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1 Bragantia Print ISSN Table of contents Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 Basic Areas Chromose duplication of triploid hybrids between elephantgrass and pearl millet Barbosa, Sandro; Vide, Lisete Chamma da; Pereira, Antônio Vander; Abreu, Juscélio Clemente De Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Machado, Eduardo Caruso; Oliveira, Ricardo Ferraz de; Ribeiro, Rafael Vasconcelos; Medina, Camilo Lázaro; Stuchi, Eduardo Sanches; Pavani, Luiz Carlos Plant Breeding Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Silva, Giovani Oleário Da; Pereira, Arione da Silva; Souza, Velcio Queiroz de; Carvalho, Fernando Irajá Félix de; Fritsche Neto, Roberto

2 Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Santos, Fabrício Santana; Amaral Júnior, Antonio Teixeira do; Freitas Júnior, Silvério de Paiva; Rangel, Ramon Macedo; Pereira, Messia Gonzaga Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Cardoso, Antonio Ismael Inácio Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Biudes, Gustavo Barnabé; Carmago, Carlos Eduardo de Oliveira; Ferreira Filho, Antonio Wilson Penteado; Azevedo Filho, Joaquim Adelino Plant Protection Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations Wenzel, Inajá Marchizeli; Monteiro, Antonio Carlos; Pereira, Gener Tadeu Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Giolo, Fabrizio Pinheiro; Grützmacher, Anderson Dionei; Manzoni, Cristiane Gindri; Lima, Crislaine Alves Barcellos de; Nörnberg, Sandro Daniel

3 Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Torres, Fabrícia Zimermann Vilela; Carvalho, Geraldo Andrade; Souza, Jander Rodrigues de; Rocha, Liuz Carlos Dias Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphii transmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Michelotto, Marcos Doniseti; Busoli, Antonio Carlos Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Dinardo-Miranda, Leila Luci; Vasconcelos, Antonio Carlos Machado; Veira, Sidney Rosa; Fracasso, Juliano Vilela; Grego, Célia Rerina Crop Production and Management Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil De Rossi, Andrea; Rufato, Leo; Giacobbo, Clevison Luiz; Costa, Vagner Brasil; Vitti, Maurício Roberto; Mendez, Marta Elena Gonzaz; Fachinello, José Carlos (3 de 6) [23/10/ :28:51 p.m.]

4 A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree Moraes, Larissa Alexadra Cardoso; Moraes, Vicente Haroldo de Figueiredo Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Cardoso, Antonio Ismael Inácio Soils and Plant Nutrition Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Freddi, Onã Da Silva; Centuron, José Frederico; Beutler, Amauri Nelson; Aratani, Ricardo Garcia; Leonel, Cristian Luarte; Silva, Álvaro Pires da Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Zambrosi, Fernando César Bachiega; Alleoni, Luís Reynaldo Ferracciú; Caires, Eduardo Fávero

5 Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Freitas, Ana Dolores Santiago de; Vieira, Carolina Lucena; Santos, Carolina Etiene de Rosália e Silva; Stamford, Newton Pereira; Lyra, Maria do Carmo Catanho Pereira de Note Yield of sugar cane as affected by fluorine Otto, Rafael; Faria, Maria Regina Meireles de; Queiroz, Fábio Eduardo de Campos; Moura, Thiago Augusto de; Vitti, Godofredo Cesar; Cantarella, Heitor Agrometeorology Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Nascimento, Robson de Sousa; Brito, José Ivaldo Barbosa de Methodology and Experimental Techniques Experimental methodology in conditions of restriction of space for soybean Martin, Thomas Newton; Jauer, Adilson; Dutra, Luiz Marcelo Costa; Santi, Antônio Luís; Zabot, Lucio

6 Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 ÁREAS BÁSICAS

7 Duplicação cromossômica de híbridos triplóides de capimelefante e milheto Chromose duplication of triploid hybrids between elephantgrass and pearl millet Sandro Barbosa I, * ; Lisete Chamma Da Vide II ; Antônio Vander Pereira III ; Juscélio Clemente De Abreu IV I Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Alfenas, UNIFAL-MG, Rua Gabriel Monteiro da Silva, 714, Centro, Alfenas (MG), Brasil. sandro@unifalmg.edu.br II Departamento de Biologia, Universidade Federal de Lavras - UFLA, Caixa Postal 37, Lavras (MG) Brasil lcdavide@ufla.br III Embrapa - Gado de Leite, Rua Eugênio do Nascimento, 610, Juiz de Fora (MG), Brasil. avanderp@cnpgl.embrapa.br IV Universidade Vale do Rio Verde - UninCor, Av. Castelo Branco, 82; Chácara das Rosas, Três Corações (MG), Brasil RESUMO O objetivo deste estudo foi duplicar o complemento cromossômico de híbridos triplóides de capim-elefante e milheto para obtenção de plantas hexaplóides férteis. Esta estratégia permitirá o uso de hexaplóides em programas de melhoramento genético do capim-elefante, por meio da transferência de alelos com as características desejadas, tornando possível sua propagação via semente. Seedlings, plântulas e segmentos caulinares cultivados in vitro foram tratados com colchicina a 0,05% ou 0,1% aplicadas por 12 ou 24 horas. Seedlings de genótipos híbridos diferentes e meristemas de dois híbridos interespecíficos cultivados in vivo foram tratados por 24 horas com colchicina a 0,05%. A duplicação cromossômica foi confirmada pela contagem de cromossomos em células meristemáticas de pontas de raízes. A viabilidade polínica, os testes de germinação in vitro e a produção de sementes foram utilizados para avaliar a fertilidade dos hexaplóides. Seedlings cultivados in vitro e tratados com colchicina a 0,1% por 24 horas tiveram a melhor resposta à indução de poliploidia; em 38% das plantas sobreviventes observaram-se o conjunto cromossômico duplicado e a (2 de 14) [23/10/ :29:57 p.m.]

8 presença de pólens viáveis, confirmando a fertilidade dos hexaplóides. Palavras-chave: Duplicação cromossômica, colchicina, poliploidia, híbrido interespecífico, Pennisetum purpureum, Pennisetum glaucum. ABSTRACT The aim of this study was to duble the chromose number of elephantgrass and pearl millet triploid hybrids in order to obtain hexaploid fertile plants. This strategy would allow the use of the hexaploids in the elephantgrass breeding program as a bridge for transfering alleles of desired characteristics and making possible propagation by seed. Seedlings, plantlets and stem segments were cultivated in vitro and treated with 0.05% or 0.1% colchicine for 12 or 24 h. Seedlings of different hybrid genotypes and meristems of two interspecific hybrids were cultivated in vivo and treated for 24 h with 0.05% colchicine. Chromose duplication was confirmed by countings in the root tip cells. Pollen viability, in vitro germination tests and seed production were used to evaluate the fertility of the hexaploids. Seedlings cultivated in vitro and treated with 0.1% colchicine for 24 h were the most efficient method of polyploidy induction, as 38% of the surviving plants have twice the number of chromose viable pollen grains and fertile seeds. Key words: Chromose duplication, colchicine, polyploidy, interespecific hybrid, Pennisetum purpureum, P. glaucum. 1. INTRODUÇÃO Entre as espécies do gênero Pennisetum, o capim-elefante (P. purpureum) e o milheto (P. glaucum) destacam-se, respectivamente, como forrageiras de elevado potencial de produção e cereal de importância econômica (PEREIRA et al., 2001). O capim-elefante é amplamente cultivado por todo o Brasil. Entretanto, a expansão da área cultivada de capim-elefante é limitada pelo custo do uso da propagação vegetativa, visto que a maioria das cultivares produz sementes de baixo vigor (PEREIRA et al., 2001 e PEREIRA et al., 2003). A obtenção de cultivares que possam ser propagadas por sementes agregando características como porte baixo, adaptação ao pastejo e resistência às cigarrinhas das pastagens tem ido considerado o principal objetivo do melhoramento dessa forrageira (PEREIRA et al., 2003). Uma das estratégias de melhoramento do capim-elefante, visando obter cultivares propagadas por meio de sementes, tem sido a hibridação interespecífica com o milheto seguido de indução de poliploidia cromossômica (JAUHAR, 1981; JAUHAR and HANNA, 1998; HANNA,1999; SCHANCK, 1999; PEREIRA et al., 2001). Dentro do gênero Pennisetum, o milheto é anual, alógama, com 2n = 2x = 14 e genoma AA e integrante do conjunto gênico primário, juntamente com outras duas espécies silvestres

9 Bragantia - Chromose duplication of triploid hybrids between elephantgrass and pearl millet diplóides (P. mollissimum e P. violaceum). O capim-elefante é perene, alógama, com 2n = 4x = 28 e genomas A'A'BB e compõe o conjunto gênico secundário. O terceiro conjunto é constituído pelas demais taxas (MARTEL et al., 1996). O híbrido de capim-elefante e milheto é um triplóide estéril com 2n = 3x = 21 cromossomos e genoma AA'B, que pode ser propagado vegetativamente. A restauração da fertilidade pode ser conseguida pela duplicação cromossômica, utilizando colchicina (KRISHNASWAMY e RAMAN, 1954; HANNA, 1981; HANNA et al., 1984) ou outros antimitóticos (ABREU et al., 2006). Embora tenha se observado na literatura relatos de duplicação cromossômica do híbrido triplóide resultando em hexaplóides férteis de capim-elefante e milheto (HANNA, 1981; HANNA et al., 1984), no entanto, diversos problemas têm sido verificados na obtenção de hexaplóides férteis em híbridos desenvolvidos no Brasil (ABREU et al., 2006). Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo adaptar e desenvolver métodos de duplicação cromossômica, utilizando diferentes explantes e seedlings triplóides estéreis provenientes do cultivo in vitro e in vivo para restaurar sua fertilidade e contribuir para a obtenção de cultivares superiores com capacidade de propagação por meio de sementes. 2. MATERIAL E MÉTODOS Material genético Foram utilizados seis híbridos triplóides obtidos pelo programa de melhoramento do capimelefante da Embrapa Gado de Leite, a partir do cruzamento entre genótipos de capim-elefante e de milheto (Tabela 1).

10 Indução de poliploidia Foram realizados cinco experimentos, nos quais diferentes métodos de exposição à colchicina foram utilizados, variando concentração e tempo de exposição, bem como material genético (Tabela 2). Em todos os experimentos foi incluído um híbrido cujas características botânico-agronômicas dos genitores eram complementares (CNPGL ) e um híbrido cujos genitores apresentavam características divergentes (CNPGL ). Na indução de poliploidia de meristemas laterais foram tratados cinco meristemas dos triplóides CNPGL , CNPGL e CNPGL em solução de colchicina 0,05% por 6, 15 e 24 horas. Após o tratamento, os meristemas foram submetidos à inoculação em meio MS + 2 mg/l de BAP e mantidos sob condição de iluminação de 2000 lux e temperatura constante de ºC. Após 60 dias do tratamento, os explantes que se desenvolveram e perfilharam foram contados e individualizados em novos tubos de ensaio, contendo meio MS suplementado com 0,5 mg/l de ANA. Após 45 dias de cultivo in vitro, esses explantes foram aclimatados e cultivados em hidroponia. (5 de 14) [23/10/ :29:57 p.m.]

11 Bragantia - Chromose duplication of triploid hybrids between elephantgrass and pearl millet Pontas de raízes para análise citogenética foram coletadas em duas etapas do experimento: uma na transferência dos explantes sobreviventes ao tratamento de indução para a hidroponia e outra na transferência das plantas do cultivo hidropônico para vasos contendo terra e substrato Plantmax (1:1). Para a indução de poliploidia em seedlings, dois híbridos triplóides (CNPGL e CNPGL ) foram cultivados in vitro por 60 dias. Após esse período, foram obtidos explantes de 1,5 cm de parte aérea e 2,0 cm de sistema radicular, que foram induzidos à duplicação cromossômica tendo sido mergulhados até a altura do coleto em soluções de colchicina nas concentrações de 0,05% e 0,1%, por períodos de 12 e 24 horas. Foram utilizados 12 explantes de cada híbrido. O material tratado foi cultivado in vitro por 60 dias e em seguida transferido para cultivo hidropônico por 30 dias. Amostras de raízes dos períodos de cultivo in vitro e hidropônico foram retiradas para análise citogenética. Plântulas originadas do cultivo in vitro de seedlings triplóides (CNPGL e CNPGL ) foram cultivadas em meio MS com 2 mg/l de BAP por 60 dias e receberam o mesmo tratamento para indução de poliploidia descrito para seedling in vitro. Para cada genótipo foram obtidas 18 plântulas. Segmentos caulinares dos híbridos triplóides cultivados in vitro, foram mergulhados em soluções de colchicina 0,05% e 0,1%, por 12 e 24 horas. O material foi lavado e cultivado in vitro por 60 dias, sendo então transferido para um sistema hidropônico. Foram avaliadas 18 plântulas por híbrido. Os procedimentos de coleta de raízes e transferência para os vasos em casa de vegetação foram os mesmos aplicados para seedlings in vitro. A partir dos seedlings híbridos triplóides CNPGL , CNPGL , HA, HB e HC, cultivados por 60 dias em sistema de hidroponia, foram obtidos explantes de 6 cm incluindo parte aérea e radicular, que foram mergulhados até a altura do coleto em solução de colchicina 0,05% por 24 horas. Raízes de 15 seedlings tratados de cada híbrido foram lavadas em água corrente por 4 horas, conforme Hanna et al. (1984). Após 30 dias de cultivo hidropônico, as plantas sobreviventes foram transferidas para vasos e coletadas raízes para análise citogenética. Análise citogenética As análises citogenéticas foram realizadas de acordo com os procedimentos adaptados por Techio et al. (2002) para Pennisetum. Foram realizadas a contagem do número cromossômico em células meristemas de pontas de raízes e a análise in vitro da viabilidade polínica. Para cada tratamento foram analisadas cinco lâminas e avaliadas entre 33 a 126 prometáfases e metáfases. A viabilidade do pólen foi estimada por testes de germinação in vitro, conforme descrito por Techio et al. (2005). Esse método baseia-se na porcentagem de grãos de pólen germinados, sendo considerados viáveis aqueles grãos de pólen com tubo polínico de comprimento igual ou superior ao seu diâmetro.

12 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na indução de poliploidia in vitro foram empregados como explantes meristemas laterais, seedlings e plântulas. Apesar de os tecidos meristemáticos geralmente constituírem as principais fontes de explantes usadas na clonagem de plantas in vitro (VIEIRA e APPEZZATO- DA-GLÓRIA, 2001), notou-se que esse tecido é inadequado para indução de poliploidia, embora a cultura de meristema tenha sido usada com sucesso por LYRENE and PERRY (1982) na produção e seleção de mirtilo (Vaccinium myrtillus L.) poliplóide in vitro. No presente trabalho, dos três genótipos tratados nos diferentes intervalos de tempo, as análises citogenéticas mostraram uma única plântula mixoplóide, entre as nove sobreviventes. Esta sobrevivente é resultante da exposição de meristemas do híbrido CNPGL a solução de colchicina por 24 horas. A plântula apresentou metáfases com números cromossômicos variando de 14 a 42 (Figura 1), sendo o número 21 mais freqüente (43%). Os demais sobreviventes eram triplóides. Dos 41 sobreviventes da indução de duplicação em seedlings in vitro foram obtidos 8 hexaplóides, 9 mixoplóides e o restante permaneceu triplóide (Tabela 3).

13 Pela análise citogenética em pontas de raízes coletadas in vitro das plantas V37-3C e V14-1A do híbrido CNPGL , verificou-se variação no número cromossômico entre 14 e 42. A avaliação citogenética de raízes coletadas de estacas dessas plantas permitiu observar que houve estabilização das células no nível hexaplóide. A duplicação cromossômica dessas plantas levou à produção de polens viáveis, constatada por meio de testes de germinação in vitro, cuja freqüência de polens germinados foi de 58,3% para a planta V37-3C e 63,8% para a V14-1A. O tratamento de plântulas in vitro apesar de ter resultado em um número maior de sobreviventes (56 plantas) apenas 3 deles eram hexaplóides, 15 eram mixoplóides e o restante triplóide (Tabela 4).

14 Observou-se na planta V83-4A, proveniente do CNPGL , 42 cromossomos na análise citogenética, a qual também produziu pólen viável revelando que houve restauração da fertilidade. No teste de viabilidade polínica, as plantas mixoplóides resultantes dos diferentes tratamentos desse híbrido, produziram polens viáveis variando em uma freqüência de 3,8% a 37,6%. O menor número de sobreviventes (17 plantas) foi obtido no tratamento de segmentos caulinares, sendo dois com complemento cromossômico duplicado e o restante, mixoplóides e triplóides (Tabela 5).

15 A planta hexaplóide V138-4B teve o nível de ploidia 6x confirmado em meristemas coletados nos estádios de plântula in vitro e adulta, observando-se, em ambas, 100% das metáfases com 42 cromossomos. A presença de pólen viável com freqüência de 32,6% de germinação in vitro, juntamente com a avaliação citogenética evidenciaram a estabilização do nível hexaplóide, bem como a restauração da fertilidade nessa planta. Os resultados de sobrevivência obtidos com a exposição de seedlings e plântulas in vitro revelaram que a colchicina mantém o mesmo efeito em diferentes concentrações e tempos de exposição. Contudo, comparando-se o efeito desse químico sobre os diferentes explantes e genótipos avaliados, verificou-se que a colchicina afetou drasticamente o desenvolvimento de meristemas e segmentos caulinares. Especificamente para Pennisetum, o efeito tóxico da colchicina, segundo ABREU et al. (2006), foi letal para gemas axilares in vivo e segmentos caulinares in vitro. De acordo com ROTH (1984) e SCHIFINO-WITTMANN (2000), a utilização de altas concentrações de colchicina ou a exposição de tecidos por tempo inadequado, além da forma de aplicação da droga, podem levar à morte de células e plantas, posto que a tolerância à colchicina varia de acordo com a espécie. Como a toxicidade das substâncias antimitóticas é expressiva e o objetivo desse tipo de experimentação está centrado na obtenção do maior número possível de sobreviventes com o complemento cromossômico duplicado, a variação do tipo de explante a ser utilizado torna-se um requisito indispensável, completando aquelas variáveis citadas anteriormente. Com relação à indução de poliploidia em seedlings in vivo, dos quinze tratados do híbrido HA (BAG 64 x M64), 12 sobreviveram ao tratamento com colchicina 0,05% por 24 horas. Desses sobreviventes, uma planta teve o complemento cromossômico duplicado, uma era triplóide e o restante mixoplóides. Do híbrido HB sobreviveram nove plantas, sendo uma duplicada, cinco mixoplóides e três triplóides. O híbrido HC foi o que melhor respondeu ao tratamento com 100% de sobrevivência. Porém, apenas uma planta foi duplicada, sendo onze mixoplóides e três triplóides. Em relação ao híbrido CNPGL , sobreviveram 14 plantas, sendo quatro com nível 6x de ploida, três com 3x e sete mixoplóides. Para o CNPGL ,

16 obtiveram-se onze plantas, sendo três diplóides, uma tetraplóide e sete mixoplóides. Nas plantas hexaplóides dos híbridos HA e HB havia pólen em suas panículas, porém não foi possível averiguar a viabilidade polínica desses materiais devido à pouca disponibilidade de pólen para execução do protocolo de germinação in vitro. Todos os sobreviventes do CNPGL produziram polens viáveis, pois foram coletadas sementes nas panículas da maioria das plantas. Tendo em vista os resultados tanto nos tratamentos de seedlings in vitro como in vivo, utilizados nos diferentes tratamentos, verifica-se que esse material é o mais indicado para experimentos de duplicação cromossômica nos híbridos entre capim-elefante e milheto avaliados. Os tratamentos com 0,05% de colchicina por 12 horas e 0,1% por 24 horas geraram entre as plantas sobreviventes a maior freqüência de hexaplóides, 29% e 38%, respectivamente. Esses resultados foram similares aos obtidos por HANNA et al. (1984), que relataram que 30% dos seedlings sobreviventes ao tratamento com solução de 0,05% de colchicina por 24 horas eram duplicados. ABREU et al. (2006), tratando seedlings in vivo com solução de colchicina 0,05% por 24 horas e 0,1% por 12 horas, obteve 13% e 20% de sobreviventes em cada tratamento, respectivamente, sendo todos mixoplóides. Segundo o mesmo autor, a diminuição do tempo e o aumento da concentração de colchicina não exerceram pouca influência sobre a taxa de sobrevivência e a proporção de números cromossômicos na análise dos mixoplóides. Essa observação não está de acordo com os resultados deste trabalho, ou seja, concentrações mais elevadas associadas a tempos maiores de exposição aumentaram as probabilidades de se obter hexaplóides induzidos. A exposição de plântulas e segmentos caulinares cultivados in vitro e expostas aos diferentes tratamentos de indução geraram entre 38% e 13% de sobrevivência, respectivamente, a partir de 144 explantes tratados. No que diz respeito ao explante plântulas, apenas três plantas tiveram seus cromossomos duplicados. Para segmentos caulinares, essa freqüência não chegou a 1,5%. Experimentos in vitro utilizando segmentos caulinares do CNPGL foram desenvolvidos por ABREU et al. (2006) com intuito de promover a indução de poliploidia nos estádios iniciais de desenvolvimento, porém o autor não obteve sobreviventes nos tratamentos com colchicina. A exposição de seedlings in vitro revelou que plantas, cujo complemento cromossômico foi duplicado, podem reverter à condição triplóide. CARVALHO (2000) e PAGLIARINI (2001) relataram que é freqüente o alopoliplóide reverter parcial ou totalmente à condição diplóide, após alguns ciclos de divisão, principalmente devido à proliferação das células diplóides remanescentes que se multiplicam a taxas superiores àquelas das células poliplóides. HANNA et al. (1984) não relataram a ocorrência de eliminação cromossômica quando induziram poliploidia em híbridos triplóides de capim-elefante e milheto utilizando como explantes seedlings cultivados in vivo mergulhados em solução de colchicina 0,05% por 24 horas. Segundo ABREU et al. (2006), a eliminação cromossômica em híbridos induzidos de capim-elefante e milheto estaria relacionada com os graus de parentesco dos genitores utilizados, pois esses poderiam compartilhar do mesmo controle genético para eliminação de cromossomos. Assim, buscou-se utilizar, em todos os experimentos realizados, pelo menos um híbrido cujas características dos genitores fossem complementares e outro cujas características fossem geneticamente divergentes, não importando os atributos forrageiros. O sucesso na duplicação (11 de 14) [23/10/ :29:57 p.m.]

