Divergência genética em cultivares superprecoce de milho com relação a caracteres fenológicos e produtivos

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1 Divergência genética em cultivares superprecoce de milho com relação a caracteres fenológicos e produtivos Bruna Mendonça Alves 1 Alberto Cargnelutti Filho 2 Ismael Mario Márcio Neu 3 Giovani Facco 4 Ronaldo Spanholi 5 Cleiton Antonio Wartha 6 Gustavo Oliveira dos Santos 7 INTRODUÇÃO O milho (Zea mays L.) é caracterizado pela sua importância econômica e pelas suas diversas formas de utilização, sendo o principal ingrediente utilizado na formulação de rações animais. No Rio Grande do Sul, a produção de milho em grãos na safra 2012/2013 foi de 5,38 milhões de toneladas, em uma área plantada de 1,03 milhões de hectares e produtividade média estimada em kg ha -1 (CONAB 2013). No estudo da divergência genética entre genótipos, técnicas multivariadas são empregadas, visando identificar as combinações híbridas com maior heterozigose (CRUZ; REGAZZI, 1997). A análise de agrupamento é uma alternativa para predição da divergência genética e auxilia os melhoristas na classificação dos genótipos em grupos, de tal forma que exista homogeneidade dentro do grupo e heterogeneidade entre os grupos. Dentre os métodos de agrupamento o método hierárquico é o mais utilizado e os genótipos são agrupados por um processo que se repete em vários níveis, até que seja estabelecido um dendrograma. A análise multivariada com base em variáveis canônicas consiste na transformação de um conjunto original de variáveis em variáveis padronizadas e não correlacionadas, que avalia o grau de similaridade genética entre os genótipos (CRUZ; REGAZZI, 1997). OBJETIVO O objetivo deste trabalho foi avaliar a divergência genética em cultivares superprecoce de milho pertencentes à rede de ensaios de competição de cultivares do Rio Grande do Sul, com relação a caracteres fenológicos e produtivos. METODOLOGIA Foi conduzido um experimento com a cultura do milho (Zea mays L.), na safra agrícola 1 Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes 2 Departamento de Fitotecnia, Centro de Ciências Rurais (CCR), UFSM, , Santa Maria, RS, Brasil. alberto.cargnelutti.filho@gmail.com. Professor orientador. Bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq 3 Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista PROBIC/FAPERGS/UFSM 4 Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes 5 Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. 6 Curso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista BIC/CNPq 7 Programa de Pós-Graduação em Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil. Bolsista Capes

