colhidas de plantas conduzidas a campo e estocadas em sacos de plástico a 4 C, sendo a extração efetuada em até 24 h, por maceração de 20 mg de tecido imerso em tampão (0,1M Tris HCl, ph 7,5, contendo 1% de glutationa reduzida), na proporção 1:2. Os extratos foram absorvidos em papel filtro (Whatman 3) e inseridos nos orifícios dos géis de poliacrilamida. Os géis foram colocados em cubas eletroforéticas mantidas à 4 C, durante a corrida. A diferença de potencial foi mantida ao redor de 10V.cm -1, até que a linha formada pelo azul de bromofenol percorresse 9 cm desde o ponto de aplicação. Foram usados os sistemas de coloração para glutamato oxalacetato transaminase, GOT, 6- fosfogluconato desidrogenase, PGDH, isocitrato desidrogenase, IDH, e peroxidase, PO (ALFENAS et al., 1998).

3 As análises de similaridade e de agrupamento dos genótipos foram feitas utilizando o software NTSYS 2.1. (Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis for Personal Computers), empregando o coeficiente Jaccard e o método da média aritmética não ponderada (UPGMA). O fenograma foi seccionado sobre o valor médio de similaridade para avaliar os grupos formados. RESULTADOS E DISCUSSÃO Por meio da análise de similaridade foi constatada grande variabilidade genética entre os genótipos de mamona do BAG da Embrapa Clima Temperado. O índice de similaridade variou de 0,25 a 1,00. O agrupamento ilustrado no dendrograma (Fig. 1) foi obtido utilizando o coeficiente de similaridade médio de 0,6, que resultou na formação de seis grupos principais. Cabe destacar que as variedades comerciais (grupo 1) ficaram separadas dos demais genótipos. Materiais espontâneos de Pelotas/RS e Rio Grande/RS, municípios da zona Sul do Rio Grande do Sul, que apresentam como características comuns baixa altitude e solos baixos com facilidade de alagamento, predominam nos três grupos seguintes, enquanto genótipos de Caçapava/RS e São Sepé/RS, na região central do Estado, com altitudes entre 145 e 290m e solos bem drenados, compõem o quinto agrupamento. O sexto grupo, composto dos demais acessos que não são específicos de uma região geográfica, mas compreende genótipos espontâneos do sul do Brasil e plantas atípicas selecionadas em variedades comerciais. O resultado deste trabalho, aliado à caracterização fenotípica dos genótipos, facilitará a utilização do banco ativo de germoplasma no programa de melhoramento. CONCLUSÕES A eletroforese de isoenzimas é uma técnica eficiente para detectar variabilidade genética entre genótipos de mamona. O uso das isoenzimas GOT, PGDH, IDH e PO permitiu separar as variedades comerciais, desenvolvidas pelos programas de melhoramento genético da CATI e do IAC, de acessos espontâneos oriundos da região de clima temperado do sul do Brasil. * Patrocínio: FAPEG, Fundação de Apoio à Pesquisa Edmundo Gastal. Financiamento: MDA, Ministério do Desenvolvimento Agrário REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALFENAS, A. C. et al. Eletroforese de isoenzimas e proteínas afins; fundamentos e aplicações em plantas e microrganismos. UFV, Viçosa/MG, p.

4 ANTI, A. B. Caracterização de germoplasma de soja e de feijão através de eletroforese de isoenzimas da semente. Bragantia, Campinas, 59, , AZEVEDO, D. M. P., et al. Recomendações técnicas para o cultivo da mamoneira (Ricinus communis L.) no Nordeste do Brasil. Campina Grande, PB: MAARA/Embrapa-CNPA, Circular técnica 25, LIMA, M. R. Caracterização de cultivares de pessegueiro e de nectarineira por marcadores moleculares. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, Volume 38, Número 3, p , MOREIRA, J.A.N.; LIMA, E.F.; SANTOS, J.W. Melhoramento da Mamoneira (Ricinus communis L.) Campina Grande - PB: p. (MAARA / EMBRAPA - CNPA: Documento, 44). Tabela 1. Identificação de genótipos de mamona do BAG da Embrapa Clima Temperado - Pelotas, RS Genótipos Descrição AL Guarani 2002, AL Preta, Cafelista, IAC Cultivares do CATI (SP) Guarani, IAC 80 IAC 226, IAC 80, IAC Guarani CPACT-001 a CPACT 010 CPACT-011 a CPACT 014 CPACT-015 a CPACT 023 CPACT-024 e CPACT-025 CPACT-026 a CPACT 041 CPACT-042 a CPACT 047 CPACT-048 a CPACT 053 CPACT-054 a CPACT 057 CPACT-058 a CPACT 066 CPACT-067 e CPACT-068 CPACT-069 CPACT-070 CPACT-071 CPACT-072 e CPACT-073 CPACT-074 Cultivares do IAC (SP) Acesso espontâneo da periferia de Rio Grande/RS Acesso espontâneo à margem da Lagoa dos Patos em Pelotas/RS Acesso espontâneo da periferia de Rio Grande/RS Acesso espontâneo da periferia de Caçapava/RS Acesso espontâneo da periferia de São Sepé/RS Acesso espontâneo da periferia de Santa Maria/RS Acesso espontâneo da periferia de Guaíba/RS Acesso espontâneo do Balneário Cassino em Rio Grande/RS Acesso espontâneo da periferia de Bagé/RS Acesso espontâneo da Praia da Rosa/SC Acesso espontâneo de São Lourenço do Sul/RS Acesso espontâneo da periferia de Florianópolis/SC Acesso espontâneo do Balneário Cassino em Rio Grande/RS CPACT-075 CPACT-076 Planta atípica Cultivar T1 CPACT-077 e CPACT 078 CPACT-079 Planta atípica Cultivar IAC Guarani CPACT-080 e CPACT-081 Acesso espontâneo de Ibarama/RS CPACT-082 Planta atípica Cultivar AL Guarany 2002 CPACT-083 e CPACT-084 Acesso espontâneo da periferia de Santa Maria/RS

5 Figura 1. Dendrograma baseado na análise de isoenzimas (GOT, PGDH, IDH e PO) de folhas em 92 genótipos de mamona do BAG da Embrapa Clima Temperado - Pelotas, RS.