17 cromossômica obtida para o híbrido CNPGL , cujos genitores são geneticamente distantes, vem dar suporte às explicações aventadas por ABREU et al. (2006) com relação à eliminação cromossômica em híbridos induzidos de capim-elefante e milheto. Segundo o autor, híbridos triplóides cujos genitores são ecotipos com controle genético diferenciados para a eliminação cromossômica possuem maiores possibilidades de terem o complemento cromossômico duplicado com sucesso. 4. CONCLUSÕES 1. Na duplicação cromossômica em híbridos de capim-elefante e milheto, o explante mais adequado foi seedlings desenvolvido in vivo e in vitro e expostos a soluções de colchicina 0,05% e 0,1% por 24 horas. 2. Híbridos de capim-elefante e milheto cujos genitores possuem características botânicoagronômicas não complementares foram mais resistentes aos efeitos tóxicos da colchicina gerando maior número de sobreviventes e hexaplóides induzidos. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPEMIG pelo apoio financeiro à pesquisa e à CAPES pela bolsa de estudo concedida ao primeiro autor. REFERÊNCIAS ABREU, J. C. de; DAVIDE, L. C.; PEREIRA, A. V.; BARBOSA, S. Mixoploidia em híbridos de capim-elefante x milheto tratados com agentes antimitóticos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 41, n.11, p , [ Links ] CARVALHO, J. F. R. P. Análise cariotípica e indução in vitro de poliploidia em Urucum (Bixa orellana L.). UFV, f. (Tese de doutorado em Genética e Melhoramento de plantas), Viçosa, [ Links ] HANNA, W. W. Method of reproduction in napiergrass and in the 3X and 6X alloploid hybrids with pearl millet. Crop Science, Madison, v. 21, p , [ Links ] HANNA, W. W.; GAINES, T. P.; GONZALEZ, B.; MONSON, W. G. Effect of ploidy on yield and quality of pearl millet x napier grass hybrids. Agronomy Journal, Madison, v. 76, n. 6, p , [ Links ]

18 HANNA, W. W.; Melhoramento do Capim-elefante. In: PASSOS, L.P.; CARVALHO, L.A.; MARTINS, C.E.; BRESSAN, M.; PEREIRA, A.V. (ed) Biologia e Manejo do Capim-elefante. Juiz de Fora, Embrapa - Gado de Leite, p , [ Links ] JAHUAR, P. P. Cytogenetics and breeding of pearl millet and related species. New York: Alan R. Liss, [ Links ] JAUHAR, P. P.; HANNA, W.W. Cytogenetics and genetics of pearl millet. Advances Agronomy, New York, v. 64, p. 1-26, [ Links ] KRISHNASWAMY, N.; RAMAN, V.S. Studies on the interspecific hybrid of Pennisetum typhoides Stapf and Hubb. x P. purpureum Schumach. III. The cytogenetics of the colchicine-induced amphidiploid. Genetica, Netherlands, v. 27, p , [ Links ] LYRENE, P.M.; PERRY, J.L. Production and selection of blueberry polyploids in vitro. Journal Heredit, Cary, v. 73, n. 5, p , [ Links ] MARTEL, E.; RICHROCH, A.; SAAR, A. Assessment of genome organization among diploid species (2n=2x=14) belonging to primary and tertiary gene pools of pearl millet using fluorescent in situ hybridization with rdna probes. Genome, Otawa, v. 39, n. 4, p , [ Links ] PAGLIARINI, M.S. Citogenética aplicada ao melhoramento. In: NASS, L. L.; VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGLIS, M. C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p [ Links ] PEREIRA, A.V.; VALLE, C.B.; FERREIRA, R.P.; MILES, J.W. Melhoramento de forrageiras tropicais. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES-INGLIS, M.C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p [ Links ] PEREIRA, A.V.; SOBRINHO, F.S.; SOUZA, F.H.D.; LÊDO, F.J.S. Tendências do melhoramento genético e produção de sementes de forrageiras no Brasil. In: VII SIMPÓSIO SOBRE ATUALIZAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS. Tema: "Melhoramento de Plantas e produção de sementes no Brasil", Lavras. Anais... Lavras (MG): UFLA, p [ Links ] ROTH, P.S. Indução de poliploidia em clones de Eucalyptus urophyla S. T. Blake f. Dissertação (Mestrado em Genética de Plantas) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, [ Links ] SCHANCK, S.C.; Propagação vegetativa e sexual do capim-elefante. In: PASSOS, L.P.; CARVALHO, L.A.; MARTINS, C.E.; BRESSAN, M.; PEREIRA, A.V. (Ed.). Biologia e manejo do capim-elefante. Juiz de Fora: Embrapa Gado de Leite, p. 1-16, [ Links ]

19 SCHIFINO-WITTMANN, M.T. The cytogenetics and evolution of forage legumes from Rio Grande do Sul: a review. Genetics and Molecular Biology, Ribeirão Preto, v. 4, n. 23, p , [ Links ] TECHIO, V.H.; DAVIDE, L.C.; PEREIRA, A.V., BEARZOTI, E. Cytotaxonomy of some species and of interspecific hybrids of Pennisetum (Poaceae, Poales). Genetics and Molecular Biology, Ribeirão Preto, v. 25, n 2, p , [ Links ] TECHIO, V.H. Genomic analysis in Pennisetum purpureum x P. glaucum hybrids. Caryologia, v. 58, n. 1, p , [ Links ] VIEIRA, M.L.C; APPEZZATO-DA-GLÓRIA, B. Fundamentos e aplicações da cultura de tecidos no melhoramento. In: NASS, L. L.; VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGLIS, M. C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p [ Links ] Recebido para publicação em 13 de junho de 2006 e aceito em 22 de março de * Autor correspondente Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal 215 editor@iac.sp.gov.br

20 Híbridos triplóides de capim-elefante e milheto 365 ÁREAS BÁSICAS DUPLICAÇÃO CROMOSSÔMICA DE HÍBRIDOS TRIPLÓIDES DE CAPIM-ELEFANTE E MILHETO ( 1 ) SANDRO BARBOSA ( 2* ); LISETE CHAMMA DAVIDE ( 3 ); ANTÔNIO VANDER PEREIRA ( 4 ); JUSCÉLIO CLEMENTE DE ABREU ( 5 ) RESUMO O objetivo deste estudo foi duplicar o complemento cromossômico de híbridos triplóides de capimelefante e milheto para obtenção de plantas hexaplóides férteis. Esta estratégia permitirá o uso de hexaplóides em programas de melhoramento genético do capim-elefante, por meio da transferência de alelos com as características desejadas, tornando possível sua propagação via semente. Seedlings, plântulas e segmentos caulinares cultivados in vitro foram tratados com colchicina a 0,05% ou 0,1% aplicadas por 12 ou 24 horas. Seedlings de genótipos híbridos diferentes e meristemas de dois híbridos interespecíficos cultivados in vivo foram tratados por 24 horas com colchicina a 0,05%. A duplicação cromossômica foi confirmada pela contagem de cromossomos em células meristemáticas de pontas de raízes. A viabilidade polínica, os testes de germinação in vitro e a produção de sementes foram utilizados para avaliar a fertilidade dos hexaplóides. Seedlings cultivados in vitro e tratados com colchicina a 0,1% por 24 horas tiveram a melhor resposta à indução de poliploidia; em 38% das plantas sobreviventes observaram-se o conjunto cromossômico duplicado e a presença de pólens viáveis, confirmando a fertilidade dos hexaplóides. Palavras-chave: Duplicação cromossômica, colchicina, poliploidia, híbrido interespecífico, Pennisetum purpureum, Pennisetum glaucum. ABSTRACT CHROMOSE DUPLICATION OF TRIPLOID HYBRIDS BETWEEN ELEPHANTGRASS AND PEARL MILLET The aim of this study was to duble the chromose number of elephantgrass and pearl millet triploid hybrids in order to obtain hexaploid fertile plants. This strategy would allow the use of the hexaploids in the elephantgrass breeding program as a bridge for transfering alleles of desired characteristics and making possible propagation by seed. Seedlings, plantlets and stem segments were cultivated in vitro and treated with 0.05% or 0.1% colchicine for 12 or 24 h. Seedlings of different hybrid genotypes and meristems of two interspecific hybrids were cultivated in vivo and treated for 24 h with 0.05% colchicine. Chromose duplication was confirmed by countings in the root tip cells. Pollen viability, in vitro ( 1 ) Recebido para publicação em 13 de junho de 2006 e aceito em 22 de março de ( 2 ) Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Alfenas, UNIFAL-MG, Rua Gabriel Monteiro da Silva, 714, Centro, Alfenas (MG), Brasil. sandro@unifal-mg.edu.br (*) Autor correspondente. ( 3 ) Departamento de Biologia, Universidade Federal de Lavras UFLA, Caixa Postal 37, Lavras (MG) Brasil lcdavide@ufla.br ( 4 ) Embrapa - Gado de Leite, Rua Eugênio do Nascimento, 610, Juiz de Fora (MG), Brasil. avanderp@cnpgl.embrapa.br ( 5 ) Universidade Vale do Rio Verde UninCor, Av. Castelo Branco, 82; Chácara das Rosas, Três Corações (MG), Brasil. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

21 366 S. Barbosa et al. germination tests and seed production were used to evaluate the fertility of the hexaploids. Seedlings cultivated in vitro and treated with 0.1% colchicine for 24 h were the most efficient method of polyploidy induction, as 38% of the surviving plants have twice the number of chromose viable pollen grains and fertile seeds. Key words: Chromose duplication, colchicine, polyploidy, interespecific hybrid, Pennisetum purpureum, P. glaucum. 1. INTRODUÇÃO Entre as espécies do gênero Pennisetum, o capim-elefante (P. purpureum) e o milheto (P. glaucum) destacam-se, respectivamente, como forrageiras de elevado potencial de produção e cereal de importância econômica (PEREIRA et al., 2001). O capim-elefante é amplamente cultivado por todo o Brasil. Entretanto, a expansão da área cultivada de capim-elefante é limitada pelo custo do uso da propagação vegetativa, visto que a maioria das cultivares produz sementes de baixo vigor (PEREIRA et al., 2001 e PEREIRA et al., 2003). A obtenção de cultivares que possam ser propagadas por sementes agregando características como porte baixo, adaptação ao pastejo e resistência às cigarrinhas das pastagens tem ido considerado o principal objetivo do melhoramento dessa forrageira (PEREIRA et al., 2003). Uma das estratégias de melhoramento do capim-elefante, visando obter cultivares propagadas por meio de sementes, tem sido a hibridação interespecífica com o milheto seguido de indução de poliploidia cromossômica (JAUHAR, 1981; JAUHAR and HANNA, 1998; HANNA,1999; SCHANCK, 1999; PEREIRA et al., 2001). Dentro do gênero Pennisetum, o milheto é anual, alógama, com 2n = 2x = 14 e genoma AA e integrante do conjunto gênico primário, juntamente com outras duas espécies silvestres diplóides (P. mollissimum e P. violaceum). O capim-elefante é perene, alógama, com 2n = 4x = 28 e genomas A A BB e compõe o conjunto gênico secundário. O terceiro conjunto é constituído pelas demais taxas (MARTEL et al., 1996). O híbrido de capim-elefante e milheto é um triplóide estéril com 2n = 3x = 21 cromossomos e genoma AA B, que pode ser propagado vegetativamente. A restauração da fertilidade pode ser conseguida pela duplicação cromossômica, utilizando colchicina (KRISHNASWAMY e RAMAN, 1954; HANNA, 1981; HANNA et al., 1984) ou outros antimitóticos (ABREU et al., 2006). Embora tenha se observado na literatura relatos de duplicação cromossômica do híbrido triplóide resultando em hexaplóides férteis de capimelefante e milheto (HANNA, 1981; HANNA et al., 1984), no entanto, diversos problemas têm sido verificados na obtenção de hexaplóides férteis em híbridos desenvolvidos no Brasil (ABREU et al., 2006). Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo adaptar e desenvolver métodos de duplicação cromossômica, utilizando diferentes explantes e seedlings triplóides estéreis provenientes do cultivo in vitro e in vivo para restaurar sua fertilidade e contribuir para a obtenção de cultivares superiores com capacidade de propagação por meio de sementes. Material genético 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados seis híbridos triplóides obtidos pelo programa de melhoramento do capimelefante da Embrapa Gado de Leite, a partir do cruzamento entre genótipos de capim-elefante e de milheto (Tabela 1). Tabela 1. Híbridos triplóides selecionados pela Embrapa Gado de Leite, em Coronel Pacheco (MG) e utilizados nos experimentos Capim-elefante Genitores Milheto Híbridos BAG 54 M 36 CNPGL BAG 75 M 24 CNPGL BAG 19 M 24 CNPGL BAG 64 M 64 HA BAG 28 M 64 HB BAG 65 M 41 HC Indução de poliploidia Foram realizados cinco experimentos, nos quais diferentes métodos de exposição à colchicina foram utilizados, variando concentração e tempo de exposição, bem como material genético (Tabela 2). Em todos os experimentos foi incluído um híbrido cujas características botânico-agronômicas dos genitores eram complementares (CNPGL ) e um híbrido cujos genitores apresentavam características divergentes (CNPGL ). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

22 Híbridos triplóides de capim-elefante e milheto 367 Tabela 2. Experimentos realizados para indução de duplicação cromossômica, utilizando diferentes concentrações de colchicina e tempos de tratamento em híbridos de capim-elefante x milheto Experimento Explantes Híbrido triplóide Colchicina Tempo % Horas 1 Meristemas CNPGL ,05 6, 15 e 24 CNPGL CNPGL Seedlings in vitro CNPGL ,05 e 0,10 12 e 24 CNPGL Plântulas in vitro CNPGL ,05 e 0,10 12 e 24 CNPGL Segmentos caulinares CNPGL ,05 e 0,10 12 e 24 in vitro CNPGL Seedlings in vivo CNPGL ,05 24 CNPGL H A H B H C Na indução de poliploidia de meristemas laterais foram tratados cinco meristemas dos triplóides CNPGL , CNPGL e CNPGL em solução de colchicina 0,05% por 6, 15 e 24 horas. Após o tratamento, os meristemas foram submetidos à inoculação em meio MS + 2 mg/l de BAP e mantidos sob condição de iluminação de 2000 lux e temperatura constante de ºC. Após 60 dias do tratamento, os explantes que se desenvolveram e perfilharam foram contados e individualizados em novos tubos de ensaio, contendo meio MS suplementado com 0,5 mg/l de ANA. Após 45 dias de cultivo in vitro, esses explantes foram aclimatados e cultivados em hidroponia. Pontas de raízes para análise citogenética foram coletadas em duas etapas do experimento: uma na transferência dos explantes sobreviventes ao tratamento de indução para a hidroponia e outra na transferência das plantas do cultivo hidropônico para vasos contendo terra e substrato Plantmax (1:1). Para a indução de poliploidia em seedlings, dois híbridos triplóides (CNPGL e CNPGL ) foram cultivados in vitro por 60 dias. Após esse período, foram obtidos explantes de 1,5 cm de parte aérea e 2,0 cm de sistema radicular, que foram induzidos à duplicação cromossômica tendo sido mergulhados até a altura do coleto em soluções de colchicina nas concentrações de 0,05% e 0,1%, por períodos de 12 e 24 horas. Foram utilizados 12 explantes de cada híbrido. O material tratado foi cultivado in vitro por 60 dias e em seguida transferido para cultivo hidropônico por 30 dias. Amostras de raízes dos períodos de cultivo in vitro e hidropônico foram retiradas para análise citogenética. Plântulas originadas do cultivo in vitro de seedlings triplóides (CNPGL e CNPGL ) foram cultivadas em meio MS com 2 mg/l de BAP por 60 dias e receberam o mesmo tratamento para indução de poliploidia descrito para seedling in vitro. Para cada genótipo foram obtidas 18 plântulas. Segmentos caulinares dos híbridos triplóides cultivados in vitro, foram mergulhados em soluções de colchicina 0,05% e 0,1%, por 12 e 24 horas. O material foi lavado e cultivado in vitro por 60 dias, sendo então transferido para um sistema hidropônico. Foram avaliadas 18 plântulas por híbrido. Os procedimentos de coleta de raízes e transferência para os vasos em casa de vegetação foram os mesmos aplicados para seedlings in vitro. A partir dos seedlings híbridos triplóides CNPGL , CNPGL , HA, HB e HC, cultivados por 60 dias em sistema de hidroponia, foram obtidos explantes de 6 cm incluindo parte aérea e radicular, que foram mergulhados até a altura do coleto em solução de colchicina 0,05% por 24 horas. Raízes de 15 seedlings tratados de cada híbrido foram lavadas em água corrente por 4 horas, conforme HANNA et al. (1984). Após 30 dias de cultivo hidropônico, as plantas sobreviventes foram transferidas para vasos e coletadas raízes para análise citogenética. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

23 368 S. Barbosa et al. Análise citogenética As análises citogenéticas foram realizadas de acordo com os procedimentos adaptados por TECHIO et al. (2002) para Pennisetum. Foram realizadas a contagem do número cromossômico em células meristemas de pontas de raízes e a análise in vitro da viabilidade polínica. Para cada tratamento foram analisadas cinco lâminas e avaliadas entre 33 a 126 prometáfases e metáfases. A viabilidade do pólen foi estimada por testes de germinação in vitro, conforme descrito por TECHIO et al. (2005). Esse método baseia-se na porcentagem de grãos de pólen germinados, sendo considerados viáveis aqueles grãos de pólen com tubo polínico de comprimento igual ou superior ao seu diâmetro. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na indução de poliploidia in vitro foram empregados como explantes meristemas laterais, seedlings e plântulas. Apesar de os tecidos meristemáticos geralmente constituírem as principais fontes de explantes usadas na clonagem de plantas in vitro (VIEIRA e APPEZZATO-DA-GLÓRIA, 2001), notou-se que esse tecido é inadequado para indução de poliploidia, embora a cultura de meristema tenha sido usada com sucesso por LYRENE and PERRY (1982) na produção e seleção de mirtilo (Vaccinium myrtillus L.) poliplóide in vitro. No presente trabalho, dos três genótipos tratados nos diferentes intervalos de tempo, as análises citogenéticas mostraram uma única plântula mixoplóide, entre as nove sobreviventes. Esta sobrevivente é resultante da exposição de meristemas do híbrido CNPGL a solução de colchicina por 24 horas. A plântula apresentou metáfases com números cromossômicos variando de 14 a 42 (Figura 1), sendo o número 21 mais freqüente (43%). Os demais sobreviventes eram triplóides. Dos 41 sobreviventes da indução de duplicação em seedlings in vitro foram obtidos 8 hexaplóides, 9 mixoplóides e o restante permaneceu triplóide (Tabela 3). Pela análise citogenética em pontas de raízes coletadas in vitro das plantas V37-3C e V14-1A do híbrido CNPGL , verificou-se variação no número cromossômico entre 14 e 42. A avaliação citogenética de raízes coletadas de estacas dessas plantas permitiu observar que houve estabilização das células no nível hexaplóide. A duplicação cromossômica dessas plantas levou à produção de polens viáveis, constatada por meio de testes de germinação in vitro, cuja freqüência de polens germinados foi de 58,3% para a planta V37-3C e 63,8% para a V14-1A. Figura 1. Metáfases de híbridos mixoplóides (A, B, C) e hexaplóides (D) de capim-elefante e milheto após exposição a diferentes tempos e concentrações de colchicina. A) 14 cromossomos; B) 21 cromossomos; C) 28 cromossomos; D) 42 cromossomos. Barra 5 µm. O tratamento de plântulas in vitro apesar de ter resultado em um número maior de sobreviventes (56 plantas) apenas 3 deles eram hexaplóides, 15 eram mixoplóides e o restante triplóide (Tabela 4). Observou-se na planta V83-4A, proveniente do CNPGL , 42 cromossomos na análise citogenética, a qual também produziu pólen viável revelando que houve restauração da fertilidade. No teste de viabilidade polínica, as plantas mixoplóides resultantes dos diferentes tratamentos desse híbrido, produziram polens viáveis variando em uma freqüência de 3,8% a 37,6%. O menor número de sobreviventes (17 plantas) foi obtido no tratamento de segmentos caulinares, sendo dois com complemento cromossômico duplicado e o restante, mixoplóides e triplóides (Tabela 5). A planta hexaplóide V138-4B teve o nível de ploidia 6x confirmado em meristemas coletados nos estádios de plântula in vitro e adulta, observando-se, em ambas, 100% das metáfases com 42 cromossomos. A presença de pólen viável com freqüência de 32,6% de germinação in vitro, juntamente com a avaliação citogenética evidenciaram a estabilização do nível hexaplóide, bem como a restauração da fertilidade nessa planta. Os resultados de sobrevivência obtidos com a exposição de seedlings e plântulas in vitro revelaram que a colchicina mantém o mesmo efeito em diferentes concentrações e tempos de exposição. Contudo, comparando-se o efeito desse químico sobre os Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

24 Híbridos triplóides de capim-elefante e milheto 369 diferentes explantes e genótipos avaliados, verificouse que a colchicina afetou drasticamente o desenvolvimento de meristemas e segmentos caulinares. Especificamente para Pennisetum, o efeito tóxico da colchicina, segundo ABREU et al. (2006), foi letal para gemas axilares in vivo e segmentos caulinares in vitro. De acordo com ROTH (1984) e SCHIFINO-WITTMANN (2000), a utilização de altas concentrações de colchicina ou a exposição de tecidos por tempo inadequado, além da forma de aplicação da droga, podem levar à morte de células e plantas, posto que a tolerância à colchicina varia de acordo com a espécie. Como a toxicidade das substâncias antimitóticas é expressiva e o objetivo desse tipo de experimentação está centrado na obtenção do maior número possível de sobreviventes com o complemento cromossômico duplicado, a variação do tipo de explante a ser utilizado torna-se um requisito indispensável, completando aquelas variáveis citadas anteriormente. Tabela 3. Níveis de ploidia, obtidos em até três avaliações das plantas sobreviventes ao tratamento de seedlings híbridos cultivados in vitro, expostos a diferentes tempos e concentrações de colchicina. (* presença de pólen, ** pólen viável, Mix = mixoplóide) Concentração CNPGL CNPGL Tempo de Colchicina Indivíduos Ploidia Indivíduos Ploidia % hora N.º N.º 4 3x 2 3x 12 1 Mix / Mix 1 Mix 0,05 2 Mix / 6x ** 1 6x 3 3x 1 3x 24 1 Mix / Mix 1 Mix 1 Mix / 6x ** 6 3x 1 Mix / Mix 12 3 Mix* 1 3x 1 Mix / 6x x / Mix / 3x - - 0,1 3 3x 2 3x 1 Mix / Mix x Mix / 6x * x / Mix / 3x - - Tabela 4. Níveis de ploidia das plantas obtidas por cultivo de plântulas in vitro, expostas a diferentes tempos e concentrações de colchicina. (* presença de pólen, Mix = mixoplóide) Concentração CNPGL CNPGL Tempo de colchicina Indivíduos Ploidia Indivíduos Ploidia % hora N.º N.º 10 3x 4 3x 12 3 Mix* x - - 0,05 9 3x 1 3x 24 2 Mix * 1 Mix 1 6x x 1 3x 12 2 Mix * - - 0,1 4 3x 3 3x 24 5 Mix* 1 Mix 1 6x * - - Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

25 370 S. Barbosa et al. Tabela 5. Níveis de ploidia, obtidos em até duas avaliações das plantas sobreviventes ao tratamento de segmentos caulinares cultivados in vitro, expostos a diferentes tempos e concentrações de colchicina. (** presença de pólen viável, Mix = mixoploidia) Concentração Tempo CNPGL CNPGL Indivíduos Ploidia Indivíduos Ploidia % hora N.º N.º x Sem sobreviventes - 0,05 6 3x Sem sobreviventes Mix x** x Sem sobreviventes - 0,1 4 3x 1 3x 24 1 Mix - - Com relação à indução de poliploidia em seedlings in vivo, dos quinze tratados do híbrido HA (BAG 64 x M64), 12 sobreviveram ao tratamento com colchicina 0,05% por 24 horas. Desses sobreviventes, uma planta teve o complemento cromossômico duplicado, uma era triplóide e o restante mixoplóides. Do híbrido HB sobreviveram nove plantas, sendo uma duplicada, cinco mixoplóides e três triplóides. O híbrido HC foi o que melhor respondeu ao tratamento com 100% de sobrevivência. Porém, apenas uma planta foi duplicada, sendo onze mixoplóides e três triplóides. Em relação ao híbrido CNPGL , sobreviveram 14 plantas, sendo quatro com nível 6x de ploida, três com 3x e sete mixoplóides. Para o CNPGL , obtiveram-se onze plantas, sendo três diplóides, uma tetraplóide e sete mixoplóides. Nas plantas hexaplóides dos híbridos HA e HB havia pólen em suas panículas, porém não foi possível averiguar a viabilidade polínica desses materiais devido à pouca disponibilidade de pólen para execução do protocolo de germinação in vitro. Todos os sobreviventes do CNPGL produziram polens viáveis, pois foram coletadas sementes nas panículas da maioria das plantas. Tendo em vista os resultados tanto nos tratamentos de seedlings in vitro como in vivo, utilizados nos diferentes tratamentos, verifica-se que esse material é o mais indicado para experimentos de duplicação cromossômica nos híbridos entre capimelefante e milheto avaliados. Os tratamentos com 0,05% de colchicina por 12 horas e 0,1% por 24 horas geraram entre as plantas sobreviventes a maior freqüência de hexaplóides, 29% e 38%, respectivamente. Esses resultados foram similares aos obtidos por HANNA et al. (1984), que relataram que 30% dos seedlings sobreviventes ao tratamento com solução de 0,05% de colchicina por 24 horas eram duplicados. ABREU et al. (2006), tratando seedlings in vivo com solução de colchicina 0,05% por 24 horas e 0,1% por 12 horas, obteve 13% e 20% de sobreviventes em cada tratamento, respectivamente, sendo todos mixoplóides. Segundo o mesmo autor, a diminuição do tempo e o aumento da concentração de colchicina não exerceram pouca influência sobre a taxa de sobrevivência e a proporção de números cromossômicos na análise dos mixoplóides. Essa observação não está de acordo com os resultados deste trabalho, ou seja, concentrações mais elevadas associadas a tempos maiores de exposição aumentaram as probabilidades de se obter hexaplóides induzidos. A exposição de plântulas e segmentos caulinares cultivados in vitro e expostas aos diferentes tratamentos de indução geraram entre 38% e 13% de sobrevivência, respectivamente, a partir de 144 explantes tratados. No que diz respeito ao explante plântulas, apenas três plantas tiveram seus cromossomos duplicados. Para segmentos caulinares, essa freqüência não chegou a 1,5%. Experimentos in vitro utilizando segmentos caulinares do CNPGL foram desenvolvidos por ABREU et al. (2006) com intuito de promover a indução de poliploidia nos estádios iniciais de desenvolvimento, porém o autor não obteve sobreviventes nos tratamentos com colchicina. A exposição de seedlings in vitro revelou que plantas, cujo complemento cromossômico foi duplicado, podem reverter à condição triplóide. CARVALHO (2000) e PAGLIARINI (2001) relataram que é freqüente o alopoliplóide reverter parcial ou totalmente à condição diplóide, após alguns ciclos de divisão, principalmente devido à proliferação das células diplóides remanescentes que se multiplicam a taxas superiores àquelas das células poliplóides. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