2 , na área experimental do Departamento de Fitotecnia, da Universidade Federal de Santa Maria (latitude de 29º42 S, longitude de 53º49 W e altitude 95m). Foram avaliadas cinco cultivares de milho de ciclo superprecoce, pertencentes rede de ensaios de competição de cultivares, realizados no Estado do Rio Grande do Sul. O delineamento experimental utilizado foi blocos ao acaso, com nove repetições. As unidades experimentais foram compostas de duas filas de cinco metros de comprimento, espaçadas em 0,8m entre filas e 0,20m entre plantas na fila. No dia 26 de outubro de 2012, foi realizada a semeadura manualmente, após a emergência das plantas foi realizado desbaste, resultando em uma população final de plantas ha -1. A adubação de base foi composta de 40 kg ha -1 de N, 160 kg ha -1 de P 2 O 5 e 160 kg ha -1 de K 2 O, na formulação comercial (N-P-K). As adubações de cobertura foram fracionadas em duas aplicações de 90 kg ha -1 de N, e foram realizadas quando as plantas apresentavam quatro e oito folhas expandidas, respectivamente, totalizando 180 kg ha -1 de N em cobertura. Em cada unidade experimental foram mensurados os caracteres fenológicos: número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino (FM) e número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF) e os caracteres produtivos: número de plantas ha -1 (NP); número de espigas ha -1 (NE); índice de espigas (IE = NE/NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha -1 ), a 13% de umidade. Para cada caractere, foi realizada a análise de variância e os caracteres que não apresentaram diferença significativa, pelo teste F, não foram considerados na análise de agrupamento. Posteriormente, foi determinada a matriz de coeficientes de correlação genotípica (CRUZ, 2006) e realizado o diagnóstico de multicolinearidade (MONTGOMERY; PECK, 1982). Foi realizada a análise de variáveis canônicas, a análise de contribuição relativa de cada variável para divergência genética pelo método proposto por SINGH (1981), e a importância relativa de cada caractere na predição da divergência genética. Para a análise de agrupamento, utilizou-se a distância generalizada de Mahalanobis (D 2 ) como medida de dissimilaridade e na delimitação dos grupos, pelo método Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA) (CRUZ, 2006). Após, foi construído o dendrograma, realizado o corte no dendrograma, usando como critério 40% de dissimilaridade e validado o agrupamento por meio do coeficiente de correlação cofenética (CCC). Para avaliar a divergência genética entre as cultivares utilizou-se também variáveis canônicas, evidenciada pela dispersão dos escores em gráfico. As análises estatísticas foram realizadas com auxílio dos aplicativos GENES (CRUZ, 2006) e Microsoft Office Excel. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3 A análise de variância revelou efeito significativo para os caracteres mensurados a 5% de probabilidade pelo teste F, indicando existir variabilidade genética entre as cultivares (Tabela 1). A precisão experimental foi verificada com base na acurácia seletiva (AS), indicando para todos os caracteres precisão experimental muito alta (AS 0,94), que segundo critérios estabelecidos por RESENDE; DUARTE (2007), confere credibilidade aos resultados obtidos (Tabela 1). Devido todos os caracteres apresentarem diferença significativa na análise de variância, determinou-se a matriz de correlação genotípica com os sete caracteres e após foi realizado o diagnóstico de multicolinearidade. O diagnóstico de multicolinearidade, com os sete caracteres, apresentou número de condição (NC) inicial igual a ,67, indicando colinearidade severa segundo critério de MONTGOMERY; PECK (1982). Com a eliminação dos caracteres número de espigas (NE) e o índice de espiga (IE) o número de condição reduziu para 76,51, o que indica colinearidade fraca entre os caracteres e permite a realização da análise de agrupamento. Com os caracteres (NDE, FM, FF NP e PROD), que permaneceram, foi realizada a análise de variáveis canônicas (Tabelas 2). As duas primeiras variáveis canônicas explicam 84,263% da variação total, sendo que os caracteres PROD e FF, foram os que apresentam maior importância relativa nas primeiras variáveis canônicas. A análise da contribuição relativa dos caracteres (Tabela 3), utilizando-se o critério proposto por SINGH (1981), os caracteres PROD e NP, apresentaram as maiores contribuições 51,82% e 13,80%, respectivamente. Com isso, pode-se afirmar que esses caracteres são importantes no estudo da divergência genética entre as cultivares, devido apresentarem contribuições expressivas. A partir das estimativas da distância generalizada de Mahalanobis, foi realizada a análise de agrupamento por meio do método UPGMA e gerado o dendrograma com base nos caracteres NDE, FM, FF NP e PROD. Utilizando-se a distância generalizada de Mahalanobis como medida de dissimilaridade para definição dos grupos, permitiu a separação das cultivares de ciclo superprecoce em três grupos (Figura 1), concordante com a análise de variáveis canônicas que mostrou a mesma separação das cultivares em três grupos (Figura 2). O grupo 1 foi composto pelas cultivares LG6304YG, BG7051H e P2530, o grupo 2 pela cultivar P1630H e o grupo 3 pela cultivar AG0945 (Figuras 1 e 2). CONCLUSÃO Há variabilidade genética entre as cultivares de milho de ciclo superprecoce em relação aos caracteres fenológicos e produtivos. O método de Singh e o de importância relativa não coincidem na indicação de caracteres de importância, para a determinação da diversidade genética. As cultivares LG6304YG, BG7051H e P2530, formaram o grupo 1, a cultivar P1630H o grupo 2 e cultivar AG0945 o grupo 3.