26 Híbridos triplóides de capim-elefante e milheto 371 HANNA et al. (1984) não relataram a ocorrência de eliminação cromossômica quando induziram poliploidia em híbridos triplóides de capim-elefante e milheto utilizando como explantes seedlings cultivados in vivo mergulhados em solução de colchicina 0,05% por 24 horas. Segundo ABREU et al. (2006), a eliminação cromossômica em híbridos induzidos de capim-elefante e milheto estaria relacionada com os graus de parentesco dos genitores utilizados, pois esses poderiam compartilhar do mesmo controle genético para eliminação de cromossomos. Assim, buscou-se utilizar, em todos os experimentos realizados, pelo menos um híbrido cujas características dos genitores fossem complementares e outro cujas características fossem geneticamente divergentes, não importando os atributos forrageiros. O sucesso na duplicação cromossômica obtida para o híbrido CNPGL , cujos genitores são geneticamente distantes, vem dar suporte às explicações aventadas por ABREU et al. (2006) com relação à eliminação cromossômica em híbridos induzidos de capim-elefante e milheto. Segundo o autor, híbridos triplóides cujos genitores são ecotipos com controle genético diferenciados para a eliminação cromossômica possuem maiores possibilidades de terem o complemento cromossômico duplicado com sucesso. 4. CONCLUSÕES 1. Na duplicação cromossômica em híbridos de capim-elefante e milheto, o explante mais adequado foi seedlings desenvolvido in vivo e in vitro e expostos a soluções de colchicina 0,05% e 0,1% por 24 horas. 2. Híbridos de capim-elefante e milheto cujos genitores possuem características botânicoagronômicas não complementares foram mais resistentes aos efeitos tóxicos da colchicina gerando maior número de sobreviventes e hexaplóides induzidos. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPEMIG pelo apoio financeiro à pesquisa e à CAPES pela bolsa de estudo concedida ao primeiro autor. REFERÊNCIAS ABREU, J. C. de; DAVIDE, L. C.; PEREIRA, A. V.; BARBOSA, S. Mixoploidia em híbridos de capim-elefante x milheto tratados com agentes antimitóticos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 41, n.11, p , CARVALHO, J. F. R. P. Análise cariotípica e indução in vitro de poliploidia em Urucum (Bixa orellana L.). UFV, f. (Tese de doutorado em Genética e Melhoramento de plantas), Viçosa, HANNA, W. W. Method of reproduction in napiergrass and in the 3X and 6X alloploid hybrids with pearl millet. Crop Science, Madison, v. 21, p , HANNA, W. W.; GAINES, T. P.; GONZALEZ, B.; MONSON, W. G. Effect of ploidy on yield and quality of pearl millet x napier grass hybrids. Agronomy Journal, Madison, v. 76, n. 6, p , HANNA, W. W.; Melhoramento do Capim-elefante. In: PASSOS, L.P.; CARVALHO, L.A.; MARTINS, C.E.; BRESSAN, M.; PEREIRA, A.V. (ed) Biologia e Manejo do Capim-elefante. Juiz de Fora, Embrapa Gado de Leite, p , JAHUAR, P. P. Cytogenetics and breeding of pearl millet and related species. New York: Alan R. Liss, JAUHAR, P. P.; HANNA, W.W. Cytogenetics and genetics of pearl millet. Advances Agronomy, New York, v. 64, p. 1-26, KRISHNASWAMY, N.; RAMAN, V.S. Studies on the interspecific hybrid of Pennisetum typhoides Stapf and Hubb. x P. purpureum Schumach. III. The cytogenetics of the colchicineinduced amphidiploid. Genetica, Netherlands, v. 27, p , LYRENE, P.M.; PERRY, J.L. Production and selection of blueberry polyploids in vitro. Journal Heredit, Cary, v. 73, n. 5, p , MARTEL, E.; RICHROCH, A.; SAAR, A. Assessment of genome organization among diploid species (2n=2x=14) belonging to primary and tertiary gene pools of pearl millet using fluorescent in situ hybridization with rdna probes. Genome, Otawa, v. 39, n. 4, p , PAGLIARINI, M.S. Citogenética aplicada ao melhoramento. In: NASS, L. L.; VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES- INGLIS, M. C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p PEREIRA, A.V.; VALLE, C.B.; FERREIRA, R.P.; MILES, J.W. Melhoramento de forrageiras tropicais. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES-INGLIS, M.C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p PEREIRA, A.V.; SOBRINHO, F.S.; SOUZA, F.H.D.; LÊDO, F.J.S. Tendências do melhoramento genético e produção de sementes de forrageiras no Brasil. In: VII SIMPÓSIO SOBRE ATUALIZAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS. Tema: Melhoramento de Plantas e produção de sementes no Brasil, Lavras. Anais... Lavras (MG): UFLA, p ROTH, P.S. Indução de poliploidia em clones de Eucalyptus urophyla S. T. Blake f. Dissertação (Mestrado em Genética de Plantas) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

27 372 S. Barbosa et al. SCHANCK, S.C.; Propagação vegetativa e sexual do capimelefante. In: PASSOS, L.P.; CARVALHO, L.A.; MARTINS, C.E.; BRESSAN, M.; PEREIRA, A.V. (Ed.). Biologia e manejo do capimelefante. Juiz de Fora: Embrapa Gado de Leite, p. 1-16, SCHIFINO-WITTMANN, M.T. The cytogenetics and evolution of forage legumes from Rio Grande do Sul: a review. Genetics and Molecular Biology, Ribeirão Preto, v. 4, n. 23, p , TECHIO, V.H. Genomic analysis in Pennisetum purpureum x P. glaucum hybrids. Caryologia, v. 58, n. 1, p , VIEIRA, M.L.C; APPEZZATO-DA-GLÓRIA, B. Fundamentos e aplicações da cultura de tecidos no melhoramento. In: NASS, L. L.; VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGLIS, M. C. Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, p TECHIO, V.H.; DAVIDE, L.C.; PEREIRA, A.V., BEARZOTI, E. Cytotaxonomy of some species and of interspecific hybrids of Pennisetum (Poaceae, Poales). Genetics and Molecular Biology, Ribeirão Preto, v. 25, n 2, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

28 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 ÁREAS BÁSICAS (1 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

29 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Deficiência hídrica agrava os sintomas fisiológicos da clorose variegada dos citros em laranjeira 'Natal' Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Eduardo Caruso Machado I, * ; Ricardo Ferraz De Oliveira II ; Rafael Vasconcelos Ribeiro I ; Camilo Lázaro Medina III ; Eduardo Sanches Stuchi IV ; Luiz Carlos Pavani V I Instituto Agronômico, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Ecofisiologia e Biofísica, Caixa Postal 28, Campinas (SP). caruso@iac.sp.gov.br II Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Departamento de Ciências Biológicas, Caixa Postal 9, Piracicaba (SP). rfo@esalq.usp.br III Conplant, Rua Francisco Andreo Aledo, 22, Barão Geraldo (SP). clmedina@conplant.com.br IV Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical, Caixa Postal 7, Cruz das Almas (BA). stuchi@estacaoexperimental.com.br V Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Departamento de Engenharia Rural, Via de acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, Jaboticabal (SP). lcpavani@fcav.unesp.br RESUMO A clorose variegada dos citros (CVC) é uma doença que tem promovido sérios prejuízos aos laranjais das regiões Norte e Nordeste do Estado de São Paulo, onde a deficiência hídrica e as altas temperaturas são mais frequentes. Assim, este trabalho objetivou a avaliação do efeito da deficiência hídrica no desenvolvimento de sintomas fisiológicos em laranjeira 'Natal' com CVC. Foram realizadas medidas do potencial da água na folha, transpiração, condutância estomática e assimilação de CO 2, em laranjeiras em condições naturais e submetidas à irrigação. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com cinco repetições. A condutância estomática, a transpiração diária e o potencial da água na folha foram menores nas plantas com CVC. A assimilação diária de CO 2 foi menor nas laranjeiras com CVC mesmo (2 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

30 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants quando irrigadas. De fato, a irrigação diminuiu o efeito da CVC, porém não impediu o estabelecimento da doença em laranjeiras inoculadas com Xylella fastidiosa. Em relação aos demais tratamentos, as plantas infectadas e mantidas sob condições naturais (sem irrigação) apresentaram maior comprometimento das trocas gasosas, mesmo quando as avaliações fisiológicas foram feitas em período úmido (verão). Palavras-chaves: Citrus sinensis, relações hídricas, trocas gasosas, Xylella fastidiosa. ABSTRACT Citrus variegated chlorosis (CVC) is a disease that has caused serious economical losses in citrus grove located in the North and Northeastern regions of São Paulo State, where water deficiency and high temperature occur frequently. Therefore, the aim of this work was to evaluate the influence of water deficiency on the development of physiological symptoms in 'Natal' sweet orange plants with CVC. Measurements of leaf water potential, transpiration, stomatal conductance e CO 2 assimilation were taken in plants under natural conditions and submitted to irrigation. The experimental design was in randomized blocks, with five replications. Stomatal conductance, daily transpiration and leaf water potential were lower in CVC-affected plants. The daily CO 2 assimilation was reduced in CVC-affected plants, even in irrigated ones. In fact, irrigation decreased the negative effects of CVC, however, it did not prevent disease establishment in sweet orange plants inoculated with Xylella fastidiosa. Compared to other treatments, infected plants submitted to natural conditions (without irrigation) exhibited higher constrain of leaf gas exchange, even when measurements were taken during humid period (summer). Key words: Citrus sinensis, gas exchange, water relations, Xylella fastidiosa. 1. INTRODUÇÃO A clorose variegada dos citros (CVC) é uma das principais doenças que afetam laranjeiras doces no Brasil. O agente causal desta doença é a Xylella fastidiosa (X.f.) bactéria limitada ao xilema. Essa bactéria, ao colonizar o xilema das plantas, causa entupimento dos vasos condutores, o que diminui a condutância hidráulica do caule e o fluxo de seiva (MCELRONE et al., 2003; MACHADO ET AL., 2006). Os sintomas de deficiência hídrica em plantas infectadas pela X.f. são devidos à colonização e ao entupimento do xilema pelas próprias bactérias e/ou pela deposição de gomas e tiloses. Certamente, a severidade da doença está relacionada com o grau de colonização do xilema (HOPKINS, 1989; PURCELL & HOPKINS, 1996; ALVES et al., 2004). Assim, em plantas com CVC observam-se abscisão de folhas, necrose marginal, crescimento atrasado na primavera, sintomas de deficiência hídrica e declínio geral do vigor (PURCELL e HOPKINS, 1996). (3 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

31 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Em laranjeiras, o potencial de água de folha, a assimilação de CO2, a transpiração e a condutância estomática são menores em plantas com CVC (MACHADO et al., 1994, MEDINA, 2002; HABERMANN et al., 2003; RIBEIRO et al., 2003a,b; 2004). A diminuição da fotossíntese em laranjeira com CVC pode estar relacionada com a diminuição na condutividade hidráulica do xilema e conseqüente fechamento estomático. Esses sintomas são atribuídos ao bloqueio dos vasos do xilema devido à colonização pelas bactérias (MACHADO et al., 1994). ALVES et al. (2004) observaram que a intensidade dos sintomas está relacionada com o bloqueio dos vasos do xilema, os quais podem causar reduções de até 50% no fluxo de seiva (MACHADO et al., 2006). Além dos efeitos difusivos, alguns autores sugerem que a limitação da fotossíntese em plantas infectadas pela X.f. também é devida a injúrias nas reações bioquímicas (HABERMANN et al., 2003; RIBEIRO et al., 2003a,b; 2004; MACHADO et al., 2006). Os últimos levantamentos da disseminação da CVC no Estado de São Paulo revelaram que a proporção de plantas infectadas aumentou de 22% em 1996 para 43% em 2005 (FUNDECITRUS, 2005). O estabelecimento e desenvolvimento de CVC são afetados por fatores ambientais, resultando em maior incidência nas regiões Norte (69%), Noroeste (56%) e Central (51%) do Estado de São Paulo, quando comparadas às regiões Sul (4,7%) e Oeste (9,5%). De fato, nas regiões Sul e Oeste as temperaturas médias são menores e também há menor ocorrência de déficits hídricos, enquanto nas regiões Central, Noroeste e Norte as temperaturas são mais elevadas e a deficiência hídrica mais freqüente e com maior duração (RIBEIRO et al., 2006). A patogenicidade de X.f. é agravada com a ocorrência de estresses ambientais (Hopkins, 1989), sendo o desenvolvimento da doença favorecido pela deficiência hídrica, outras doenças, danos no sistema radicular e superprodução de frutos (HOPKINS, 1989; PURCELL e HOPKINS, 1996; MEDINA, 2002; MCELRONE e FORSETH, 2001). MCELRONE e FORSETH (2001) e MEDINA (2002) observaram que os sintomas e os efeitos negativos da X.f. em plantas envasadas são agravados pela ocorrência de deficiência hídrica. Em parreiras, os sintomas do mal de Pierce, também causado por X.f., são agravados por estresses adicionais (HOPKINS, 1989). Visto que a CVC é mais severa nas regiões Norte e Noroeste do Estado de São Paulo, onde são mais freqüentes a ocorrência de deficiência hídrica e altas temperaturas, é desejável que se desenvolvam pesquisas que analisem como as condições ambientais afetam as respostas fisiológicas de plantas infectadas em condição de campo. Embora os mecanismos fisiológicos e bioquímicos que caracterizam o estabelecimento da doença não sejam bem compreendidos em condições de estresse, estudos têm mostrado que a redução no potencial de água de folha pode afetar o crescimento da planta sem afetar o desenvolvimento do patógeno (BOYER, 1995). O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência da deficiência hídrica na ocorrência de sintomas fisiológicos em laranjeira 'Natal' causados pela CVC, considerando-se medidas de trocas gasosas e potencial de água na folha em plantas sadias e doentes cultivadas sob condições naturais ou sob irrigação. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi instalado na Estação Experimental de Citricultura de Bebedouro (EECB), no município de Bebedouro (20º56'58"S; 48º28'0"O; altitude de 601 m), Estado de São Paulo, (4 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

32 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants em área de Latossolo Vermelho Distrófico típico textura argilosa a moderado hipoférrico. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições: laranjeiras sadias com (Sadia-100) ou sem (Sadia-0) reposição por irrigação de 100% da água evapotranspirada e laranjeiras doentes com (CVC-100) ou sem (CVC-0) reposição da água evapotranspirada. O ensaio foi implantado em 19 de fevereiro de 1999 com mudas sadias de laranjeira da variedade 'Natal' enxertadas em limoeiro 'Cravo'. O espaçamento de plantio foi de 6,0 m entre linhas e 4,0 m entre plantas na linha. Cada parcela era composta de 24 plantas distribuídas em 3 linhas de 8 plantas cada uma. A linha central de cada parcela foi reservada para as amostragens necessárias. A partir do plantio, foram feitas aplicações, em intervalos de aproximadamente 90 dias, de produtos sistêmicos via solo (aldicarb) e via tronco (imidacloprid) para impedir a presença de cigarrinhas e evitar a disseminação da Xylella fastidiosa (X.f.). Nove meses após o plantio (novembro de 1999), metade das plantas foi submetida à inoculação com X.f. pelo método descrito por NUNES et al. (2004). Esse método consistiu em enxertar, por meio de encostia, mudas inoculantes acondicionadas em tubetes de 120 ml. A planta inoculante foi enxertada no tronco principal das laranjeiras e lá permaneceu por seis meses. Para constatação da presença da bactéria na planta inoculada, utilizou-se o exame de reação de polimerase em cadeia (PCR) específica para X.f. estabelecido por POOLER e HARTUNG (1995). As plantas foram irrigadas utilizando-se um microaspersor autocompensado por planta, com vazão de 42 L h -1 e ângulo de molhamento de 300º. A irrigação foi realizada duas vezes por semana, sendo o volume de água fornecido por planta resultante do balanço entre a lâmina d'água correspondente ao total de chuva efetiva ocorrida no intervalo (chuva que não excedia a capacidade de água disponível do solo 1,1 mm/cm até a profundidade de 0,60 m) entre as duas irrigações e a lâmina d'água relativa à evapotranspiração total da cultura, sendo calculada por meio do produto da evapotranspiração de referência (ETo) estimada diariamente segundo o modelo de Penman-Monteith-FAO pelo coeficente de cultura (Kc) para citros (ALLEN et al., 1998). Os balanços hídricos foram feitos utilizando-se a planilha eletrônica desenvolvida por ROLIM et al. (1998). As variáveis ambientais [temperatura do ar, saldo de radiação solar, fluxo de calor no solo, velocidade do vento, umidade relativa e déficit de pressão de vapor do ar (DPV)] foram monitoradas por meio de uma miniestação climatológica automática, localizada a 0,5 km do pomar. Em 15 de agosto e 11 de outubro de 2000 e em 25 de julho e 19 de dezembro de 2002, foram feitas medidas da assimilação de CO 2 (A), transpiração (E), condutância estomática (gs), temperatura foliar e densidade de fluxo de fótons fotossinteticamente ativos (DFFFA) com um sistema portátil de medidas de fotossíntese (LI-6400, Licor Inc. Lincoln NE, EUA). Essas variáveis foram medidas entre 7 e 17 h, em intervalos de aproximadamente 1 hora. Com base nas medidas instantâneas de assimilação de CO 2 e transpiração foram calculados os valores diários integrados: assimilação diária de CO 2 (Ai, mmol m -2 d -1 ) e transpiração diária (Ei, mol m -2 d -1 ). A partir desses valores integrados calculou-se a eficiência diária do uso da água [EUA=Ai/Ei, mmol CO 2 (mol H 2 O) -1 ]. Em todas as épocas de medidas, utilizaram-se folhas completamente expandidas com idade entre 6 e 8 meses, com pouco ou nenhum sintoma de clorose, expostas ao Sol durante todo o período de medidas. Detalhes do método são descritos em MACHADO et al. (1994). (5 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

33 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants O potencial da água na folha (Ψ l ) foi medido com uma câmara de pressão, segundo método descrito por KAUFMANN (1968). Mediu-se Ψ l às 6 h (pré-manhã) e às 14 h, com quatro repetições por tratamento. As folhas avaliadas estavam localizadas próximas às das medidas das trocas gasosas. Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na figura 1, verificam-se as variações das temperaturas máxima e mínima, precipitação pluvial e quantidade de água armazenada no solo nos dois anos (2000 e 2002) em que foram efetuadas as medidas de trocas gasosas e potencial de água na folha. Em 2000, entre abril e novembro houve deficiência hídrica, dada pelo armazenamento negativo, enquanto entre janeiro e abril ocorreu excedente hídrico. Em 2002, o déficit hídrico no solo ocorreu entre abril e outubro e em meado de agosto houve precipitações pluviais significativas e o déficit hídrico diminuiu até ser praticamente nulo a partir do último decêndio de novembro. Em dezembro de 2002, quando não ocorreu déficit hídrico no solo (Figura 1), os valores de Y l foram semelhantes nos tratamentos Sadia-0 e Sadia-100, e as plantas com deficiência hídrica recuperaram-se totalmente (Figura 2). (6 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

34 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants (7 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

35 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Dez meses após a inoculação (agosto de 2000), os valores de Ψ l da pré-manhã nas laranjeiras CVC-100 e CVC-0 foram semelhantes aos das plantas Sadia-100 e Sadia-0 respectivamente (Figura 2). Às 14 h, quando a temperatura do ar e DPV são mais elevados (Figura 3), o Ψ l das plantas CVC-0 foi menor (p<0,05) em relação às Sadia-0, Sadia-100 e CVC-100 (Figura 2), pois já estava ocorrendo efeito da X.f. nessas plantas, mesmo que ainda pouco intenso e somente nas horas de maior demanda atmosférica. (8 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

36 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants O Ψ l das plantas doentes em outubro de 2000, julho e dzembro de 2002 foram menores (p<0,05), tanto nas medidas de pré-manhã como das 14 h, quano comparadas às plantas sadias (Figura 2). Essas diferenças foram progressivamente maiores com o passar do tempo e mais acentuadas nas medidas das 14 h (Figura 2), em função da maior demanda atmosférica (Figura 3). Em agosto e outubro de 2000 e julho de 2002, observaram-se nas laranjeiras Sadia-0, menores valores de Ψ l, tanto na pré-manhã como às 14 h, em relação às laranjeiras Sadia-100 (Figura 2), demonstrando o efeito do déficit hídrico no solo sobre essa variável. A queda acentuada dos valores de Ψ l entre a pré-manhã e a tarde, indica um desbalanço entre a água absorvida pelo sistema radicular e a transpirada pelas folhas, causando uma queda no conteúdo relativo de água na folha. Tal situação também acarreta em fechamento parcial dos estômatos, indicado pela redução da condutância estomática (Figura 4). A menor gs à tarde em relação à parte da manhã implica, por sua vez, menor transpiração e assimilação de CO 2 (Figura 5) (9 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

37 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants (10 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

38 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants Em laranjeiras sadias, observou-se em Sadia-100 maior gs (p<0,05) que em Sadia-0 em agosto de 2000, outubro de 2000 e julho de 2002, em decorrência do déficit hídrico no solo (Figuras 1, 4). Em dezembro, gs foi semelhante nas plantas Sadia-100 e Sadia-0, visto que não houve deficiência hídrica nesse período. Em relação às plantas CVC-100, nas laranjeiras Sadia-100 observou-se a maior gs (p<0,05) em todos meses e nos dois horários de medidas (Figura 4), exceto em julho de 2002 à tarde. Portanto, a redução de gs em CVC-100 está relacionada à presença de X.f. (PCR positivo). A transpiração de Sadia-100 foi maior (p<0,05) em agosto, outubro e julho quando comparadas à CVC-100. Esses resultados corroboram com aqueles observados por outros autores autores (MCELRONE e FORSETH, 2001, 2004; MCELRONE et al., 2003; HABERMANN et al., 2003; MACHADO et al., 1994, 2006) em plantas infectadas por X.f. Em laranjeiras 'Natal' infectadas pela X. f. foram observados decréscimos de até 50% no fluxo de seiva (MACHADO et al., 2006), em decorrência do entupimento parcial dos vasos do xilema. A queda do Y l das plantas com CVC está relacionada com a colonização do xilema pela X.f., o que aumenta significativamente a resistência à passagem de água e prejudica a reposição da água perdida pela transpiração. (11 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

39 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants ALVES et al. (2004) observaram em laranjeiras com sintomas médios e severos de CVC entre 8% e 11% dos vasos do xilema bloqueados. Plantas CVC-100, i.e. sem deficiência de água no solo, havia sintomas de deficiência hídrica semelhantes às plantas Sadia-0. Em vista da obstrução dos vasos do xilema, há maior dificuldade de reposição da água transpirada, tornando a folha menos túrgida e ocorrendo um fechamento parcial dos estômatos, dado pelo menor gs, e conseqüente redução da transpiração (Figuras 4 e 5B). É importante observar que em dezembro de 2002 não houve déficit hídrico no solo (Figura 1), tanto que o Ψ l das plantas sadias foi semelhante. Esse processo revela que as plantas Sadia-0 recuperaram-se totalmente após o restabelecimento da umidade no solo. Porém, as laranjeiras CVC-100 estavam com menores Ψ l (p<0,05) em dezembro, tanto nas medidas de pré-manhã como às 14:00h, em relação às plantas Sadia-100 e Sadia-0, evidenciando que a irrigação não impediu os efeitos negativos da doença. As laranjeiras CVC-0, submetidas a déficits hídricos durante seu desenvolvimento, estavam com Ψ l significativamente menor em relação às CVC-100, mesmo em dezembro quando não ocorreu déficit hídrico. Esses resultados sugerem que a irrigação não impediu a influência da CVC nas trocas gasosas de laranjeiras, porém o déficit hídrico no solo proporcionou agravamento dos sintomas fisiológicos. Na figura 5A, observa-se que a assimilação diária de CO 2 variou entre os meses de medida. As maiores assimilações de CO 2 ocorreram em dezembro (verão) e outubro (primavera), enquanto os menores valores, em julho e agosto (inverno). Mesmo nos tratamentos irrigados, os menores valores de Ai foram observados no inverno, evidenciando que as condições de temperatura mais elevada favoreceram a fotossíntese e o crescimento das plantas no verão e na primavera (MACHADO et al., 2002; RIBEIRO, 2006). Nos tratamentos não irrigados, em que ocorreu déficit hídrico em julho, agosto e outubro, houve redução acentuada de Ai (p<0,05), tanto em plantas sadias como em doentes. No inverno, as plantas estavam com menor Ai em julho do que em agosto (Figura 5), o que pode estar relacionado com a menor quantidade de energia, o maior DPV e menor temperatura noturna em julho (Figura 3). Sabe-se que a fotossíntese de laranjeiras decresce significativamente com o aumento do DPV de 1,5 para 3,5 kpa (MACHADO et al., 2005) e que a atividade fotossintética é influenciada pela baixa temperatura noturna, como relatado em mangueiras (FLEXAS et al., 1999). A condutância estomática afeta a resposta sazonal da fotossíntese (FARIA et al., 1998; FLEXAS et al., 2001; RIBEIRO, 2006) e é prejudicada pela temperatura do ar e disponibilidade de água (MACHADO et al., 2005; FLEXAS et al., 2001; RIBEIRO, 2006). Independentemente do mês de medida, a assimilação de CO 2 nas plantas com CVC foi menor (p<0,05) que nas sadias. A assimilação diária de CO 2 sempre foi maior nas plantas com CVC- 100 em relação às CVC-0 (Figura 5A). Essas diferenças foram ocasionadas pelo déficit hídrico do solo, que ocorreu em agosto e outubro (2000) e julho (2002), como observado na figura 1. Assim, a redução na assimilação de CO 2 foi devida ao efeito cumulativo da X.f. e da falta de água nos meses em que houve déficit hídrico. Em dezembro, quando não houve déficit hídrico no solo, Ai das plantas Sadia-100 e Sadia-0 foi estatisticamente igual (Figura 5A). As plantas CVC-100 mantiveram um valor de assimilação diária bem menor (p<0,05), demonstrando que X.f. afetou significativamente esse processo. No entanto, Ai das plantas CVC-0 foi menor ainda (p<0,05) que nas plantas CVC- 100, demonstrando, à semelhança do que ocorreu em gs e Ei, que a deficiência hídrica causou um agravamento dos efeitos deletérios da doença sobre a planta. (12 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

40 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants A transpiração e a assimilação de CO 2, como processos difusivos, foram afetados pelo fechamento parcial dos estômatos (Figuras 4 e 5). A relação entre Ai/Ei define a eficiência diária do uso de água (EUA). Comparativamente, a EUA das plantas com CVC foi menor do que as plantas sadias (p<0,05) em julho (p<0,05). Em dezembro, somente CVC-0 foi menos eficiente em relação aos outros tratamentos (p<0,05). Em agosto e outubro as eficiências foram semelhantes (p>0,05). O menor valor de EUA revela que para uma situação semelhante (clima) as plantas com CVC foram de menos assimilação de CO 2 por unidade de água transpirada, podendo ser conseqüência de limitações impostas pela CVC na atividade bioquímica da fotossíntese (HABERMANN et al., 2003; RIBEIRO et al., 2003a; 2004). Plantas com CVC tiveram decréscimos de gs, Ei e Ai, porém a queda relativa de Ai foi maior que de Ei causando redução de EUA. Medina et al. (1999) observaram uma relação linear entre gs e transpiração e uma relação curvilínea entre gs e assimilação de CO 2. Em julho, a EUA em plantas CVC-100 e CVC-0 foram semelhantes (p>0,05), enquanto em dezembro a EUA foi menor (p<0,05) no tratamento CVC-0 quando comparado a CVC-100 (Figura 5), apesar da não-ocorrência de déficit hídrico no solo. A transpiração e a assimilação de CO 2 foram afetadas pelo fechamento parcial dos estômatos, mas a queda relativamente maior de Ai é um indicativo de que processos metabólicos da fotossíntese foram afetados. De fato, RIBEIRO et al. (2003a, 2004) e HABERMANN et al. (2003) relatam menor eficiência de carboxilação em laranjeiras infectadas por X.f. BOYER (1995) propõe que o estresse hídrico favorece o desenvolvimento do patógeno nas plantas por dois mecanismos principais: (a) redução da produção fotossintética induzida pela deficiência hídrica diminui a habilidade da planta em defender-se contra o patógeno; e/ou (b) o crescimento da planta é diminuído sem redução da habilidade do patógeno se desenvolver e reproduzir, agravando a doença. A X.f. provoca oclusão do xilema (HOPKINS 1995; ALVES et al., 2004) causando deficiência hídrica na folha e reduções em gs e Ψ l. Conseqüentemente, o fechamento parcial dos estômatos causa menor difusão de CO 2 para o cloroplasto, diminuindo a fixação de CO 2. Inicialmente, a fotossíntese fica limitada por processos difusivos, porém com o agravamento da doença os processos bioquímicos também podem ser afetados. 4. CONCLUSÕES 1. A assimilação diária de CO 2 e a transpiração diária de laranjeira 'Natal' são reduzidas em plantas com CVC. 2. A eficiência diária do uso de água é menor em laranjeiras com CVC, revelando que, além dos difusivos, outros processos fotossintéticos são afetados. 3. A ocorrência de déficit hídrico no solo agrava os efeitos negativos da CVC nas trocas gasosas. 4. A irrigação não impede a ocorrência dos sintomas fisiológicos de CVC em laranjeiras, apesar do efeito da X.f. ser menos severo em plantas irrigadas. (13 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

41 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants AGRADECIMENTOS À Fapesp pelo apoio financeiro e concessão de bolsa a Rafael V. Ribeiro e ao CNPq pela concessão de bolsas a Eduardo C. Machado e Eduardo S. Stuchi. Aos diretores e funcionários da Estação Experimental de Citricultura de Bebedouro. REFERÊNCIAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. Roma: FAO, p. (FAO, Irrigation and Drainage Paper 56) [ Links ] ALVES, E.; MARUCCI, C.R.; LOPES, R.E.: LEITE, B. Leaf symptoms on plum, coffee and citrus and the relationship with the extent of xylem vessels colonized by Xylella fastidiosa. Journal of Phytopathology, London, v. 152, p , [ Links ] BOYER, J.S. Biochemical and biophysical aspects of water deficits and the predisposition to disease. Annual Review of Phytopathology, Boca Raton, v.33, p , [ Links ] FARIA, T.; SILVÉRIO, D.; BREIA, E.; CABRAL, R.; ABADIA, A.; ABADIA, J.; PEREIRA, J.S.; CHAVES, M.M. Differences in response of carbon assimilation to summer stress (water deficits, high light and temperature) in four mediterranean tree species. Physiologia Plantarum, Copenhagen, v.102, p , [ Links ] FLEXAS, J.; BADGER, M.; CHOW, W.S.; MEDRANO, H.; OSMOND, C.B. Analysis of the relative increase in photosynthetic O 2 uptake when photosynthesis in grapevine leaves is inhibited following low night temperatures and/or water stress. Plant Physiology, Rockville, v.121, p , [ Links ] FLEXAS, J.; GULIAS, J.; JONASSON, S.; MEDRANO, H.; MUS, M. Seasonal patterns and control of gas exchange in local populations of the Mediterranean evergreen shrub Pistacia lentiscus L. Acta Oecologica, Paris, v.22, p.33-43, [ Links ] FUNDECITRUS. Estatísticas CVC. Disponível em: Acesso em 13 de julho de [ Links ] HABERMANN, G.; MACHADO, E.C.; RODRIGUES, J.D.; MEDINA, C.L. CO 2 assimilation, photosynthetic light response curves, and water relations of 'Pêra' sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Brazilian Journal of Plant Physiology, Londrina, v.15, p.79-87, [ Links ] (14 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

42 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants HOPKINS, D.L. Xylella fastidiosa: xylem-limited bacterial pathogen of plants. Phytopathology, v.27, p , [ Links ] KAUFMANN, M. Evaluation of the pressure chamber method for measurement of water stress in citrus. Proceedings of the American Society for Horticultural Science, v.93, p , [ Links ] MACHADO, E.C.; MEDINA, C.L.; GOMES, M.M.A.; HABERMANN G. Variação sazonal da taxa de fotossíntese, condutância estomática e potencial da água na folha em laranjeira 'Valência'. Scientia Agricola, Piracicaba, v.59, p.53-58, [ Links ] MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F.; RIBEIRO, R.V.; MEDINA, C.L.; STUCHI, E.S.; MARIN, F.R.; SILVA, J.A.B.; SILVA, S.R. Fluxo de seiva e fotossíntese em laranjeira 'Natal' com clorose variegada dos citros. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 41, p , [ Links ] MACHADO, E.C.; QUAGGIO, J.A.; LAGÔA, A.M.M.A.; TICELLI, M.; FURLANI, P.R. Trocas gasosas e relações hídricas em citros com clorose variegada dos citros. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v.6, p.53 57, [ Links ] MACHADO, E. C.; SCHMIDT, P. T.; MEDINA, C.L. ; RIBEIRO, R. V. Respostas da fotossíntese a fatores ambientais em três espécies de citros. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 40, p , [ Links ] McELRONE, A.J.; FORSETH, I.N. Effects of water stress on synptomatology and growth of Parthenocisssus quinquefolia infected by Xylella fastidiosa. Plant Disease, St. Paul, v.85, p , [ Links ] McELRONE, A.J.; FORSETH, I.N. Photosynthetic response of a temperate liana to Xylella fastidiosa infection and water stress. Journal of Phytopathology, Berlin, v.152, p.9-20, [ Links ] McELRONE, A.J.; SHERALD, J.L.; FORSETH, I.N. Interactive effects of water stress and xylemlimited bacterial infection on water relations of a host vine. Journal of Experimental Botany, Oxford, v.54, p , [ Links ] MEDINA, C.L. Fotossíntese, relações hídricas e alterações bioquímicas em laranjeira 'Pêra' com CVC e submetida à deficiência hídrica p. Tese (Doutorado) Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, [ Links ] MEDINA, C.L.; MACHADO, E.C.; GOMES, M.M.A. Condutância estomática, transpiração e fotossíntese em laranjeira 'Valência' submetida ao estresse hídrico. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v.11, p.29-34, [ Links ] (15 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

43 Bragantia - Water deficiency intensifies physiological symptoms of citrus variegated clorosis in 'Natal' sweet orange plants NUNES, W.M.; MEDINA, C.L.; MACHADO, M.A.; MACHADO, E.C.; MULLER, G.W.; CORAZAA- NUNES, M.J. Transmissão de Xylella fastidiosa para mudas de citros através da encostia de plantas-inóculo. Laranja, Cordeirópolis, v.25, p , [ Links ] POOLER, M.R.; HARTUNG, J.S. Specific PCR detection and identification of Xylella fastidiosa strains causing citrus variegated chlorosis. Current Microbiology, New York, v.31, p , [ Links ] PURCELL, A.H.; HOPKINS, D.L. Fastidious xylem-limited bacterial plant pathogens. Annual Review of Phytopathology, Boca Raton, v.34, p , [ Links ] RIBEIRO, R.V. Variação sazonal da fotossíntese e relações hídricas em laranjeira 'Valência' p. Tese (Doutorado) Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba, [ Links ] RIBEIRO, R.V.; MACHADO, E.C., OLIVEIRA, R.F. Growth- and leaf-temperature effects on photosynthesis of sweet orange seedlings infected with Xylella fastidiosa. Plant Pathology, London, v.53, p , [ Links ] RIBEIRO, R.V; MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F. Early photosynthetic responses of sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Physiological and Molecular Plant Pathology, London, v.62, p , 2003a. [ Links ] RIBEIRO, R.V; MACHADO, E.C.; BRUNINI, O. Ocorrência de condições ambientais para a indução do florescimento em laranjeiras no Estado de São Paulo. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.28, p , [ Links ] RIBEIRO, R.V.; MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F.; PIMENTEL, C. High temperature effects on the response of photosynthesis to light in sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Brazilian Journal of Plant Physiology, Londrina, v.15, p.89-97, 2003b. [ Links ] ROLIM, G.S.; SENTELHAS, P.C.; BARBIERI,V. Planilhas no ambiente Execel TM para cálculos de balanços hídricos: normal, seqüencial, de cultura e de produtividade real e potencial. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 6, n. 1, p , [ Links ] Recebido para publicação em 14 de setembro 2006 e aceito em 9 de março de (16 de 17) [23/10/ :31:29 p.m.]

44 378 E.C. Machado et al. Independentemente do mês de medida, a assimilação de CO 2 nas plantas com CVC foi menor (p<0,05) que nas sadias. A assimilação diária de CO 2 sempre foi maior nas plantas com CVC-100 em relação às CVC-0 (Figura 5A). Essas diferenças foram ocasionadas pelo déficit hídrico do solo, que ocorreu em agosto e outubro (2000) e julho (2002), como observado na figura 1. Assim, a redução na assimilação de CO 2 foi devida ao efeito cumulativo da X.f. e da falta de água nos meses em que houve déficit hídrico. Em dezembro, quando não houve déficit hídrico no solo, Ai das plantas Sadia-100 e Sadia-0 foi estatisticamente igual (Figura 5A). As plantas CVC- 100 mantiveram um valor de assimilação diária bem menor (p<0,05), demonstrando que X.f. afetou significativamente esse processo. No entanto, Ai das plantas CVC-0 foi menor ainda (p<0,05) que nas plantas CVC-100, demonstrando, à semelhança do que ocorreu em gs e Ei, que a deficiência hídrica causou um agravamento dos efeitos deletérios da doença sobre a planta. A transpiração e a assimilação de CO 2, como processos difusivos, foram afetados pelo fechamento parcial dos estômatos (Figuras 4 e 5). A relação entre Ai/Ei define a eficiência diária do uso de água (EUA). Comparativamente, a EUA das plantas com CVC foi menor do que as plantas sadias (p<0,05) em julho (p<0,05). Em dezembro, somente CVC-0 foi menos eficiente em relação aos outros tratamentos (p<0,05). Em agosto e outubro as eficiências foram semelhantes (p>0,05). O menor valor de EUA revela que para uma situação semelhante (clima) as plantas com CVC foram de menos assimilação de CO 2 por unidade de água transpirada, podendo ser conseqüência de limitações impostas pela CVC na atividade bioquímica da fotossíntese (HABERMANN et al., 2003; RIBEIRO et al., 2003a; 2004). Plantas com CVC tiveram decréscimos de gs, Ei e Ai, porém a queda relativa de Ai foi maior que de Ei causando redução de EUA. MEDINA et al. (1999) observaram uma relação linear entre gs e transpiração e uma relação curvilínea entre gs e assimilação de CO 2. Em julho, a EUA em plantas CVC- 100 e CVC-0 foram semelhantes (p>0,05), enquanto em dezembro a EUA foi menor (p<0,05) no tratamento CVC-0 quando comparado a CVC-100 (Figura 5), apesar da não-ocorrência de déficit hídrico no solo. A transpiração e a assimilação de CO 2 foram afetadas pelo fechamento parcial dos estômatos, mas a queda relativamente maior de Ai é um indicativo de que processos metabólicos da fotossíntese foram afetados. De fato, RIBEIRO et al. (2003a, 2004) e HABERMANN et al. (2003) relatam menor eficiência de carboxilação em laranjeiras infectadas por X.f. BOYER (1995) propõe que o estresse hídrico favorece o desenvolvimento do patógeno nas plantas por dois mecanismos principais: (a) redução da produção fotossintética induzida pela deficiência hídrica diminui a habilidade da planta em defenderse contra o patógeno; e/ou (b) o crescimento da planta é diminuído sem redução da habilidade do patógeno se desenvolver e reproduzir, agravando a doença. A X.f. provoca oclusão do xilema (HOPKINS 1995; ALVES et al., 2004) causando deficiência hídrica na folha e reduções em gs e Ψ l. Conseqüentemente, o fechamento parcial dos estômatos causa menor difusão de CO 2 para o cloroplasto, diminuindo a fixação de CO 2. Inicialmente, a fotossíntese fica limitada por processos difusivos, porém com o agravamento da doença os processos bioquímicos também podem ser afetados. 4. CONCLUSÕES 1. A assimilação diária de CO 2 e a transpiração diária de laranjeira Natal são reduzidas em plantas com CVC. 2. A eficiência diária do uso de água é menor em laranjeiras com CVC, revelando que, além dos difusivos, outros processos fotossintéticos são afetados. 3. A ocorrência de déficit hídrico no solo agrava os efeitos negativos da CVC nas trocas gasosas. 4. A irrigação não impede a ocorrência dos sintomas fisiológicos de CVC em laranjeiras, apesar do efeito da X.f. ser menos severo em plantas irrigadas. AGRADECIMENTOS À Fapesp pelo apoio financeiro e concessão de bolsa a Rafael V. Ribeiro e ao CNPq pela concessão de bolsas a Eduardo C. Machado e Eduardo S. Stuchi. Aos diretores e funcionários da Estação Experimental de Citricultura de Bebedouro. REFERÊNCIAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. Roma: FAO, p. (FAO, Irrigation and Drainage Paper 56) ALVES, E.; MARUCCI, C.R.; LOPES, R.E.: LEITE, B. Leaf symptoms on plum, coffee and citrus and the relationship with the extent of xylem vessels colonized by Xylella fastidiosa. Journal of Phytopathology, London, v. 152, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

45 Clorose variegada dos citros em laranjeira Natal 379 BOYER, J.S. Biochemical and biophysical aspects of water deficits and the predisposition to disease. Annual Review of Phytopathology, Boca Raton, v.33, p , FARIA, T.; SILVÉRIO, D.; BREIA, E.; CABRAL, R.; ABADIA, A.; ABADIA, J.; PEREIRA, J.S.; CHAVES, M.M. Differences in response of carbon assimilation to summer stress (water deficits, high light and temperature) in four mediterranean tree species. Physiologia Plantarum, Copenhagen, v.102, p , FLEXAS, J.; BADGER, M.; CHOW, W.S.; MEDRANO, H.; OSMOND, C.B. Analysis of the relative increase in photosynthetic O 2 uptake when photosynthesis in grapevine leaves is inhibited following low night temperatures and/or water stress. Plant Physiology, Rockville, v.121, p , FLEXAS, J.; GULIAS, J.; JONASSON, S.; MEDRANO, H.; MUS, M. Seasonal patterns and control of gas exchange in local populations of the Mediterranean evergreen shrub Pistacia lentiscus L. Acta Oecologica, Paris, v.22, p.33-43, FUNDECITRUS. Estatísticas CVC. Disponível em: Acesso em 13 de julho de HABERMANN, G.; MACHADO, E.C.; RODRIGUES, J.D.; MEDINA, C.L. CO 2 assimilation, photosynthetic light response curves, and water relations of Pêra sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Brazilian Journal of Plant Physiology, Londrina, v.15, p.79-87, HOPKINS, D.L. Xylella fastidiosa: xylem-limited bacterial pathogen of plants. Phytopathology, v.27, p , KAUFMANN, M. Evaluation of the pressure chamber method for measurement of water stress in citrus. Proceedings of the American Society for Horticultural Science, v.93, p , MACHADO, E.C.; MEDINA, C.L.; GOMES, M.M.A.; HABERMANN G. Variação sazonal da taxa de fotossíntese, condutância estomática e potencial da água na folha em laranjeira Valência. Scientia Agricola, Piracicaba, v.59, p.53-58, MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F.; RIBEIRO, R.V.; MEDINA, C.L.; STUCHI, E.S.; MARIN, F.R.; SILVA, J.A.B.; SILVA, S.R. Fluxo de seiva e fotossíntese em laranjeira Natal com clorose variegada dos citros. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 41, p , MACHADO, E.C.; QUAGGIO, J.A.; LAGÔA, A.M.M.A.; TICELLI, M.; FURLANI, P.R. Trocas gasosas e relações hídricas em citros com clorose variegada dos citros. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v.6, p.53 57, MACHADO, E. C.; SCHMIDT, P. T.; MEDINA, C.L. ; RIBEIRO, R. V. Respostas da fotossíntese a fatores ambientais em três espécies de citros. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 40, p , McELRONE, A.J.; FORSETH, I.N. Effects of water stress on synptomatology and growth of Parthenocisssus quinquefolia infected by Xylella fastidiosa. Plant Disease, St. Paul, v.85, p , McELRONE, A.J.; FORSETH, I.N. Photosynthetic response of a temperate liana to Xylella fastidiosa infection and water stress. Journal of Phytopathology, Berlin, v.152, p.9-20, McELRONE, A.J.; SHERALD, J.L.; FORSETH, I.N. Interactive effects of water stress and xylem-limited bacterial infection on water relations of a host vine. Journal of Experimental Botany, Oxford, v.54, p , MEDINA, C.L. Fotossíntese, relações hídricas e alterações bioquímicas em laranjeira Pêra com CVC e submetida à deficiência hídrica p. Tese (Doutorado) Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, MEDINA, C.L.; MACHADO, E.C.; GOMES, M.M.A. Condutância estomática, transpiração e fotossíntese em laranjeira Valência submetida ao estresse hídrico. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Londrina, v.11, p.29-34, NUNES, W.M.; MEDINA, C.L.; MACHADO, M.A.; MACHADO, E.C.; MULLER, G.W.; CORAZAA-NUNES, M.J. Transmissão de Xylella fastidiosa para mudas de citros através da encostia de plantas-inóculo. Laranja, Cordeirópolis, v.25, p , POOLER, M.R.; HARTUNG, J.S. Specific PCR detection and identification of Xylella fastidiosa strains causing citrus variegated chlorosis. Current Microbiology, New York, v.31, p , PURCELL, A.H.; HOPKINS, D.L. Fastidious xylem-limited bacterial plant pathogens. Annual Review of Phytopathology, Boca Raton, v.34, p , RIBEIRO, R.V. Variação sazonal da fotossíntese e relações hídricas em laranjeira Valência p. Tese (Doutorado) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, RIBEIRO, R.V.; MACHADO, E.C., OLIVEIRA, R.F. Growthand leaf-temperature effects on photosynthesis of sweet orange seedlings infected with Xylella fastidiosa. Plant Pathology, London, v.53, p , RIBEIRO, R.V; MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F. Early photosynthetic responses of sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Physiological and Molecular Plant Pathology, London, v.62, p , 2003a. RIBEIRO, R.V; MACHADO, E.C.; BRUNINI, O. Ocorrência de condições ambientais para a indução do florescimento em laranjeiras no Estado de São Paulo. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.28, p , RIBEIRO, R.V.; MACHADO, E.C.; OLIVEIRA, R.F.; PIMENTEL, C. High temperature effects on the response of photosynthesis to light in sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. Brazilian Journal of Plant Physiology, Londrina, v.15, p.89-97, 2003b. ROLIM, G.S.; SENTELHAS, P.C.; BARBIERI,V. Planilhas no ambiente Execel TM para cálculos de balanços hídricos: normal, seqüencial, de cultura e de produtividade real e potencial. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 6, n. 1, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

46 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL (1 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

47 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Correlações entre caracteres de aparência e rendimento e análise de trilha para aparência de batata Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Giovani Oleário Da Silva I, * ; Arione Da Silva Pereira II ; Velcio Queiroz De Souza III ; Fernando Irajá Félix De Carvalho IV ; Roberto Fritsche Neto V I Embrapa Hortaliças, BR 060, km 09, Caixa Postal 218, Gama (DF), Brasil. olegario@cnph.embrapa.br II Embrapa Clima Temperado, BR 392, km 78, Caixa Postal 403, Pelotas (RS). E- mail: arione@cpact.embrapa.br III Pós-Graduando em Agronomia (Fitomelhoramento) em nível de Doutorado. Bolsista CAPES. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas (FAEM/UFPel), Campus Universitário, Caixa Postal 354, Pelotas (RS). velciq@gmail.com IV Departamento de Fitotecnia (Fitomelhoramento), FAEM/UFPel, Pelotas (RS). carvalho@ufpel.tche.br V Estudante de Agronomia. Bolsista de Iniciação Científica (FAPERGS). Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS). rfneto@hotmail.com RESUMO O objetivo deste trabalho foi verificar correlações entre caracteres da aparência e do rendimento de tubérculo, bem como a influência de caracteres componentes da aparência na expressão do caráter aparência de tubérculo e suas implicações na seleção. Utilizou-se uma população híbrida de batata com 15 famílias e 60 genótipos cada família. Os experimentos foram desenvolvidos no campo experimental da Embrapa Clima Temperado, Pelotas, Rio Grande do Sul, no outono de 2004 e Aparência de tubérculo correlacionou-se mais estreitamente com formato, curvatura, apontamento e sobrancelha de tubérculo, na geração de seedlings; e com uniformidades de formato e tamanho de tubérculo na primeira geração clonal. O caráter rendimento foi mais fortemente associado com tamanho, número e massa médio de tubérculo, na geração de seedlings, e com tamanho, número, massa média, (2 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