4 REFERÊNCIAS CONAB - COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento da safra brasileira: grãos, décimo levantamento. Brasília: Conab, p. Disponível em: < pdf>. Acesso em: 08 abril CRUZ, C. D. Programa genes: estatística experimental e matrizes. Viçosa: UFV, p. CRUZ, C. D.; REGAZZI, A. J. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 2.ed. Viçosa: UFV, p. RESENDE, M.D.V. de; DUARTE, J.B. Precisão e controle de qualidade em experimentos de avaliação de cultivares. Pesquisa Agropecuária Tropical, v.37, p , SINGH, D. The relative importance of characters affecting genetic divergence. Indian Journal of Genetic and Plant Breeding, v.41, p , MONTGOMERY, D.C.; PECK, E.A. Introduction to linear regression analysis. New York: John Wiley & Sons, p. Tabela 1. Resumo da análise de variância (número de graus de liberdade (GL) e quadrado médio para as fontes de variação bloco, cultivar e erro), média, coeficiente de variação experimental (CV%), valor do teste F para cultivar (Fc), acurácia seletiva (AS) e precisão experimental (1), para os caracteres: número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino (FM); número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF); número de plantas ha -1 (NP); número de espigas ha -1 (NE); índice de espigas (IE = NE/NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha -1 ), de cinco cultivares de ciclo superprecoce de milho, safra 2012/2013. FV GL Quadrado Médio NDE FM FF NP NE IE PROD Bloco 8 0,27 1,26 2, , ,00 0, ,84 Cultivar 4 4,69* 9,81* 16,26* ,44* ,78* 0,17* ,23* Erro 32 0,50 0,87 1, , ,28 0, ,76 Média 7,42 59,71 62, , ,33 0, ,07 CV(%) 9,54 1,57 1,69 4,37 7,71 7,11 10,30 Fc 9,35 11,23 14,54 14,28 54,16 37,82 56,04 AS 0,94 0,95 0,96 0,96 0,99 0,99 0,99 Precisão (1) MA MA MA MA MA MA MA (1) Limites de classes estabelecidos por em RESENDE & DUARTE (2007): MA = muito alta (AS 0,90); A = alta (0,70 AS < 0,90); M = moderada (0,50 AS < 0,70) e B = baixa (AS < 0,50). *Efeito significativo pelo teste F, a 5 % de probabilidade de erro. ns Não significativo. Tabela 2. Autovalores, variância, variância acumulada e importância relativa de cinco caracteres avaliados em cinco cultivares de milho de ciclo superprecoce, nas cinco variáveis canônicas. Variância Importância relativa Variância Variáveis Canônicas Autovalores acumulada (%) NDE FM FF NP PROD (%) 1 7,28 62,50 62,55-0,21-0,56 0,36 0,24 0,88 2 2,54 21,76 84,26-0,68 0,35 0,82-0,57 0,32 3 1,17 10,05 94,31-0,12-0,87 0,85 1,03-0,51 4 0,66 5,69 100,00 0,71 0,55-0,02-0,21 0,34 5 0,00 0,00 100,00-0,40 1,14-0,96 0,41-0,10 NDE: número de dias da semeadura até a emergência; FM: número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino; FF: número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino; NP: número de plantas; e PROD: produtividade de grãos.

5 Tabela 3. Contribuição relativa conforme critério de SINGH (1981) do número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino (FM); número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF); número de plantas ha -1 (NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha -1 ), produtividade de grãos (PROD), de cinco cultivares de milho de ciclo superprecoce. Caractere SINGH S.j Valor em % NDE 25,41 10,91 FM 26,52 11,38 FF 28,19 12,10 NP 32,16 13,80 PROD 120,76 51,82 LG6304YG BG7051H P2530 P1630H AG9045 D 2 (%) Figura 1. Dendrograma obtido pelo método de agrupamento hierárquico da ligação média entre grupos (UPGMA), a partir da distância generalizada de Mahalanobis entre 5 cultivares superprecoce de milho agrupados a partir dos caracteres número de dias da semeadura até a emergência (NDE); número de dias da semeadura até 50% do florescimento masculino (FM); número de dias da semeadura até 50% do florescimento feminino (FF); número de plantas ha -1 (NP) e produtividade de grãos (PROD, em kg ha -1 ), (Coeficiente de correlação cofenética = 0,8325). Figura 2. Dispersão gráfica dos escores de 5 cultivares de ciclo superpreococe de milho (1- P1630H, 2- P2530, 3- LG6304YG, 4- AG9045 e 5- BG7051H), em relação às duas primeiras variáveis canônicas (VC1 e VC2), Santa Maria RS, safra 2012/2013.

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