48 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance achatamento de tubérculo e vigor de planta, na primeira geração clonal. Verificou-se que curvatura de tubérculo foi o caráter mais efetivo na seleção indireta para a melhoria da aparência em ambas as gerações. Os resultados sugerem que na geração de seedlings o apontamento de tubérculo seja considerado em conjunto com curvatura de tubérculo na seleção para aparência de tubérculo. Palavras-chave: Solanunm tuberosum L., seleção indireta, efeito direto e indireto. ABSTRACT The objective of this work was to verify correlations between characters of tuber appearance and yield; as well as the influence of tuber appearance components characters on their expression and selection implications. A potato hybrid population of 15 families each one with 60 genotypes. The experiments were conducted in the experimental field of Embrapa Clima Temperado, Pelotas, Rio Grande do Sul State, Brazil, in Fall of 2004 and Tuber appearance was closer correlated with tuber shape, tuber curvature, tuber pointing and tuber eyebrow, in the seedling generation, and with tuber shape and tuber size uniformity, in the first clonal generation. Yield was strongly associated with tuber size, tuber number and average tuber weight, in the seedling stage, and with tuber size, tuber number, average tuber weight, tuber flatness and plant vigor, in the first clonal generation. Tuber curvature showed to be the most effective trait for indirect selection to improve tuber appearance in both generations. The results suggest that in the seedling stage, tuber pointing should also be considered along with tuber curvature the selection of tuber appearance. Key words: Solanum tuberosum L., indirect selection, direct and indirect effect. 1. INTRODUÇÃO O grande desafio dos melhoristas de batata consiste em disponibilizar permanentemente genótipos que atendam às exigências dos consumidores, que cada vez mais priorizam produtos de qualidade (visuais e culinárias), dos produtores (maior rendimento) e das indústrias (qualidade industrial). Esse fato faz com que grande importância seja dada à aparência de tubérculo e ao rendimento além das qualidades culinárias e industriais. O desafio de atender todas essas exigências é dificultado pelas diferenças que devem ser detectadas, as quais são cada vez menores e o número de caracteres maiores. Isso se deve ao estreitamento da base genética da cultura (HAWKES, 1978), exigindo, assim, maior eficiência dos programas de melhoramento na identificação de genótipos superiores. Portanto, análises que possam auxiliar na escolha da melhor estratégia de seleção, tais como análises de correlação e análises de trilha, tornam-se importantes ferramentas para o melhor entendimento das relações genéticas entre os caracteres. (3 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

49 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance A seleção indireta por meio de caracteres correlacionados permite que caracteres mais complexos, como rendimento de tubérculos e aparência, influenciados por caracteres mais simples e, portanto, governados por vários genes e muitas vezes com grande ação do ambiente, possam ser melhorados mesmo que não ocorra a seleção direta. Desse modo, caracteres menos complexos, com maior herdabilidade e correlações elevadas, favorecem a seleção (CRUZ E REGAZZI, 2001). A utilização da análise de trilha permite desdobrar coeficientes de correlação simples em seus efeitos diretos e indiretos, melhorando o entendimento das relações de causa e efeito entre as variáveis estudadas (BARBOSA, 1996; CARVALHO et al., 2004). O objetivo do presente trabalho foi verificar a correlação entre componentes da aparência e do rendimento de tubérculo, bem como a influência de componentes da aparência na expressão do caráter aparência de tubérculo e suas implicações na seleção, na geração de seedlings e na primeira geração clonal. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos foram realizados no campo experimental da Embrapa Clima Temperado no outono de 2004 e Os seedlings foram originados de sementes botânicas obtidas de hibridações controladas entre genitores (cultivares e clones elite) de batata da coleção da Embrapa Clima Temperado. Selecionaram-se genitores para obter cruzamentos contrastantes em relação aos caracteres de interesse ao estudo. Cada cruzamento originou uma das 15 famílias que constituiu a população analisada. No outono de 2004, as sementes foram germinadas em sementeiras em casa plástica e os seedlings transplantados para sacos plásticos, contendo cerca de um litro de substrato Plantmax, com o objetivo de produzir minitubérculos. Os sacos plásticos foram distribuídos em blocos ao acaso (devido à heterogeneidade do solo) com três repetições. A parcela foi composta de 20 seedlings (genótipos) de uma família. O espaçamento entre plantas e entre linhas foi de 0,10 m. Mantiveram-se os seedlings nessas condições até a senescência (77 dias), quando os tubérculos foram colhidos e transportados para instalações apropriadas para serem efetuadas as avaliações. Após as avaliações, os tubérculos foram armazenados em câmara fria a 4 ºC, até o outono de No outono de 2005, um tubérculo de tamanho mediano de cada genótipo, padronizado para todos os seedlings, foi cultivado a campo, segundo o método genealógico de condução de populações, utilizando o mesmo delineamento experimental de Após a maturação (senescência das folhas e hastes), as plantas foram colhidas separadamente, transportadas até um galpão de cura e realizadas as avaliações nos tubérculos. Os caracteres avaliados nos tubérculos de cada planta em ambas as gerações foram: rendimento de tubérculos (g/planta); número de tubérculos por planta; massa média de tubérculos (g); e com notas de 1 a 5 com intervalos de 0,50, com exceção de coloração e formato de tubérculo, cujo tipo ideal depende do objetivo do programa de melhoramento. Para os demais caracteres, valores mais próximos a 1 são desejados: coloração de tubérculos (1- (4 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

50 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance amarelo, 2- amarelo claro, 3- intermediário, 4- vermelho claro, 5- vermelho escuro); formato de tubérculo (1- formato alongado, 5- redondo); uniformidade do tipo de formato do tubérculo (1- uniforme, 5- desuniforme); tamanho do maior tubérculo (1- grande, 5- pequeno); uniformidade do tamanho dos tubérculo (1- uniforme, 5- desuniforme); aspereza da película (1- lisa, 5- reticulada); profundidade dos olhos (1- raso, 5- profundo); sobrancelha (1- sem sobrancelhas, 5- extremamente proeminentes); achatamento de tubérculos (1- tubérculos não achatados, 5- extremamente achatados); curvatura de tubérculo (1- não curvados, 5- extremamente curvados); apontamento de tubérculos (1- não apontados, 5- extremamente apontados) e aparência de tubérculo (1- excelente, 5- péssima) (Figura 1). Para aparência, tubérculos excelentes foram os que não apresentaram defeitos em relação aos caracteres descritos acima. Além dessas avaliações, efetuaram-se observações no campo em relação à maturidade de planta (1- tardia, 5- precoce) e vigor de planta (1- mais vigorosa, 5- menos vigorosa), com método de avaliação adaptado de Love et al. (1997). Foi utilizado o programa computacional SAS LEARNING EDITION (2002) para determinar o grau de associação entre os caracteres em estudo, pela análise de correlação de Spearman (r s ) em ambas as gerações, seguindo o modelo estatístico descrito por SIEGEL (1975). A matriz de correlação foi transferida para o programa GENES (CRUZ, 2001), para o diagnóstico de multicolinearidade e a análise de trilha, a fim de identificar a magnitude dos efeitos diretos e indiretos dos caracteres influenciando na aparência de tubérculo. As magnitudes dos coeficientes de correlação foram classificadas conforme CARVALHO et al. (5 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

51 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance (2004): r = 0 (nula); 0 < r < 0.30 (fraca); 0,30 < r < 0,60 (média); 0,60 < r < 0,90 (forte); 0,90 < r < 1 (fortíssima) e r = 1 (perfeita). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com a análise de variância dos dados da geração de seedlings, os caracteres de tubérculo: aspereza, aparência, formato, tamanho, profundidade de olho, sobrancelha, número de tubérculos, rendimento, peso médio, apontamento, curvatura, achatamento, uniformidade de formato e uniformidade de tamanho apresentaram diferenças significativas (p < 0,05). Nas avaliações da primeira geração clonal, exceto uniformidade de tamanho e apontamento de tubérculo, os demais caracteres apresentaram diferenças significativas, indicando a efetividade destes caracteres em diferenciar os genótipos utilizados no estudo. Os caracteres vigor e maturidade de planta observados no campo também apresentaram diferenças significativas. Os coeficientes de variação, indicativos da precisão experimental, variaram de 19,7 a 66,7 no experimento de seedlings, e de 15,74 a 58,14 na primeira geração clonal, com exceção de número de tubérculos, com valor próximo a 90% (dados não mostrados). Na análise conjunta dos experimentos, observou-se que formato e uniformidade de tamanho de tubérculo foram os únicos caracteres não significativos para diferenciar os genótipos testados. Formato foi um caráter que possibilitou a diferenciação entre os genótipos em cada geração e não no conjunto das gerações, devendo ser considerado em separado para cada geração. Uniformidade de tamanho de tubérculo com interação genótipo x geração significativa na análise conjunta, não permitiu diferenciar os genótipos avaliados na primeira geração clonal, devendo ser considerada apenas na geração de seedlings, em que foi efetiva na discriminação dos genótipos. Pode-se verificar também que para cor, uniformidade de formato e tamanho de tubérculo não houve interação genótipo x geração significativa, diferentemente dos demais caracteres em que pelo menos em um genótipo ocorreram diferentes expressões em relação aos demais de acordo com a geração. Esse fato ressalta a importância de avaliação em mais de uma geração (BRIGGS E KNOWLES, 1967; TAI E YOUNG, 1984; CRUZ E CASTOLDI, 1991; LOVE et al., 1997), devendo ser submetidos à análise conjunta em que efeitos da interação são desinflacionados da variação residual. Da mesma forma que na primeira geração clonal, na análise conjunta, o número de tubérculo foi o de coeficiente de variação mais elevado do que os demais caracteres (95%), devido à grande variação encontrada para número de tubérculo entre as plantas avaliadas na mesma família (dados não mostrados). A análise de multicolinearidade detectou colinearidade fraca para ambos as gerações, portanto, não teve seu efeito corrigido (MONTGOMERY E PECK, 1981). Em relação à análise de trilha, os coeficientes de determinação, que se referem à estimativa de quanto os caracteres utilizados, representam a expressão do caráter principal: 0,80 para a geração de seedlings e 0,75 para a primeira geração clonal (Tabelas 1 e 3). (6 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

52 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance (7 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

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54 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Na geração de seedlings os maiores coeficientes de correlação com aparência foram verificados em relação à curvatura (0,52) e apontamento de tubérculo (0,51), indicando estarem estes dois caracteres correlacionados medianamente com aparência. Entretanto, observando o resultado da análise de trilha (Tabela 2), é possível notar também que o caráter curvatura de tubérculo apresentou o maior efeito direto na aparência (0,32), sendo influenciado indireta e positivamente por apontamento (0,18). Por outro lado, o efeito direto de apontamento foi mais reduzido (0,25), sendo influenciado indiretamente por curvatura (0,19), indicando que o efeito da seleção para aparência teria maior efeito se os caracteres apontamento e curvatura fossem considerados conjuntamente no momento da seleção. Essas associações indiretas ocorreram provavelmente devido à forte associação linear de apontamento com curvatura (0,62), em que tubérculos mais curvados ficaram mais apontados (Tabela 1). A aspereza de tubérculo, apesar de não ter relação linear com aparência (Tabela 1), apresentou efeito direto positivo de 0,25, revelando que este caráter não deve ser descartado do uso em seleções indiretas, pois, em uma seleção simultânea, poderá proporcionar bons resultados (CRUZ E REGAZZI, 2001). O tamanho de tubérculo apresentou correlações significativas positivas com aspereza e formato (0,24), atestando que tubérculos de tamanho maior proporcionaram maior expressão desses caracteres (Tabela 1). Correlações negativas e fortes foram verificadas de tamanho de tubérculo com rendimento (-0,60) e massa média (-0,66), evidenciando que plantas com (9 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

55 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance maior rendimento e peso médio tiveram maior tamanho de tubérculo. THOMPSON et al. (1983), produzindo Solanum tuberosum spp. andigena a campo, também verificaram incremento no rendimento com aumento no tamanho de tubérculo. De acordo com DAVIES E JOHNSTON (1965); ROWELL et al. (1968); SWIEZYNSKI (1968) e SWIEZYNSKI (1978) as avaliações em tubérculos maiores seriam mais eficientes, pela melhor visualização proporcionada, evidenciando que em determinadas situações o tamanho de tubérculo tem influência na manifestação de alguns caracteres. Quanto ao rendimento de tubérculos e seus componentes (número e massa média), verifica-se que plantas com maior rendimento tiveram maior número de tubérculos (0,45) e também maior massa média (0,50). Esses resultados concordam com MARIS (1988), que verificou acréscimo no rendimento com aumentos de número e massa média de tubérculos; com GOPAL et al. (1994), na geração de seedlings, com plantas cultivadas em campo, verificaram correlações significativas de rendimento com número e massa média de tubérculos; com RODRIGUES E PEREIRA (2003), que observaram correlações positivas e significativas entre número e rendimento e entre massa média e rendimento, cultivando genótipos em segunda geração clonal; e com GAUR E KISHORE (1978), que, cultivando variedades e híbridos, verificaram correlação significativas entre rendimento e massa média. Correlações significativas entre rendimento e número de tubérculos também foram relatadas por PINTO et al. (1994), que produziram seedlings em campo e por THOMPSON et al. (1983). No presente estudo, o coeficiente de correlação entre número e massa média de tubérculo foi médio (-0,46) (Tabela 1), diferentemente de GOPAL et al. (1994) e PINTO et al. (1994), que observaram correlações muito reduzidas entre esses caracteres. Concorda, porém, com MARIS (1988), RODRIGUES E PEREIRA (2003) e GAUR E KISHORE (1978), que verificaram diminuição da massa média com aumento do número de tubérculos. Essa é uma relação muito importante devido à influência na quantidade de tubérculos comercializáveis produzidos. Comparando as duas gerações, na primeira geração clonal, observam-se plantas com maior rendimento e tubérculos maiores que na geração de seedlings. Em relação à aparência, alguns caracteres tiveram maior expressão nos tubérculos maiores e em maior número, como a cor, que passou a ser um caráter de influência na aparência. De acordo com a análise de trilha, notou-se que tubérculos vermelhos tiveram aparência inferior, com efeito direto de -0,20. Esse fato foi confirmado pela correlação que passou a ser significativa (-0,21) na primeira geração clonal (Tabelas 3 e 4). (10 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

56 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance Situação semelhante foi verificada para formato, que passou a ter efeito direto de 0,20 na primeira geração clonal, continuando a ser afetado negativamente pelo caráter curvatura de tubérculo com valor de -0,13, ao passo que na geração de seedlings o valor indireto foi semelhante (-0,16). O efeito indireto de apontamento de tubérculo não se pronunciou na primeira geração clonal, devido, provavelmente, à maior expressão do caráter apontamento de tubérculo na geração de seedlings, que é a situação de maior estresse (cultivo em sacos plásticos) (Tabelas 2 e 4). Apontamento de tubérculos deixou ainda de ter influência direta sobre aparência, reduzindo de 0,26 na geração de seedlings para 0,06 na primeira geração clonal (Tabelas 2 e 4), e sua correlação com aparência, passando de 0,51 na geração de seedlings para 0,16 na primeira geração clonal (Tabelas 1 e 3). Curvatura de tubérculo continuou a ter influência direta sobre aparência, no entanto com valor um pouco mais reduzido, passando de 0,32 na geração de seedlings para 0,24 na primeira geração clonal (Tabelas 2 e 4). Dessa forma, verifica-se que o único caráter que poderia ser selecionado indiretamente para aparência de tubérculo em ambas as gerações seria curvatura de tubérculo. Mas essa seleção não deveria ser muito rigorosa devido à magnitude, somente moderada da correlação e do efeito direto. Ainda, na geração de seedlings, o caráter apontamento de tubérculo poderia também ser considerado no momento da seleção. A maior quantidade e o maior tamanho de tubérculos na primeira geração clonal (11 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

57 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance proporcionaram maior expressão das desuniformidades de formato e de tamanho de tubérculo, e também aumentou a influência direta de tamanho de tubérculo, com influências diretas na aparência passando de 0,13, 0,02 e 0,10, na geração de seedlings, para 0,22, 0,27 e 0,14, na primeira geração clonal respectivamente. Observando os valores de correlação acima de 0,30 (médio) da primeira geração clonal em relação à geração de seedlings, pode-se verificar que aproximadamente metade das correlações da geração de seedling permaneceram com magnitudes semelhantes na primeira geração clonal. Na primeira geração clonal, os dois caracteres avaliados adicionalmente, vigor e maturidade de planta, estiveram associados com alguns caracteres avaliados nos tubérculos. Correlações acima de 0,30 (medianas) foram verificadas de vigor com tamanho de tubérculo, número e rendimento, indicando que plantas mais vigorosas produziram tubérculos maiores, com maior número de tubérculo e maior rendimento. Maturidade de planta esteve correlacionada com tamanho de tubérculo e rendimento. Portanto, plantas mais tardias produziram tubérculos com maior tamanho e maior rendimento, provavelmente em razão do maior tempo de fotossíntese das plantas. No vigor e na maturação também houve associação linear (0,54), revelando que as plantas menos vigorosas iniciaram precocemente a senescência em comparação com as mais vigorosas. As correlações de vigor e maturação com rendimento e entre vigor e maturação concordam com Barbosa (1996), que verificaram aumento no rendimento com ciclos maiores (r= 0,15) e maior vigor (r= 0,39), e ainda correlação significativa de 0,24 entre ciclo e maturação. ORTIZ E GOLMIARZALE (2003) também observaram que plantas mais vigorosas possuem maior rendimento (r= 0,87). 4. CONCLUSÕES 1. Aparência de tubérculo correlaciona-se mais estreitamente com formato, curvatura, apontamento e sobrancelha de tubérculo, na geração de seedlings, e com uniformidades de formato e tamanho de tubérculo, na primeira geração clonal. 2. O caráter rendimento está mais fortemente associado com tamanho de tubérculo, número e massa média de tubérculo, na geração de seedlings, e com tamanho de tubérculo, número, massa média e achatamento de tubérculo e vigor de planta, na primeira geração clonal. 3. Observa-se a curvatura de tubérculo como o caráter mais efetivo na seleção indireta para a melhoria da aparência, em ambas as gerações. Na geração de seedlings, o caráter apontamento de tubérculo poderia ser considerado em conjunto com curvatura de tubérculo no momento da seleção. 4. Estudos posteriores, comparando esses resultados com mais gerações (2.º e 3.º geração clonal) seriam interessantes para confirmar se as correlações se mantêm. (12 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

58 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à equipe de apoio do Melhoramento Genético da Batata; aos colegas e professores do Departamento de Fitomelhoramento da Faculdade de Agronomia 'Eliseu Maciel' e à CAPES pela bolsa concedida. REFERÊNCIAS BARBOSA, M.H.P. Capacidade combinatória e comparação entre critérios de seleção de clones de batata, p. Tese (Doutorado em Fitotecnia) - Setor de Fitotecnia, Universidade Federal de Lavras, Lavras. [ Links ] BRIGGS, F.N.; KNOWLES, P.F. Introduction to plant breeding. New York: Reinhold, p. [ Links ] CARVALHO, F.I.F. DE; LORENCETTI, C.; BENIN, G. Estimativas e implicações da correlação no melhoramento vegetal. Pelotas: Ed. Universitária da UFPel, p. [ Links ] CRUZ, C.D.; CASTOLDI, F.L. Decomposição da interação genótipo x ambiente em partes simples e complexa. Revista Ceres, Piracicaba, v. 38, p , [ Links ] CRUZ, C.D.; REGAZZI, A.J. Métodos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa, UFV: Imprensa Universitária, p. [ Links ] DAVIES, H.T.; JOHNSTON, G.R. First clonal generation potato seedling selection at two locations. American Potato Journal, Orono, v. 42, p , [ Links ] GAUR, P.C.; KISHORE, H. Studies on character association in potatoes. Journal Agriculture Science, Cambridge, v. 90, p , [ Links ] GOPAL, J.; GAUR, P.C.; RANA, M.S. Heritability, and intra- and inter-generation associations between tuber yield and its components in potato (Solanum tuberosum L.). Plant Breeding, Berlin, v. 112, p , [ Links ] HAWKES, J.G. History of the potato. In: Harris, P. M. The potato crop: The scientific basis for improvement, London: Chapman e Hall, p [ Links ] LOVE, S.L.; WERNER, B.K.; PAVEK, J.J. Selection for individual traits in the early generations of a potato breeding program dedicated to producing cultivars with tubers having long shape and russet skin. American Potato Journal, Orono, v. 74, n. 3, p , [ Links ] (13 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

59 Bragantia - Correlations between appearance and yield characters, and path analyses for potato tuber appearance MARIS, B. Correlations within and between characters between and within generations as a measure for the early generation selection in potato breeding. Euphytica, Wageningen, v. 37, p , [ Links ] MONTGOMERY, D.C.; PECK, E.A. Introduction to linear regression analysis. New York: John Wiley, p. [ Links ] ORTIZ, R.; GOLMIRZALE, A.M. Genetic parameters for agronomic characteristics. I. Early and intermediate breeding populations of true potato seed. Hereditas, Lund, v. 139, p , [ Links ] PINTO, C.A.B.; VANDERLEI, I.R.V.; ROSSI, M.S. Eficiência da seleção nas primeiras gerações clonais em batata (Solanum tuberosum L.). Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.29, p , [ Links ] RODRIGUES, A.F.S.; PEREIRA, A. da S. Correlações inter e intragerações e herdabilidade de cor de chips, matéria seca e produção em batata. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 38, n. 5, p , [ Links ] ROWELL, A.B.; EWING, E.E.; PLAISTED, R.L. Comparative field performance of potatoes from seedlings and tubers. American Potato Journal, Orono, v. 63, p , [ Links ] SAS LEARNING EDITION. Getting Started with the SAS Learning Edition, Care, North Carolina: SAS Institute, [ Links ] SIEGEL, S. Estatística não-paramétrica para as ciências do comportamento. São Paulo, McGraw-Hill do Brasil, p. [ Links ] SWIEZYNSKI, K.M. Field production of first-year potato seedlings in the breeding of early varietes. European Potato Journal, Holanda, v. 11, p , [ Links ] SWIEZYNSKI, K.M. Selection of individual tubers in potato breeding. Theoretical Applied Genetics, New York, v. 53, p , [ Links ] TAI, G.C.C.; YOUNG, D.A. Early generation selection for important agronomic characteristics in a potato breeding population. American Potato Journal, Orono, v. 61, p , [ Links ] THOMPSON, P.G.; MENDOZA, H.A.; PLAISTED, R.L. Estimation of genetic parameters for characters related to potato propagation by true seed (TPS) in an andigena population. American Potato Journal, Orono, v. 60, p , [ Links ] (14 de 15) [23/10/ :34:48 p.m.]

60 Correlações entre aparência e rendimento de batata 381 MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL CORRELAÇÕES ENTRE CARACTERES DE APARÊNCIA E RENDIMENTO E ANÁLISE DE TRILHA PARA APARÊNCIA DE BATATA ( 1 ) GIOVANI OLEGÁRIO DA SILVA ( 2* ); ARIONE DA SILVA PEREIRA ( 3 ); VELCI QUEIROZ DE SOUZA ( 4 ); FERNANDO IRAJÁ FÉLIX DE CARVALHO ( 5 ); ROBERTO FRITSCHE NETO ( 6 ) RESUMO O objetivo deste trabalho foi verificar correlações entre caracteres da aparência e do rendimento de tubérculo, bem como a influência de caracteres componentes da aparência na expressão do caráter aparência de tubérculo e suas implicações na seleção. Utilizou-se uma população híbrida de batata com 15 famílias e 60 genótipos cada família. Os experimentos foram desenvolvidos no campo experimental da Embrapa Clima Temperado, Pelotas, Rio Grande do Sul, no outono de 2004 e Aparência de tubérculo correlacionou-se mais estreitamente com formato, curvatura, apontamento e sobrancelha de tubérculo, na geração de seedlings; e com uniformidades de formato e tamanho de tubérculo na primeira geração clonal. O caráter rendimento foi mais fortemente associado com tamanho, número e massa médio de tubérculo, na geração de seedlings, e com tamanho, número, massa média, achatamento de tubérculo e vigor de planta, na primeira geração clonal. Verificou-se que curvatura de tubérculo foi o caráter mais efetivo na seleção indireta para a melhoria da aparência em ambas as gerações. Os resultados sugerem que na geração de seedlings o apontamento de tubérculo seja considerado em conjunto com curvatura de tubérculo na seleção para aparência de tubérculo. Palavras-chave: Solanunm tuberosum L., seleção indireta, efeito direto e indireto. ABSTRACT CORRELATIONS BETWEEN APPEARANCE AND YIELD CHARACTERS, AND PATH ANALYSIS FOR POTATO TUBER APPEARANCE The objective of this work was to verify correlations between characters of tuber appearance and yield; as well as the influence of tuber appearance components characters on their expression and selection implications. A potato hybrid population of 15 families each one with 60 genotypes. The experiments were conducted in the experimental field of Embrapa Clima Temperado, Pelotas, Rio Grande do Sul State, Brazil, in Fall of 2004 and Tuber appearance was closer correlated with tuber shape, tuber curvature, tuber pointing and tuber eyebrow, in the seedling generation, and with tuber shape and tuber ( 1 ) Recebido para publicação em 21 de novembro de 2005 e aceito em 3 de abril de ( 2 ) Embrapa Hortaliças, BR 060, km 09, Caixa Postal 218, Gama (DF), Brasil. olegario@cnph.embrapa.br. (*) Autor correspondente. ( 3 ) Embrapa Clima Temperado, BR 392, km 78, Caixa Postal 403, Pelotas (RS). arione@cpact.embrapa.br ( 4 ) Pós-Graduando em Agronomia (Fitomelhoramento) em nível de Doutorado. Bolsista CAPES. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas (FAEM/UFPel), Campus Universitário, Caixa Postal 354, Pelotas (RS). velciq@gmail.com ( 5 ) Departamento de Fitotecnia (Fitomelhoramento), FAEM/UFPel, Pelotas (RS). carvalho@ufpel.tche.br. ( 6 ) Estudante de Agronomia. Bolsista de Iniciação Científica (FAPERGS). Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS). rfneto@hotmail.com. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

61 382 G.O. Silva et al. size uniformity, in the first clonal generation. Yield was strongly associated with tuber size, tuber number and average tuber weight, in the seedling stage, and with tuber size, tuber number, average tuber weight, tuber flatness and plant vigor, in the first clonal generation. Tuber curvature showed to be the most effective trait for indirect selection to improve tuber appearance in both generations. The results suggest that in the seedling stage, tuber pointing should also be considered along with tuber curvature the selection of tuber appearance. Key words: Solanum tuberosum L., indirect selection, direct and indirect effect. 1. INTRODUÇÃO O grande desafio dos melhoristas de batata consiste em disponibilizar permanentemente genótipos que atendam às exigências dos consumidores, que cada vez mais priorizam produtos de qualidade (visuais e culinárias), dos produtores (maior rendimento) e das indústrias (qualidade industrial). Esse fato faz com que grande importância seja dada à aparência de tubérculo e ao rendimento além das qualidades culinárias e industriais. O desafio de atender todas essas exigências é dificultado pelas diferenças que devem ser detectadas, as quais são cada vez menores e o número de caracteres maiores. Isso se deve ao estreitamento da base genética da cultura (HAWKES, 1978), exigindo, assim, maior eficiência dos programas de melhoramento na identificação de genótipos superiores. Portanto, análises que possam auxiliar na escolha da melhor estratégia de seleção, tais como análises de correlação e análises de trilha, tornam-se importantes ferramentas para o melhor entendimento das relações genéticas entre os caracteres. A seleção indireta por meio de caracteres correlacionados permite que caracteres mais complexos, como rendimento de tubérculos e aparência, influenciados por caracteres mais simples e, portanto, governados por vários genes e muitas vezes com grande ação do ambiente, possam ser melhorados mesmo que não ocorra a seleção direta. Desse modo, caracteres menos complexos, com maior herdabilidade e correlações elevadas, favorecem a seleção (CRUZ E REGAZZI, 2001). A utilização da análise de trilha permite desdobrar coeficientes de correlação simples em seus efeitos diretos e indiretos, melhorando o entendimento das relações de causa e efeito entre as variáveis estudadas (BARBOSA, 1996; CARVALHO et al., 2004). O objetivo do presente trabalho foi verificar a correlação entre componentes da aparência e do rendimento de tubérculo, bem como a influência de componentes da aparência na expressão do caráter aparência de tubérculo e suas implicações na seleção, na geração de seedlings e na primeira geração clonal. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos foram realizados no campo experimental da Embrapa Clima Temperado no outono de 2004 e Os seedlings foram originados de sementes botânicas obtidas de hibridações controladas entre genitores (cultivares e clones elite) de batata da coleção da Embrapa Clima Temperado. Selecionaramse genitores para obter cruzamentos contrastantes em relação aos caracteres de interesse ao estudo. Cada cruzamento originou uma das 15 famílias que constituiu a população analisada. No outono de 2004, as sementes foram germinadas em sementeiras em casa plástica e os seedlings transplantados para sacos plásticos, contendo cerca de um litro de substrato Plantmax, com o objetivo de produzir minitubérculos. Os sacos plásticos foram distribuídos em blocos ao acaso (devido à heterogeneidade do solo) com três repetições. A parcela foi composta de 20 seedlings (genótipos) de uma família. O espaçamento entre plantas e entre linhas foi de 0,10 m. Mantiveram-se os seedlings nessas condições até a senescência (77 dias), quando os tubérculos foram colhidos e transportados para instalações apropriadas para serem efetuadas as avaliações. Após as avaliações, os tubérculos foram armazenados em câmara fria a 4 C, até o outono de No outono de 2005, um tubérculo de tamanho mediano de cada genótipo, padronizado para todos os seedlings, foi cultivado a campo, segundo o método genealógico de condução de populações, utilizando o mesmo delineamento experimental de Após a maturação (senescência das folhas e hastes), as plantas foram colhidas separadamente, transportadas até um galpão de cura e realizadas as avaliações nos tubérculos. Os caracteres avaliados nos tubérculos de cada planta em ambas as gerações foram: rendimento de tubérculos (g/planta); número de tubérculos por planta; massa média de tubérculos (g); e com notas de 1 a 5 com intervalos de 0,50, com exceção de coloração e formato de tubérculo, cujo tipo ideal depende do objetivo do programa de melhoramento. Para os demais caracteres, valores mais próximos a 1 Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

62 Correlações entre aparência e rendimento de batata 383 são desejados: coloração de tubérculos (1- amarelo, 2- amarelo claro, 3- intermediário, 4- vermelho claro, 5- vermelho escuro); formato de tubérculo (1- formato alongado, 5- redondo); uniformidade do tipo de formato do tubérculo (1- uniforme, 5- desuniforme); tamanho do maior tubérculo (1- grande, 5- pequeno); uniformidade do tamanho dos tubérculo (1- uniforme, 5- desuniforme); aspereza da película (1- lisa, 5- reticulada); profundidade dos olhos (1- raso, 5- profundo); sobrancelha (1- sem sobrancelhas, 5- extremamente proeminentes); achatamento de tubérculos (1- tubérculos não achatados, 5- extremamente achatados); curvatura de tubérculo (1- não curvados, 5- extremamente curvados); apontamento de tubérculos (1- não apontados, 5- extremamente apontados) e aparência de tubérculo (1- excelente, 5- péssima) (Figura 1). Para aparência, tubérculos excelentes foram os que não apresentaram defeitos em relação aos caracteres descritos acima. Além dessas avaliações, efetuaram-se observações no campo em relação à maturidade de planta (1- tardia, 5- precoce) e vigor de planta (1- mais vigorosa, 5- menos vigorosa), com método de avaliação adaptado de LOVE et al. (1997). Figura 1. Identificação de caracteres de tubérculos de batata, 1a: profundidade de olhos; 1b: achatamento de tubérculo; 2a: sobrancelha; 2b: tubérculo redondo; 3a: apontamento; 3b: aspereza; 4a: curvatura; 5a: tubérculo alongado. Foi utilizado o programa computacional SAS LEARNING EDITION (2002) para determinar o grau de associação entre os caracteres em estudo, pela análise de correlação de Spearman (r s ) em ambas as gerações, seguindo o modelo estatístico descrito por SIEGEL (1975). A matriz de correlação foi transferida para o programa GENES (CRUZ, 2001), para o diagnóstico de multicolinearidade e a análise de trilha, a fim de identificar a magnitude dos efeitos diretos e indiretos dos caracteres influenciando na aparência de tubérculo. As magnitudes dos coeficientes de correlação foram classificadas conforme CARVALHO et al. (2004): r = 0 (nula); 0 < r 0.30 (fraca); 0,30 < r 0,60 (média); 0,60 < r 0,90 (forte); 0,90 < r 1 (fortíssima) e r = 1 (perfeita). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com a análise de variância dos dados da geração de seedlings, os caracteres de tubérculo: aspereza, aparência, formato, tamanho, profundidade de olho, sobrancelha, número de tubérculos, rendimento, peso médio, apontamento, curvatura, achatamento, uniformidade de formato e uniformidade de tamanho apresentaram diferenças significativas (p < 0,05). Nas avaliações da primeira geração clonal, exceto uniformidade de tamanho e apontamento de tubérculo, os demais caracteres apresentaram diferenças significativas, indicando a efetividade destes caracteres em diferenciar os genótipos utilizados no estudo. Os caracteres vigor e maturidade de planta observados no campo também apresentaram diferenças significativas. Os coeficientes de variação, indicativos da precisão experimental, variaram de 19,7 a 66,7 no experimento de seedlings, e de 15,74 a 58,14 na primeira geração clonal, com exceção de número de tubérculos, com valor próximo a 90% (dados não mostrados). Na análise conjunta dos experimentos, observou-se que formato e uniformidade de tamanho de tubérculo foram os únicos caracteres não significativos para diferenciar os genótipos testados. Formato foi um caráter que possibilitou a diferenciação entre os genótipos em cada geração e não no conjunto das gerações, devendo ser considerado em separado para cada geração. Uniformidade de tamanho de tubérculo com interação genótipo x geração significativa na análise conjunta, não permitiu diferenciar os genótipos avaliados na primeira geração clonal, devendo ser considerada apenas na geração de seedlings, em que foi efetiva na discriminação dos genótipos. Pode-se verificar também que para cor, uniformidade de formato e tamanho de tubérculo não houve interação genótipo x geração significativa, diferentemente dos demais caracteres em que pelo menos em um genótipo ocorreram diferentes expressões em relação aos demais de acordo com a geração. Esse fato ressalta a importância de avaliação em mais de uma geração (BRIGGS E KNOWLES, 1967; TAI E YOUNG, 1984; CRUZ E CASTOLDI, 1991; LOVE et al., 1997), devendo ser submetidos à análise conjunta em que efeitos da interação são desinflacionados da variação residual. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

63 384 G.O. Silva et al. Da mesma forma que na primeira geração clonal, na análise conjunta, o número de tubérculo foi o de coeficiente de variação mais elevado do que os demais caracteres (95%), devido à grande variação encontrada para número de tubérculo entre as plantas avaliadas na mesma família (dados não mostrados). A análise de multicolinearidade detectou colinearidade fraca para ambos as gerações, portanto, não teve seu efeito corrigido (MONTGOMERY E PECK, 1981). Em relação à análise de trilha, os coeficientes de determinação, que se referem à estimativa de quanto os caracteres utilizados, representam a expressão do caráter principal: 0,80 para a geração de seedlings e 0,75 para a primeira geração clonal (Tabelas 1 e 3). Na geração de seedlings os maiores coeficientes de correlação com aparência foram verificados em relação à curvatura (0,52) e apontamento de tubérculo (0,51), indicando estarem estes dois caracteres correlacionados medianamente com aparência. Entretanto, observando o resultado da análise de trilha (Tabela 2), é possível notar também que o caráter curvatura de tubérculo apresentou o maior efeito direto na aparência (0,32), sendo influenciado indireta e positivamente por apontamento (0,18). Por outro lado, o efeito direto de apontamento foi mais reduzido (0,25), sendo influenciado indiretamente por curvatura (0,19), indicando que o efeito da seleção para aparência teria maior efeito se os caracteres apontamento e curvatura fossem considerados conjuntamente no momento da seleção. Essas associações indiretas ocorreram provavelmente devido à forte associação linear de apontamento com curvatura (0,62), em que tubérculos mais curvados ficaram mais apontados (Tabela 1). A aspereza de tubérculo, apesar de não ter relação linear com aparência (Tabela 1), apresentou efeito direto positivo de 0,25, revelando que este caráter não deve ser descartado do uso em seleções indiretas, pois, em uma seleção simultânea, poderá proporcionar bons resultados (CRUZ E REGAZZI, 2001). O tamanho de tubérculo apresentou correlações significativas positivas com aspereza e formato (0,24), atestando que tubérculos de tamanho maior proporcionaram maior expressão desses caracteres (Tabela 1). Correlações negativas e fortes foram verificadas de tamanho de tubérculo com rendimento (-0,60) e massa média (-0,66), evidenciando que plantas com maior rendimento e peso médio tiveram maior tamanho de tubérculo. THOMPSON et al. (1983), produzindo Solanum tuberosum spp. andigena a campo, também verificaram incremento no rendimento com aumento no tamanho de tubérculo. De acordo com DAVIES E JOHNSTON (1965); ROWELL et al. (1968); SWIEZYNSKI (1968) e SWIEZYNSKI (1978) as avaliações em tubérculos maiores seriam mais eficientes, pela melhor visualização proporcionada, evidenciando que em determinadas situações o tamanho de tubérculo tem influência na manifestação de alguns caracteres. Quanto ao rendimento de tubérculos e seus componentes (número e massa média), verifica-se que plantas com maior rendimento tiveram maior número de tubérculos (0,45) e também maior massa média (0,50). Esses resultados concordam com MARIS (1988), que verificou acréscimo no rendimento com aumentos de número e massa média de tubérculos; com GOPAL et al. (1994), na geração de seedlings, com plantas cultivadas em campo, verificaram correlações significativas de rendimento com número e massa média de tubérculos; com RODRIGUES E PEREIRA (2003), que observaram correlações positivas e significativas entre número e rendimento e entre massa média e rendimento, cultivando genótipos em segunda geração clonal; e com GAUR E KISHORE (1978), que, cultivando variedades e híbridos, verificaram correlação significativas entre rendimento e massa média. Correlações significativas entre rendimento e número de tubérculos também foram relatadas por PINTO et al. (1994), que produziram seedlings em campo e por THOMPSON et al. (1983). No presente estudo, o coeficiente de correlação entre número e massa média de tubérculo foi médio (-0,46) (Tabela 1), diferentemente de GOPAL et al. (1994) e PINTO et al. (1994), que observaram correlações muito reduzidas entre esses caracteres. Concorda, porém, com MARIS (1988), RODRIGUES E PEREIRA (2003) e GAUR E KISHORE (1978), que verificaram diminuição da massa média com aumento do número de tubérculos. Essa é uma relação muito importante devido à influência na quantidade de tubérculos comercializáveis produzidos. Comparando as duas gerações, na primeira geração clonal, observam-se plantas com maior rendimento e tubérculos maiores que na geração de seedlings. Em relação à aparência, alguns caracteres tiveram maior expressão nos tubérculos maiores e em maior número, como a cor, que passou a ser um caráter de influência na aparência. De acordo com a análise de trilha, notou-se que tubérculos vermelhos tiveram aparência inferior, com efeito direto de -0,20. Esse fato foi confirmado pela correlação que passou a ser significativa (-0,21) na primeira geração clonal (Tabelas 3 e 4). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

64 Correlações entre aparência e rendimento de batata 385 Tabela 1. Coeficientes de correlação fenotípica entre caracteres de aparência e rendimento de tubérculo em seedlings provenientes de casa de vegetação. Pelotas (RS), 2005 Caráter COR ASP APA FOR UFO TAM UTA POL SOB NTU REN PEM APO CUR ASP 0,07 APA -0,04 0,11* FOR 0,07 0,28* -0,30* UFO -0,12* -0,02 0,16* 0,04 TAM 0,08 0,24* -0,05 0,24* -0,01 UTA -0,05-0,13* 0,08-0,12* 0,30* -0,18* POL -0,14* -0,12* -0,06 0,08 0,24* -0,07 0,07 SOB -0,16* -0,13* 0,35* -0,31* 0,09-0,22* 0,12* 0,17* NTU -0,06-0,16* -0,14* -0,05 0,15* 0,09 0,35* 0,13* -0,03 REN -0,15* -0,26* -0,13* -0,06 0,11* -0,60* 0,12* 0,22* 0,11* 0,45* PEM -0,11* -0,10* 0,05-0,11* -0,01-0,66* -0,22* 0,10* 0,16* -0,46* 0,50* APO -0,01-0,18* 0,51* -0,46* 0,06-0,21* 0,08-0,01 0,30* -0,05 0,03 0,10* CUR 0,01-0,22* 0,52* -0,50* 0,02-0,23* 0,06-0,12* 0,26* -0,03 0,07 0,12* 0,62* ACH 0,02 0,03 0,07 0,01-0,01-0,24* 0,05-0,08-0,08-0,01 0,16* 0,17* -0,04 0,08 *Significativo a 5% de probabilidade de erro pelo teste F. COR: cor; ASP: aspereza; APA: aparência; FOR: formato; UFO: uniformidade de formato; TAM: tamanho de tubérculo; UTA: uniformidade de tamanho de tubérculo; POL: profundidade de olho; SOB: sobrancelha; NTU: número de tubérculos; REN: rendimento; PEM: peso médio; APO: apontado; CUR: curvatura de tubérculo; ACH: achatamento de tubérculo. Tabela 2. Análise de trilha para caracteres de aparência de tubérculo em seedlings de batata cultivados em casa de vegetação. Pelotas (RS), 2005 Caráter Efeito Indireto ( 1 ) Efeito Direto ( 4 ) COR ( 3 ) ASP FOR UFO TAM UTA POL SOB APO CUR ACH COR ( 2 ) 0,017-0,002-0,015 0,008-0,001 0,007-0,035-0,001 0,001 0,002-0,025 ASP -0,001-0,008-0,002 0,025-0,003 0,006-0,030-0,054-0,070 0,002 0,250 FOR -0,001 0,068 0,006 0,025-0,003-0,004-0,070-0,136-0,156 0,001-0,030 UFO 0,003-0,004-0,001-0,001 0,007-0,013 0,021 0,017 0,007-0,001 0,132 TAM -0,002 0,059-0,007-0,001-0,004 0,004-0,050-0,061-0,072-0,022 0,102 UTA 0,001-0,032 0,004 0,040-0,019-0,004 0,028 0,020 0,018 0,004 0,023 POL 0,003-0,029-0,002 0,032-0,007 0,002 0,038-0,001-0,037-0,008-0,055 SOB 0,003-0,033 0,009 0,012-0,023 0,003-0,010 0,089 0,084-0,009 0,223 APO 0,001-0,044 0,014 0,007-0,020 0,001 0,001 0,067 0,190-0,004 0,257 CUR -0,001-0,053 0,015 0,003-0,023 0,001 0,006 0,059 0,184 0,007 0,320 ACH -0,001 0,006-0,001-0,001-0,024 0,001 0,004-0,023-0,012 0,025 0,092 ( 1 ) EI- Efeito indireto, dos caracteres. ( 2 ) Via os caracteres. ( 3 ) Sobre aparência. ( 4 ) ED- Efeito direto, dos caracteres ( 2 ) Sobre a aparência; COR: cor; ASP: aspereza; FOR: formato; UFO: uniformidade de formato; TAM: tamanho de tubérculo; UTA: uniformidade de tamanho de tubérculo; POL: profundidade de olho; SOB: sobrancelha; APO: apontado; CUR: curvatura de tubérculo; ACH: achatamento de tubérculo. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

65 386 G.O. Silva et al. Tabela 3. Coeficientes de correlação fenotípica entre caracteres de aparência e rendimento de tubérculo medidos em campo em clones de batata na primeira geração clonal. Pelotas (RS), 2005 Caráter COR ASP APA FOR UFO TAM UTA POL SOB NTU REN PEM APO CUR ACH VIG ASP 0,06 APA -0,21* 0,06* FOR -0,13* 0,02 0,07 UFO 0,02 0,14* 0,32* -0,06 TAM 0,16* -0,01 0,06 0,07 0,05 UTA -0,13* 0,08 0,30* 0,05 0,23* -0,26* POL -0,01 0,16* 0,06 0,23* 0,21* -0,14* 0,11* SOB 0,08 0,15* 0,08-0,23* 0,29* -0,14* 0,13* 0,27* NTU -0,28* 0,06 0,01 0,07 0,04-0,25* 0,40* -0,07-0,01 REN -0,26* 0,11* -0,11* 0,06-0,07-0,66* 0,27* 0,10* -0,01 0,71* PEM -0,13* 0,04-0,15* 0,07-0,22* -0,68* -0,02 0,13* -0,05 0,10* 0,63* APO 0,09 0,10* 0,16* -0,46* 0,29* 0,07-0,04 0,06 0,27* -0,07-0,13* -0,17* CUR 0,15 0,08 0,17* -0,54* 0,25* 0,01-0,05 0,03 0,29* -0,12* -0,15* -0,17* 0,70* ACH 0,05 0,20* 0,03 0,01 0,05-0,40* 0,18* 0,20* 0,04 0,15* 0,32* 0,25* 0,08 0,12* VIG 0,08 0,16* 0,12* 0,10* -0,16* 0,40* -0,08-0,20* -0,24* -0,31* -0,42* -0,17* -0,22* -0,24* -0,25* MAT 0,06-0,03 0,07 0,09-0,03 0,38* -0,02-0,14* -0,12* -0,06-0,29* -0,23* -0,10* -0,16* -0,15* 0,54* *Significativo a 5% de probabilidade de erro pelo teste F. COR: cor; ASP: aspereza; APA: aparência; FOR: formato; UFO: uniformidade de formato; TAM: tamanho de tubérculo; UTA: uniformidade de tamanho de tubérculo; POL: profundidade de olho; SOB: sobrancelha; NTU: número de tubérculos; REN: rendimento; PEM: peso médio; APO: apontado; CUR: curvatura de tubérculo; ACH: achatamento de tubérculo; VIG: vigor; MAT: maturação. Tabela 4. Análise de trilha para caracteres de aparência de tubérculo em clones em primeira geração. Pelotas (RS), 2005 Caráter Efeito Indireto ( 1 ) Efeito Direto ( 4 ) COR ( 3 ) ASP FOR UFO TAM UTA POL SOB APO CUR ACH COR ( 2 ) -0,008-0,026 0,005 0,022-0,037 0,001 0,001 0,005 0,035-0,001-0,203 ASP -0,013 0,005 0,030-0,001 0,021-0,006 0,001 0,005 0,020 0,003 0,130 FOR 0,026-0,003-0,012 0,010 0,015-0,008-0,002-0,026-0,130 0,001 0,202 UFO -0,004-0,019-0,012 0,006 0,062-0,007 0,003 0,016 0,059 0,001 0,215 TAM -0,032 0,001 0,015 0,010-0,071 0,005-0,001 0,004 0,002-0,007 0,140 UTA 0,027-0,010 0,011 0,048-0,036-0,004 0,001-0,002-0,012 0,003 0,273 POL 0,001-0,021 0,046 0,045-0,019 0,029 0,002 0,003 0,007 0,003-0,035 SOB -0,015-0,019-0,047 0,063-0,020 0,035-0,009 0,015 0,067 0,001 0,010 APO -0,020-0,013-0,093 0,061 0,009-0,012-0,002 0,002 0,170 0,001 0,056 CUR -0,030-0,011-0,110 0,053 0,001-0,013-0,001 0,003 0,040 0,002 0,238 ACH 0,010-0,026 0,002 0,010-0,055 0,048-0,007 0,001 0,005 0,028 0,017 ( 1 ) EI- Efeito indireto, dos caracteres. ( 2 ) via os caracteres. ( 3 ) sobre aparência; ( 4 ) ED- Efeito direto, dos caracteres( 2 ) sobre a aparência; COR: cor; ASP: aspereza; FOR: formato; UFO: uniformidade de formato; TAM: tamanho de tubérculo; UTA: uniformidade de tamanho de tubérculo; POL: profundidade de olho; SOB: sobrancelha; APO: apontado; CUR: curvatura de tubérculo; ACH: achatamento de tubérculo. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

66 Correlações entre aparência e rendimento de batata 387 Situação semelhante foi verificada para formato, que passou a ter efeito direto de 0,20 na primeira geração clonal, continuando a ser afetado negativamente pelo caráter curvatura de tubérculo com valor de -0,13, ao passo que na geração de seedlings o valor indireto foi semelhante (-0,16). O efeito indireto de apontamento de tubérculo não se pronunciou na primeira geração clonal, devido, provavelmente, à maior expressão do caráter apontamento de tubérculo na geração de seedlings, que é a situação de maior estresse (cultivo em sacos plásticos) (Tabelas 2 e 4). Apontamento de tubérculos deixou ainda de ter influência direta sobre aparência, reduzindo de 0,26 na geração de seedlings para 0,06 na primeira geração clonal (Tabelas 2 e 4), e sua correlação com aparência, passando de 0,51 na geração de seedlings para 0,16 na primeira geração clonal (Tabelas 1 e 3). Curvatura de tubérculo continuou a ter influência direta sobre aparência, no entanto com valor um pouco mais reduzido, passando de 0,32 na geração de seedlings para 0,24 na primeira geração clonal (Tabelas 2 e 4). Dessa forma, verifica-se que o único caráter que poderia ser selecionado indiretamente para aparência de tubérculo em ambas as gerações seria curvatura de tubérculo. Mas essa seleção não deveria ser muito rigorosa devido à magnitude, somente moderada da correlação e do efeito direto. Ainda, na geração de seedlings, o caráter apontamento de tubérculo poderia também ser considerado no momento da seleção. A maior quantidade e o maior tamanho de tubérculos na primeira geração clonal proporcionaram maior expressão das desuniformidades de formato e de tamanho de tubérculo, e também aumentou a influência direta de tamanho de tubérculo, com influências diretas na aparência passando de 0,13, 0,02 e 0,10, na geração de seedlings, para 0,22, 0,27 e 0,14, na primeira geração clonal respectivamente. Observando os valores de correlação acima de 0,30 (médio) da primeira geração clonal em relação à geração de seedlings, pode-se verificar que aproximadamente metade das correlações da geração de seedling permaneceram com magnitudes semelhantes na primeira geração clonal. Na primeira geração clonal, os dois caracteres avaliados adicionalmente, vigor e maturidade de planta, estiveram associados com alguns caracteres avaliados nos tubérculos. Correlações acima de 0,30 (medianas) foram verificadas de vigor com tamanho de tubérculo, número e rendimento, indicando que plantas mais vigorosas produziram tubérculos maiores, com maior número de tubérculo e maior rendimento. Maturidade de planta esteve correlacionada com tamanho de tubérculo e rendimento. Portanto, plantas mais tardias produziram tubérculos com maior tamanho e maior rendimento, provavelmente em razão do maior tempo de fotossíntese das plantas. No vigor e na maturação também houve associação linear (0,54), revelando que as plantas menos vigorosas iniciaram precocemente a senescência em comparação com as mais vigorosas. As correlações de vigor e maturação com rendimento e entre vigor e maturação concordam com BARBOSA (1996), que verificaram aumento no rendimento com ciclos maiores (r= 0,15) e maior vigor (r= 0,39), e ainda correlação significativa de 0,24 entre ciclo e maturação. ORTIZ E GOLMIARZALE (2003) também observaram que plantas mais vigorosas possuem maior rendimento (r= 0,87). 4. CONCLUSÕES 1. Aparência de tubérculo correlaciona-se mais estreitamente com formato, curvatura, apontamento e sobrancelha de tubérculo, na geração de seedlings, e com uniformidades de formato e tamanho de tubérculo, na primeira geração clonal. 2. O caráter rendimento está mais fortemente associado com tamanho de tubérculo, número e massa média de tubérculo, na geração de seedlings, e com tamanho de tubérculo, número, massa média e achatamento de tubérculo e vigor de planta, na primeira geração clonal. 3. Observa-se a curvatura de tubérculo como o caráter mais efetivo na seleção indireta para a melhoria da aparência, em ambas as gerações. Na geração de seedlings, o caráter apontamento de tubérculo poderia ser considerado em conjunto com curvatura de tubérculo no momento da seleção. 4. Estudos posteriores, comparando esses resultados com mais gerações (2.º e 3.º geração clonal) seriam interessantes para confirmar se as correlações se mantêm. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à equipe de apoio do Melhoramento Genético da Batata; aos colegas e professores do Departamento de Fitomelhoramento da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel e à CAPES pela bolsa concedida. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

67 388 G.O. Silva et al. REFERÊNCIAS BARBOSA, M.H.P. Capacidade combinatória e comparação entre critérios de seleção de clones de batata, p. Tese (Doutorado em Fitotecnia) Setor de Fitotecnia, Universidade Federal de Lavras, Lavras. BRIGGS, F.N.; KNOWLES, P.F. Introduction to plant breeding. New York: Reinhold, p. CARVALHO, F.I.F. DE; LORENCETTI, C.; BENIN, G. Estimativas e implicações da correlação no melhoramento vegetal. Pelotas: Ed. Universitária da UFPel, p. CRUZ, C.D.; CASTOLDI, F.L. Decomposição da interação genótipo x ambiente em partes simples e complexa. Revista Ceres, Piracicaba, v. 38, p , CRUZ, C.D.; REGAZZI, A.J. Métodos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa, UFV: Imprensa Universitária, p. DAVIES, H.T.; JOHNSTON, G.R. First clonal generation potato seedling selection at two locations. American Potato Journal, Orono, v. 42, p , GAUR, P.C.; KISHORE, H. Studies on character association in potatoes. Journal Agriculture Science, Cambridge, v. 90, p , GOPAL, J.; GAUR, P.C.; RANA, M.S. Heritability, and intraand inter-generation associations between tuber yield and its components in potato (Solanum tuberosum L.). Plant Breeding, Berlin, v. 112, p , RODRIGUES, A.F.S.; PEREIRA, A. da S. Correlações inter e intragerações e herdabilidade de cor de chips, matéria seca e produção em batata. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 38, n. 5, p , ROWELL, A.B.; EWING, E.E.; PLAISTED, R.L. Comparative field performance of potatoes from seedlings and tubers. American Potato Journal, Orono, v. 63, p , SAS LEARNING EDITION. Getting Started with the SAS Learning Edition, Care, North Carolina: SAS Institute, SIEGEL, S. Estatística não-paramétrica para as ciências do comportamento. São Paulo, McGraw-Hill do Brasil, p. SWIEZYNSKI, K.M. Field production of first-year potato seedlings in the breeding of early varietes. European Potato Journal, Holanda, v. 11, p , SWIEZYNSKI, K.M. Selection of individual tubers in potato breeding. Theoretical Applied Genetics, New York, v. 53, p , TAI, G.C.C.; YOUNG, D.A. Early generation selection for important agronomic characteristics in a potato breeding population. American Potato Journal, Orono, v. 61, p , THOMPSON, P.G.; MENDOZA, H.A.; PLAISTED, R.L. Estimation of genetic parameters for characters related to potato propagation by true seed (TPS) in an andigena population. American Potato Journal, Orono, v. 60, p , HAWKES, J.G. History of the potato. In: Harris, P. M. The potato crop: The scientific basis for improvement, London: Chapman e Hall, p LOVE, S.L.; WERNER, B.K.; PAVEK, J.J. Selection for individual traits in the early generations of a potato breeding program dedicated to producing cultivars with tubers having long shape and russet skin. American Potato Journal, Orono, v. 74, n. 3, p , MARIS, B. Correlations within and between characters between and within generations as a measure for the early generation selection in potato breeding. Euphytica, Wageningen, v. 37, p , MONTGOMERY, D.C.; PECK, E.A. Introduction to linear regression analysis. New York: John Wiley, p. ORTIZ, R.; GOLMIRZALE, A.M. Genetic parameters for agronomic characteristics. I. Early and intermediate breeding populations of true potato seed. Hereditas, Lund, v. 139, p , PINTO, C.A.B.; VANDERLEI, I.R.V.; ROSSI, M.S. Eficiência da seleção nas primeiras gerações clonais em batata (Solanum tuberosum L.). Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.29, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

68 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL (1 de 14) [23/10/ :37:14 p.m.]

69 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Predição de ganhos genéticos por índices de seleção na população de milho pipoca UNB-2U sob seleção recorrente Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Fabrício Santana Santos I ; Antonio Teixeira Do Amaral Júnior II, * ; Silvério De Paiva Freitas Júnior III ; Ramon Macedo Rangel III ; Messia Gonzaga Pereira II I Doutor em Produção Vegetal pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF) II Laboratório de Melhoramento Genético Vegetal, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Av. Alberto Lamego, 2000, Parque Califórnia Campos dos Goytacazes (RJ). amaraljr@uenf.br III Doutorando em Genética e Melhoramento de Plantas pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro RESUMO Com o intento de selecionar progênies superiores para a efetiva concentração de alelos favoráveis em uma população de terceiro ciclo de seleção recorrente intrapopulacional em famílias de meios-irmãos de milho-pipoca, avaliaram-se 192 progênies em delineamento em blocos casualizados com duas repetições em dois ambientes distintos: Colégio Estadual Agrícola Antônio Sarlo, em Campos dos Goytacazes, e Estação Experimental da PESAGRO-RIO, em Itaocara, Rio de Janeiro, em 2004/05. Definiu-se a intensidade de seleção de 15,6%, correspondendo ao número de trinta famílias de meios-irmãos para continuidade do programa. Foram empregados os índices de seleção de Smith e Hazel, Pesek e Baker, Williams, e Mulamba e Mock. O índice de Mulamba e Mock proporcionou as magnitudes mais elevadas de ganhos preditos para a maioria das características, incluindo-se capacidade de expansão e produção, com valores respectivos de 7,16% e 10,00%, na utilização de pesos arbitrários atribuídos por tentativas. (2 de 14) [23/10/ :37:14 p.m.]

70 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Palavras-chave: seleção combinada, seleção recorrente, ganho genético. ABSTRACT Aiming to select superior progenies for concentration of favorable alleles in a popcorn population on the third cycle of intrapopulation half-sib recurrent selection, one hundred and ninety-two progenies were evaluated in a completed randomized design with two replications, in two distinct environments: Colégio Estadual Agrícola Antônio Sarlo, located in Campos dos Goytacazes, and Experimental Station of PESAGRO-RIO, located in Itaocara, Rio de Janeiro State, in 2004/05. The selection intensity was 15.6% that keep in touch thirty half-sib families for the continuity of the breeding program. The utilized selection indexes were the SMITH and HAZEL, PESEK and BAKER, WILLIAMS, and MULAMBA and MOCK. The MULAMBA and MOCK index propitiated more elevated magnitudes of the predicted gains for most of the traits, including popping expansion and grain yield, with values of 7.16% and 10.00%, respectively, utilizing arbitrary weight attributed by tentative. Key words: combined selection, recurrent selection, genetic gain. 1. INTRODUÇÃO Apesar de a pipoca ser altamente apreciada no país e a produção de grãos, uma atividade altamente rentável - comparado ao milho comum, o valor comercial do milho-pipoca é três vezes superior - há poucos programas de melhoramento implementados no Brasil para o lançamento de variedades e híbridos (SAWAZAKI, 1995; PACHECO et al., 1998; SAWAZAKI, 2001; SCAPIM et al., 2002). Em milho-pipoca, a correlação negativa entre as duas principais características de valor econômico - capacidade de expansão e produtividade de grãos - dificulta a seleção de genótipos de interesse para o melhoramento (LIMA et al., 1973; ZINSLY e MACHADO, 1987; DOFING et al., 1991; DAROS et al., 2004a) e torna necessário o emprego de procedimentos genético-estatísticos que permitam minimizar ou, mesmo, tornar inócuos os efeitos deletérios da resposta correlacionada. Para tanto, os índices de seleção são procedimentos indispensáveis, pois permitem obter ganhos simultâneos mesmo para características com efeitos adversos, que podem ter origem na ligação gênica ou na pleiotropia. Apesar da enfatizada potencialidade dos índices de seleção no melhoramento de plantas (CRUZ e REGAZZI, 2001), em milho-pipoca, apenas mais recentemente alguns trabalhos têm empregado a metodologia, como, por exemplo, MATA (2000), VILARINHO (2001), GRANATE et al. (2002) e SANTOS et al. (2003). Os índices de seleção permitem gerar um agregado genotípico sobre o qual se exerce a (3 de 14) [23/10/ :37:14 p.m.]

71 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection seleção, funcionando como caráter adicional, resultante da combinação de determinadas características escolhidas pelo melhorista, nas quais se deseja exercer a seleção simultânea, permitindo separar genótipos superiores, independentemente da existência ou não de correlações entre características (SMITH, 1936; HAZEL, 1943; WILLIAMS, 1962; CASTOLDI, 1997; CRUZ e REGAZZI, 2001; VILARINHO et al., 2003). SMITH (1936) propôs o uso de índice de seleção nos programas de melhoramento de plantas como critério de seleção. HAZEL (1943) adaptou esse procedimento ao melhoramento animal. De acordo com esses autores, para o estabelecimento do índice de seleção é necessário determinar o valor econômico relativo de cada característica, bem como obter as estimativas das variâncias genotípicas e fenotípicas e das covariâncias fenotípicas e genotípicas entre cada par de características. Este índice de seleção, por ter sido um dos primeiros a ser utilizado, ficou propalado como Índice Clássico. Comparando os ganhos preditos obtidos com seleção simultânea de características, utilizandose vários índices de seleção e vários critérios seletivos, GRANATE et al. (2002) concluíram que os ganhos preditos com o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943) foram superiores àqueles com outros índices. O objetivo deste trabalho foi predizer os ganhos genéticos para características de interesse ao programa de melhoramento de milho-pipoca da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Utilizaram-se quatro métodos de índices de seleção com diferentes critérios de pesos econômicos, para identificar o índice e o critério mais adequado à fidedigna composição de 30 famílias de meios-irmãos superiores da população a ser submetida a novo ciclo de seleção recorrente, de modo que promova o efetivo aumento da concentração de alelos favoráveis na população. 2. MATERIAL E MÉTODOS A população de trabalho consistiu de 192 famílias de meios-irmãos, obtidas do ciclo C2 de UNB- 2U. Os ensaios de campo foram implantados em Campos dos Goytacazes, em dezembro de 2004, e em Itaocara, em janeiro de 2005, respectivamente, nas regiões Norte e Noroeste Fluminense. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso com duas repetições em seis "sets", cada qual constituído de 32 famílias e oito testemunhas. Cada família foi cultivada em linhas de 5,0 m, distanciadas entre si por 1,0 m, empregando-se o espaçamento de 0,20 m entre plantas. Os tratos culturais foram empregados conforme o recomendado por FANCELLI e DOURADO NETO (2000). Avaliaram-se as seguintes características: altura de planta (AP) e da espiga (AE), obtidas pela média de seis plantas competitivas na parcela, sendo AP medida do solo até o nó de inserção da folha bandeira e AE, do solo até a inserção da primeira espiga superior; estande final (EF), expresso pelo número de plantas contidas na fileira; número de plantas quebradas abaixo da espiga (PQ); número de plantas acamadas (PA) com inclinação = 45º em relação a vertical; número de espigas mal empalhadas (EME), que não foram cobertas totalmente pela palha; número de dias para florescimento (DF), período compreendido entre a emergência e a liberação dos estilos de pelo menos 50% das plantas da fileira; número de espigas doentes (ED); número de espigas atacadas por pragas (EP); produção de grãos (PG), transformada em (4 de 14) [23/10/ :37:14 p.m.]

72 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection kg ha -1 ; massa de cem grãos (P100G); e capacidade de expansão (CE), obtida pela razão entre o volume expandido e a massa da amostra de 30 gramas de grãos. As características AP, AE, EF, DF, EME, PQ e PA foram mensuradas no campo, sendo as três primeiras aos 90 dias após o plantio e as demais, por ocasião da colheita, com exceção do número de dias para florescimento. O teor de umidade dos grãos foi obtido pelo método-padrão de estufa com circulação de ar (105 ºC ± 3 ºC, durante 24 horas), com três repetições, de acordo com as Regras para Análise de Sementes (Brasil, 1992). Os resultados foram expressos em % de umidade, em base úmida. As amostras foram ordenadas na disposição do sorteio de campo e armazenadas em câmara seca e fria, juntamente com uma amostra-piloto de g, para monitoramento da umidade dos grãos. Quando a amostra-piloto atingiu a umidade de 12%, as caixas com as amostras foram retiradas da câmara e colocadas no balcão de trabalho em condições de ambiente. O monitoramento da umidade da amostra-piloto, durante a avaliação de CE, revelou variação de 11,0% a 12,0%; considerada normal por ALEXANDER e CREECH (1977), HOSENEY et al. (1983) e PACHECO et al. (1998). As características P100G e CE foram mensuradas no laboratório, utilizando-se balança de precisão, marca GEHAKA, modelo BG 1000 para a primeira; a avaliação da CE foi realizada em um pipocador desenvolvido pela EMBRAPA/Instrumentação Agropecuária, com controle de temperatura. Adotou-se o seguinte procedimento: de cada família e testemunha, foram obtidas duas amostras com 30 g de grãos. Cada amostra foi avaliada no pipocador regulado a 270 ºC, por 2,5 minutos. O volume expandido foi quantificado em proveta graduada de ml. A razão entre o volume expandido e a massa inicial proporcionou a magnitude de CE, cujo valor proveio da média de duas amostras de cada parcela. A análise da variância foi realizada considerando-se o modelo estatístico: Y ijkl = m + E i + S j + ES ij + R/ES ijk + F/S jl + EF/S ijl + x ijkl,, em que m é a constante; E i é o efeito fixo do i-ésimo ambiente; S j é o efeito do j-ésimo "set"; ES ij é o efeito da interação entre ambientes e "sets"; R/ES ijk é o efeito da k-ésima repetição dentro da interação entre o i-ésimo ambiente e o j- ésimo "set"; F/S jl é o efeito do i-ésimo genótipo dentro do j-ésimo "set"; EF/S ijl é o efeito da interação de ambientes e genótipos dentro do j-ésimo "set", e x ijkl é o erro experimental (HALLAUER e MIRANDA FILHO, 1988). Cada "set" foi analisado separadamente e os resultados dos seis "sets" foram agrupados para cada ambiente. Finalmente, os resultados de todos os "sets" foram combinados para as duas repetições. Todas as fontes de variação, com exceção de ambiente, foram consideradas aleatórias. Os índices de seleção empregados para predizer os ganhos foram o Clássico, de SMITH (1936) e HAZEL (1943), o proposto por PESEK e BAKER (1969), o de WILLIAMS (1962), e o sugerido por MULAMBA e MOCK (1978). O índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943) fundamentou-se na solução do sistema matricial: b = P -1 Ga, em que b é o vetor de dimensão 12 x 1 dos coeficientes de ponderação do índice, a serem estimados; P -1 é a inversa da matriz de dimensão 12 x 12 de variâncias e covariâncias fenotípicas entre as características; G é a matriz de dimensão 12 x 12 de variâncias e covariâncias genéticas entre as características; e a é um vetor 12 x 1 de pesos econômicos. O método de PESEK e BAKER (1969) baseia-se nos ganhos desejados para evitar a inexatidão de atribuição de valores aos pesos econômicos e define-se por: b = G -1 Ägd, em que Ägd é o vetor (5 de 14) [23/10/ :37:14 p.m.]

73 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection de ganhos desejados; G -1 é a inversa da matriz de variâncias e covariâncias genéticas. O procedimento analítico de WILLIAMS (1962) dispensa o uso de matrizes de variâncias e covariâncias, com o intento de evitar estimações imprecisas desses componentes, sendo expresso por: I = a 1 x 1 + a 2 x a n x n = a'x, em que I é o índice de seleção; a i é o peso econômico atribuído à característica i, sendo i = 1,..., n; a' é o vetor dos pesos econômicos; x i é a média da característica i, sendo i = 1,..., n; e X é o vetor das médias das n = 12, características que constituem o índice. O índice de MULAMBA e MOCK (1978) hierarquiza os genótipos, inicialmente, para cada característica, por meio da atribuição de valores absolutos mais elevados àqueles de melhor desempenho. Por fim, os valores atribuídos a cada característica são somados, obtendo-se a soma dos "ranks", que assinala a classificação dos genótipos (CRUZ e REGAZZI, 2001). Os pesos econômicos adotados foram: a) coeficiente de variação genético (CV g ); b) desviopadrão genético (DP g ); c) herdabilidade (h 2 ); e d) valores atribuídos por tentativas (PT) de magnitudes de 100, 100, 10, 40, 40, 1, 1, 1, 40, 50, 40 e 1, respectivamente, para as características CE, PG, P100G, ED, EP, AP, AE, EF, PQ, PA, EME e DF, que se referem aos valores ótimos para obtenção de ganhos para a totalidade das características. Foram obtidos, aleatoriamente, após atribuição de diversas grandezas. Na obtenção desses pesos, utilizaramse 50 simulações, que incluiu a adoção de valores contrastantes para CE e PG, porém, sem desprezar ganhos para as demais características de interesse, como ED, EP, AP, AE, EF, PQ e PA. O Programa Genes (CRUZ, 2001) foi utilizado para realização das análises estatísticas. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os ganhos percentuais preditos para o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943) permitiram a obtenção de ganhos positivos para as principais características - CE e PG -, quando os pesos econômicos atribuídos foram o coeficiente de variação genético (CV g ), o desvio-padrão genético (DP g ), a herdabilidade (h 2 ) e os pesos arbitrários (PT). O ganho percentual conjunto predito para CV g, DP g e pesos arbitrários foi de 20,21% e, para h 2, de 20,58%. Quando o peso econômico utilizado foi a razão CV g /CV e não houve estimativas positivas de ganhos em ambas as características (Tabela 1). (6 de 14) [23/10/ :37:15 p.m.]

74 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Para as demais características, considerando-se como critérios os pesos CV g, DP g e pesos arbitrários, os ganhos preditos revelaram resultados alvissareiros, sobretudo para EP e PQ, por expressarem sinais negativos, indicando a perspectiva de seleção de genótipos menos propensos ao quebramento e aos danos causados por pragas. Todavia, para as características ED e PA, os valores positivos dos ganhos seletivos revelam que serão selecionados genótipos não promissores quanto à suscetibilidade a doenças e ao acamamento. Embora h 2 tenha expressado ganho conjunto superior em CE e PG; para a característica EP, revelou ganho predito positivo, o que torna esse critério de peso econômico de menor eficiência em relação a CV g, DP g e pesos arbitrários, na seleção de genótipos adequados pelo índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943) Em específico ao peso econômico CV g, Cruz (1990) verificou sê-lo de maior eficiência em relação aos critérios de pesos DP g e relação CV g /CV e, para o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943), por proporcionar ganhos simultâneos mais adequados para a seleção de progênies de milho comum em programa de seleção recorrente. (7 de 14) [23/10/ :37:15 p.m.]

75 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection Ao contrário, MARTINS (1999), trabalhando com seleção em Eucalyptus grandis, ao utilizar o coeficiente de variação genético como peso econômico do Índice Clássico, não obteve resultados desejáveis, optando por usar como pesos econômicos valores firmados em estatísticas dos próprios dados. No primeiro ciclo de seleção recorrente da população de milho-pipoca UNB-2U, utilizando seleção direta para a seleção de progênies superiores em famílias de irmãos completos, Daros et al. (2002) estimaram ganhos de 10,39% e 4,69% para capacidade de expansão e produção de grãos, cujas magnitudes foram inferiores às preditas, no segundo ciclo de seleção recorrente, com famílias endogâmicas (17,80% e 26,95% respectivamente) (DAROS et al., 2004b), utilizando-se o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943). O índice de PESEK e BAKER (1969) proporcionou ganhos positivos simultâneos em CE e PG apenas quando se utilizou o critério DP g como peso econômico (Tabela 1). O valor percentual do ganho predito para essas características em conjunto, da magnitude de 22,15%, superou as estimativas dos ganhos conjuntos em CE e PG, expressos pelos demais índices de seleção utilizados. Porém, DP g, usado como ponderador econômico para o índice de PESEK e BAKER (1969), não revelou resultados favoráveis de ganhos seletivos para ED, EP e PA. Para essas características, as estimativas percentuais positivas dos ganhos por seleção favorecerão a suscetibilidade a pragas e doenças, bem como o acamamento de plantas. Para a característica AP, embora a estimativa de ganho tenha sido modesta - 1,67% - tornou-se desinteressante em comparação aos resultados expressos pelos índices de WILLIAMS (1962) e MULAMBA e MOCK (1978). Esses autores registraram ganhos preditos inferiores para AP, portanto, de maior interesse à seleção de genótipos para o Norte e Noroeste Fluminense, regiões onde a ocorrência de fortes ventos desfavorece a prevalência de plantas mais altas. Em programa de seleção recorrente, Cruz et al. (1993), avaliando progênies de irmãos completos de milho comum para composição do lote de recombinação, constataram que, ao contrário da seleção truncada e da resposta correlacionada, os índices de WILLIAMS (1962), SMITH (1936) e HAZEL (1943) proporcionaram ganhos simultâneos para as características teor de óleo e rendimento de espigas, com prevalência de ganhos superiores para o índice de WILLIAMS (1962). Por sua vez, GRANATE et al. (2002), avaliando a população de milho-pipoca CMS-43, obtiveram sucesso na utilização do índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943) na predição de progresso desejado nas características altura de planta, produção e capacidade de expansão, quando usaram pesos econômicos obtidos aleatoriamente por tentativas. O índice de WILLIAMS (1962) apenas proporcionou resultado desinteressante para ganhos genéticos simultâneos em CE e PG quando o peso econômico utilizado foi a relação CV g /CV e (Tabela 2). Em contraposição, GRANATE et al. (2002), ao analisarem a viabilidade do uso do índice de seleção de WILLIAMS (1962) em milho-pipoca, utilizando o CV g como peso econômico, concluíram que esse coeficiente não permitiu a obtenção de estimativas de ganhos preditos simultâneos nas características PG e CE. De qualquer forma, no presente trabalho, os demais critérios de pesos econômicos empregados para o índice de WILLIAMS (1962), embora tenham exibido ganho percentual conjunto de 21,30% para CE e PG, não foram preditivos de ganhos desejáveis para as características ED, EP, AP e AE (Tabela 2). (8 de 14) [23/10/ :37:15 p.m.]

76 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection CROSBIE et al. (1980), comparando a eficiência de vários índices de seleção e dos ganhos preditos para cada um deles, no melhoramento da resistência ao frio, em duas populações de milho, observaram que os melhores ganhos em todas as características avaliadas foram possíveis com os índices de seleção de MULAMBA e MOCK (1978), SUBANDI et al. (1973), ELSTON (1963) e de WILLIAMS (1962). Consideraram, ainda, que esses índices tiveram a vantagem de não serem afetados pela desigualdade das variâncias das características, bem como de não necessitarem da estimação de parâmetros genéticos. Por sua vez, VILARINHO et al. (2003), avaliando a eficiência da seleção truncada, dos índices de SMITH (1936); HAZEL (1943); WILLIAMS (1962); PESEK e BAKER (1969); MULAMBA e MOCK (1978) e ELSTON (1963), na identificação de progênies S 1 e S 2 superiores de milhopipoca, concluíram que na estratégia de seleção recomendada para 30 e 60 famílias o índice de MULAMBA e MOCK (1978) foi o que proporcionou resultados mais desejáveis para ganhos satisfatórios em produção e capacidade de expansão. No presente trabalho, a análise das estimativas de ganhos preditos pelo procedimento de MULAMBA e MOCK (1978) revelou que esse foi o único índice que não proporcionou ganhos idênticos nas características com os critérios de pesos econômicos utilizados (Tabela 2). Esse fato demonstra que quaisquer modificações impostas na classificação dos genótipos afetam (9 de 14) [23/10/ :37:15 p.m.]

77 Bragantia - Genetic gain prediction by selection index in a UNB-2U popcorn population under recurrent selection diretamente sua hierarquização e, por conseguinte, das estimativas percentuais dos ganhos de seleção para as características. Dentre as opções de pesos econômicos utilizados para a obtenção de ganhos seletivos pelo índice de MULAMBA e MOCK (1978), constatou-se que os pesos arbitrários foram os que proporcionaram ganhos mais adequados para as características avaliadas. Em conjunto, CE e PG expressaram ganho percentual de 17,16%. A despeito desse quantum de predição de ganho para as principais características não ter sido o mais elevado, em relativização com os demais índices, houve expressão de ganhos negativos para ED, EP, PQ e PA. Além disso, registraram-se ganhos sobremaneira moderados para AP e AE; e o percentual seletivo predito para EF não foi negativo. O índice de MULAMBA e MOCK (1978), com base em pesos arbitrários, foi o que propiciou os melhores resultados para a seleção das famílias de meios-irmãos, não apenas por proporcionar ganhos satisfatórios para CE e PG, mas também por revelar ganhos negativos para características indesejáveis ao melhoramento do milho-pipoca para o Norte e Noroeste Fluminense. 4. CONCLUSÕES 1. O uso de índices de seleção permitiu a predição de ganhos simultâneos nas duas principais características (CE e PG). 2. A seleção das famílias superiores, realizada com base no índice de MULAMBA e MOCK (1978), produziu ganhos preditos de 7,16%, para capacidade de expansão e 10,00% para produção, além de ganhos negativos para espigas doentes e atacadas por pragas e plantas acamadas e quebradas, sendo, portanto, o procedimento mais adequado na seleção de progênies superiores para constituírem o terceiro ciclo de seleção recorrente. AGRADECIMENTO À FAPERJ pelo suporte financeiro para a implantação dos experimentos de campo e às análises laboratoriais. REFERÊNCIAS ALEXANDER, D.E.; CREECH, R.G. Breeding special industrial and nutritional types. In SPRAGUE, G.F.; FUCCILO, D.A. (Eds.). Corn and corn improvement. Madison: American Society of Agronomy, p [ Links ] BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Comissão Técnica de Normas e Padrões. Normas de identidade, qualidade, embalagem e apresentação do milho. Brasília, (10 de 14) [23/10/ :37:15 p.m.]

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81 Predição de ganhos genéticos em milho-pipoca 389 PREDIÇÃO DE GANHOS GENÉTICOS POR ÍNDICES DE SELEÇÃO NA POPULAÇÃO DE MILHO-PIPOCA UNB-2U SOB SELEÇÃO RECORRENTE ( 1 ) FABRÍCIO SANTANA SANTOS ( 2 ); ANTONIO TEIXEIRA DO AMARAL JÚNIOR ( 3* ); SILVÉRIO DE PAIVA FREITAS JÚNIOR ( 4 ); RAMON MACEDO RANGEL ( 4 ); MESSIAS GONZAGA PEREIRA ( 3 ) RESUMO Com o intento de selecionar progênies superiores para a efetiva concentração de alelos favoráveis em uma população de terceiro ciclo de seleção recorrente intrapopulacional em famílias de meios-irmãos de milho-pipoca, avaliaram-se 192 progênies em delineamento em blocos casualizados com duas repetições em dois ambientes distintos: Colégio Estadual Agrícola Antônio Sarlo, em Campos dos Goytacazes, e Estação Experimental da PESAGRO-RIO, em Itaocara, Rio de Janeiro, em 2004/05. Definiu-se a intensidade de seleção de 15,6%, correspondendo ao número de trinta famílias de meios-irmãos para continuidade do programa. Foram empregados os índices de seleção de Smith e Hazel, Pesek e Baker, Williams, e Mulamba e Mock. O índice de Mulamba e Mock proporcionou as magnitudes mais elevadas de ganhos preditos para a maioria das características, incluindo-se capacidade de expansão e produção, com valores respectivos de 7,16% e 10,00%, na utilização de pesos arbitrários atribuídos por tentativas. Palavras-chave: seleção combinada, seleção recorrente, ganho genético. ABSTRACT GENETIC GAIN PREDICTION BY SELECTION INDEX IN A UNB-2U POPCORN POPULATION UNDER RECURRENT SELECTION Aiming to select superior progenies for concentration of favorable alleles in a popcorn population on the third cycle of intrapopulation half-sib recurrent selection, one hundred and ninety-two progenies were evaluated in a completed randomized design with two replications, in two distinct environments: Colégio Estadual Agrícola Antônio Sarlo, located in Campos dos Goytacazes, and Experimental Station of PESAGRO-RIO, located in Itaocara, Rio de Janeiro State, in 2004/05. The selection intensity was 15.6% that keep in touch thirty half-sib families for the continuity of the breeding program. The utilized selection indexes were the SMITH and HAZEL, PESEK and BAKER, WILLIAMS, and MULAMBA and MOCK. The MULAMBA and MOCK index propitiated more elevated magnitudes of the predicted gains for most of the traits, including popping expansion and grain yield, with values of 7.16% and 10.00%, respectively, utilizing arbitrary weight attributed by tentative. Key words: combined selection, recurrent selection, genetic gain. ( 1 ) Recebido para publicação em 27 de dezembro de 2005 e aceito em 30 de março de ( 2 ) Doutor em Produção Vegetal pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). ( 3 ) Laboratório de Melhoramento Genético Vegetal, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Av. Alberto Lamego, 2000, Parque Califórnia Campos dos Goytacazes (RJ). amaraljr@uenf.br. (*) Autor correspondente. ( 4 ) Doutorando em Genética e Melhoramento de Plantas pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

82 390 F.S. Santos et al. 1. INTRODUÇÃO Apesar de a pipoca ser altamente apreciada no país e a produção de grãos, uma atividade altamente rentável comparado ao milho comum, o valor comercial do milho-pipoca é três vezes superior há poucos programas de melhoramento implementados no Brasil para o lançamento de variedades e híbridos (SAWAZAKI, 1995; PACHECO et al., 1998; SAWAZAKI, 2001; SCAPIM et al., 2002). Em milho-pipoca, a correlação negativa entre as duas principais características de valor econômico capacidade de expansão e produtividade de grãos dificulta a seleção de genótipos de interesse para o melhoramento (LIMA et al., 1973; ZINSLY e MACHADO, 1987; DOFING et al., 1991; DAROS et al., 2004a) e torna necessário o emprego de procedimentos genéticoestatísticos que permitam minimizar ou, mesmo, tornar inócuos os efeitos deletérios da resposta correlacionada. Para tanto, os índices de seleção são procedimentos indispensáveis, pois permitem obter ganhos simultâneos mesmo para características com efeitos adversos, que podem ter origem na ligação gênica ou na pleiotropia. Apesar da enfatizada potencialidade dos índices de seleção no melhoramento de plantas (CRUZ e REGAZZI, 2001), em milho-pipoca, apenas mais recentemente alguns trabalhos têm empregado a metodologia, como, por exemplo, MATA (2000), VILARINHO (2001), GRANATE et al. (2002) e SANTOS et al. (2003). Os índices de seleção permitem gerar um agregado genotípico sobre o qual se exerce a seleção, funcionando como caráter adicional, resultante da combinação de determinadas características escolhidas pelo melhorista, nas quais se deseja exercer a seleção simultânea, permitindo separar genótipos superiores, independentemente da existência ou não de correlações entre características (SMITH, 1936; HAZEL, 1943; WILLIAMS, 1962; CASTOLDI, 1997; CRUZ e REGAZZI, 2001; VILARINHO et al., 2003). SMITH (1936) propôs o uso de índice de seleção nos programas de melhoramento de plantas como critério de seleção. HAZEL (1943) adaptou esse procedimento ao melhoramento animal. De acordo com esses autores, para o estabelecimento do índice de seleção é necessário determinar o valor econômico relativo de cada característica, bem como obter as estimativas das variâncias genotípicas e fenotípicas e das covariâncias fenotípicas e genotípicas entre cada par de características. Este índice de seleção, por ter sido um dos primeiros a ser utilizado, ficou propalado como Índice Clássico. Comparando os ganhos preditos obtidos com seleção simultânea de características, utilizando-se vários índices de seleção e vários critérios seletivos, GRANATE et al. (2002) concluíram que os ganhos preditos com o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943) foram superiores àqueles com outros índices. O objetivo deste trabalho foi predizer os ganhos genéticos para características de interesse ao programa de melhoramento de milho-pipoca da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Utilizaram-se quatro métodos de índices de seleção com diferentes critérios de pesos econômicos, para identificar o índice e o critério mais adequado à fidedigna composição de 30 famílias de meios-irmãos superiores da população a ser submetida a novo ciclo de seleção recorrente, de modo que promova o efetivo aumento da concentração de alelos favoráveis na população. 2. MATERIAL E MÉTODOS A população de trabalho consistiu de 192 famílias de meios-irmãos, obtidas do ciclo C2 de UNB- 2U. Os ensaios de campo foram implantados em Campos dos Goytacazes, em dezembro de 2004, e em Itaocara, em janeiro de 2005, respectivamente, nas regiões Norte e Noroeste Fluminense. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso com duas repetições em seis sets, cada qual constituído de 32 famílias e oito testemunhas. Cada família foi cultivada em linhas de 5,0 m, distanciadas entre si por 1,0 m, empregando-se o espaçamento de 0,20 m entre plantas. Os tratos culturais foram empregados conforme o recomendado por FANCELLI e DOURADO NETO (2000). Avaliaram-se as seguintes características: altura de planta (AP) e da espiga (AE), obtidas pela média de seis plantas competitivas na parcela, sendo AP medida do solo até o nó de inserção da folha bandeira e AE, do solo até a inserção da primeira espiga superior; estande final (EF), expresso pelo número de plantas contidas na fileira; número de plantas quebradas abaixo da espiga (PQ); número de plantas acamadas (PA) com inclinação = 45º em relação a vertical; número de espigas mal empalhadas (EME), que não foram cobertas totalmente pela palha; número de dias para florescimento (DF), período compreendido entre a emergência e a liberação dos estilos de pelo menos 50% das plantas da fileira; número de espigas doentes (ED); número de espigas atacadas por pragas (EP); produção de grãos (PG), transformada em kg ha -1 ; massa de cem grãos (P100G); e capacidade de expansão (CE), obtida pela razão entre o volume expandido e a massa da amostra de 30 gramas de grãos. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

83 Predição de ganhos genéticos em milho-pipoca 391 As características AP, AE, EF, DF, EME, PQ e PA foram mensuradas no campo, sendo as três primeiras aos 90 dias após o plantio e as demais, por ocasião da colheita, com exceção do número de dias para florescimento. O teor de umidade dos grãos foi obtido pelo método-padrão de estufa com circulação de ar (105 C ± 3 C, durante 24 horas), com três repetições, de acordo com as Regras para Análise de Sementes (BRASIL, 1992). Os resultados foram expressos em % de umidade, em base úmida. As amostras foram ordenadas na disposição do sorteio de campo e armazenadas em câmara seca e fria, juntamente com uma amostra-piloto de g, para monitoramento da umidade dos grãos. Quando a amostra-piloto atingiu a umidade de 12%, as caixas com as amostras foram retiradas da câmara e colocadas no balcão de trabalho em condições de ambiente. O monitoramento da umidade da amostra-piloto, durante a avaliação de CE, revelou variação de 11,0% a 12,0%; considerada normal por ALEXANDER e CREECH (1977), HOSENEY et al. (1983) e PACHECO et al. (1998). As características P100G e CE foram mensuradas no laboratório, utilizando-se balança de precisão, marca GEHAKA, modelo BG 1000 para a primeira; a avaliação da CE foi realizada em um pipocador desenvolvido pela EMBRAPA/ Instrumentação Agropecuária, com controle de temperatura. Adotou-se o seguinte procedimento: de cada família e testemunha, foram obtidas duas amostras com 30 g de grãos. Cada amostra foi avaliada no pipocador regulado a 270 ºC, por 2,5 minutos. O volume expandido foi quantificado em proveta graduada de ml. A razão entre o volume expandido e a massa inicial proporcionou a magnitude de CE, cujo valor proveio da média de duas amostras de cada parcela. A análise da variância foi realizada considerando-se o modelo estatístico: Y ijkl = m + E i + S j + ES ij + R/ES ijk + F/S jl + EF/S ijl + x ijkl,, em que m é a constante; E i é o efeito fixo do i-ésimo ambiente; S j é o efeito do j-ésimo set ; ES ij é o efeito da interação entre ambientes e sets ; R/ES ijk é o efeito da k-ésima repetição dentro da interação entre o i-ésimo ambiente e o j-ésimo set ; F/S jl é o efeito do i-ésimo genótipo dentro do j-ésimo set ; EF/S ijl é o efeito da interação de ambientes e genótipos dentro do j-ésimo set, e x ijkl é o erro experimental (HALLAUER e MIRANDA FILHO, 1988). Cada set foi analisado separadamente e os resultados dos seis sets foram agrupados para cada ambiente. Finalmente, os resultados de todos os sets foram combinados para as duas repetições. Todas as fontes de variação, com exceção de ambiente, foram consideradas aleatórias. Os índices de seleção empregados para predizer os ganhos foram o Clássico, de SMITH (1936) e HAZEL (1943), o proposto por PESEK e BAKER (1969), o de WILLIAMS (1962), e o sugerido por MULAMBA e MOCK (1978). O índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943) fundamentou-se na solução do sistema matricial: b = P -1 Ga, em que b é o vetor de dimensão 12 x 1 dos coeficientes de ponderação do índice, a serem estimados; P -1 é a inversa da matriz de dimensão 12 x 12 de variâncias e covariâncias fenotípicas entre as características; G é a matriz de dimensão 12 x 12 de variâncias e covariâncias genéticas entre as características; e a é um vetor 12 x 1 de pesos econômicos. O método de PESEK e BAKER (1969) baseiase nos ganhos desejados para evitar a inexatidão de atribuição de valores aos pesos econômicos e definese por: b = G -1 Ägd, em que Ägd é o vetor de ganhos desejados; G -1 é a inversa da matriz de variâncias e covariâncias genéticas. O procedimento analítico de WILLIAMS (1962) dispensa o uso de matrizes de variâncias e covariâncias, com o intento de evitar estimações imprecisas desses componentes, sendo expresso por: I = a 1 x 1 + a 2 x a n x n = a X, em que I é o índice de seleção; a i é o peso econômico atribuído à característica i, sendo i = 1,..., n; a é o vetor dos pesos econômicos; x i é a média da característica i, sendo i = 1,..., n; e X é o vetor das médias das n = 12, características que constituem o índice. O índice de MULAMBA e MOCK (1978) hierarquiza os genótipos, inicialmente, para cada característica, por meio da atribuição de valores absolutos mais elevados àqueles de melhor desempenho. Por fim, os valores atribuídos a cada característica são somados, obtendo-se a soma dos ranks, que assinala a classificação dos genótipos (CRUZ e REGAZZI, 2001). Os pesos econômicos adotados foram: a) coeficiente de variação genético (CV g ); b) desviopadrão genético (DP g ); c) herdabilidade (h 2 ); e d) valores atribuídos por tentativas (PT) de magnitudes de 100, 100, 10, 40, 40, 1, 1, 1, 40, 50, 40 e 1, respectivamente, para as características CE, PG, P100G, ED, EP, AP, AE, EF, PQ, PA, EME e DF, que se referem aos valores ótimos para obtenção de ganhos para a totalidade das características. Foram obtidos, aleatoriamente, após atribuição de diversas grandezas. Na obtenção desses pesos, utilizaram-se 50 simulações, que incluiu a adoção de valores contrastantes para CE e PG, porém, sem desprezar ganhos para as demais características de interesse, como ED, EP, AP, AE, EF, PQ e PA. O Programa GENES (CRUZ, 2001) foi utilizado para realização das análises estatísticas. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

84 392 F.S. Santos et al. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os ganhos percentuais preditos para o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943) permitiram a obtenção de ganhos positivos para as principais características CE e PG, quando os pesos econômicos atribuídos foram o coeficiente de variação genético (CV g ), o desvio-padrão genético (DP g ), a herdabilidade (h 2 ) e os pesos arbitrários (PT). O ganho percentual conjunto predito para CV g, DP g e pesos arbitrários foi de 20,21% e, para h 2, de 20,58%. Quando o peso econômico utilizado foi a razão CV g / CV e não houve estimativas positivas de ganhos em ambas as características (Tabela 1). Para as demais características, considerandose como critérios os pesos CV g, DP g e pesos arbitrários, os ganhos preditos revelaram resultados alvissareiros, sobretudo para EP e PQ, por expressarem sinais negativos, indicando a perspectiva de seleção de genótipos menos propensos ao quebramento e aos danos causados por pragas. Todavia, para as características ED e PA, os valores positivos dos ganhos seletivos revelam que serão selecionados genótipos não promissores quanto à suscetibilidade a doenças e ao acamamento. Embora h 2 tenha expressado ganho conjunto superior em CE e PG; para a característica EP, revelou ganho predito positivo, o que torna esse critério de peso econômico de menor eficiência em relação a CV g, DP g e pesos arbitrários, na seleção de genótipos adequados pelo índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943). Em específico ao peso econômico CV g, CRUZ (1990) verificou sê-lo de maior eficiência em relação aos critérios de pesos DP g e relação CV g /CV e, para o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943), por proporcionar ganhos simultâneos mais adequados para a seleção de progênies de milho comum em programa de seleção recorrente. Ao contrário, MARTINS (1999), trabalhando com seleção em Eucalyptus grandis, ao utilizar o coeficiente de variação genético como peso econômico do Índice Clássico, não obteve resultados desejáveis, optando por usar como pesos econômicos valores firmados em estatísticas dos próprios dados. No primeiro ciclo de seleção recorrente da população de milho-pipoca UNB-2U, utilizando seleção direta para a seleção de progênies superiores em famílias de irmãos completos, DAROS et al. (2002) estimaram ganhos de 10,39% e 4,69% para capacidade de expansão e produção de grãos, cujas magnitudes foram inferiores às preditas, no segundo ciclo de seleção recorrente, com famílias endogâmicas (17,80% e 26,95% respectivamente) (DAROS et al., 2004b), utilizando-se o índice de seleção de SMITH (1936) e HAZEL (1943). O índice de PESEK e BAKER (1969) proporcionou ganhos positivos simultâneos em CE e PG apenas quando se utilizou o critério DP g como peso econômico (Tabela 1). O valor percentual do ganho predito para essas características em conjunto, da magnitude de 22,15%, superou as estimativas dos ganhos conjuntos em CE e PG, expressos pelos demais índices de seleção utilizados. Porém, DP g, usado como ponderador econômico para o índice de PESEK e BAKER (1969), não revelou resultados favoráveis de ganhos seletivos para ED, EP e PA. Para essas características, as estimativas percentuais positivas dos ganhos por seleção favorecerão a suscetibilidade a pragas e doenças, bem como o acamamento de plantas. Para a característica AP, embora a estimativa de ganho tenha sido modesta 1,67% tornou-se desinteressante em comparação aos resultados expressos pelos índices de WILLIAMS (1962) e MULAMBA e MOCK (1978). Esses autores registraram ganhos preditos inferiores para AP, portanto, de maior interesse à seleção de genótipos para o Norte e Noroeste Fluminense, regiões onde a ocorrência de fortes ventos desfavorece a prevalência de plantas mais altas. Em programa de seleção recorrente, CRUZ et al. (1993), avaliando progênies de irmãos completos de milho comum para composição do lote de recombinação, constataram que, ao contrário da seleção truncada e da resposta correlacionada, os índices de WILLIAMS (1962), SMITH (1936) e HAZEL (1943) proporcionaram ganhos simultâneos para as características teor de óleo e rendimento de espigas, com prevalência de ganhos superiores para o índice de WILLIAMS (1962). Por sua vez, GRANATE et al. (2002), avaliando a população de milho-pipoca CMS-43, obtiveram sucesso na utilização do índice de SMITH (1936) e HAZEL (1943) na predição de progresso desejado nas características altura de planta, produção e capacidade de expansão, quando usaram pesos econômicos obtidos aleatoriamente por tentativas. O índice de WILLIAMS (1962) apenas proporcionou resultado desinteressante para ganhos genéticos simultâneos em CE e PG quando o peso econômico utilizado foi a relação CV g /CV e (Tabela 2). Em contraposição, GRANATE et al. (2002), ao analisarem a viabilidade do uso do índice de seleção de WILLIAMS (1962) em milho-pipoca, utilizando o CV g como peso econômico, concluíram que esse coeficiente não permitiu a obtenção de estimativas de ganhos preditos simultâneos nas características PG e CE. De qualquer forma, no presente trabalho, os demais critérios de pesos econômicos empregados para o índice de WILLIAMS (1962), embora tenham exibido ganho percentual conjunto de 21,30% para CE e PG, não foram preditivos de ganhos desejáveis para as características ED, EP, AP e AE (Tabela 2). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

85 Predição de ganhos genéticos em milho-pipoca 393 Tabela 1. Estimativas dos ganhos percentuais por seleção simultânea com base em cinco critérios de pesos econômicos (1) para doze características ( 2 ) avaliadas no terceiro ciclo de seleção recorrente intrapopulacional em famílias de meios-irmãos da população de milho-pipoca UNB-2U Características Smith e Hazel Pesek e Baker CV g DP g CV g /CV e h 2 PT CV g DP g CV g /CV e h 2 PT CE 2,59 2,59-0,57 2,82 2,59 10,37 7,59-0,12 10,25 10,25 PG 17,62 17,62 0,10 17,76 17,62-2,22 14,56-4,10-2,71-2,71 P100G 1,87 1,87 0,48 1,81 1,87-1,11 1,30 0,22-1,02-1,02 ED 2,75 2,75-2,09 2,25 2,75-4,07 0,32-0,84-3,96-3,96 EP -0,57-0,57 1,15 1,02-0,57 4,00 2,08 0,23 4,06 4,06 AP 1,85 1,85-2,43 1,77 1,85-0,38 1,67-1,14-0,60-0,60 AE 2,69 2,69-5,37 2,60 2,69-0,89 2,57-2,28-1,34-1,34 EF 1,28 1,28-0,42 1,40 1,28 0,25 1,37-1,01 0,14 0,14 PQ -0,49-0,49-4,74-0,71-0,49 1,90-1,04-2,74 1,60 1,60 PA 0,90 0,90-3,13 0,98 0,90-1,64 1,36 3,06-1,84-1,84 EME 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 DF -0,04-0,04-0,14-0,02-0,04 0,05 0,04-0,09 0,04 0,04 ( 1 ) CV g = coeficiente de variação genético ; DP g = desvio-padrão genético; CV g /CV e = índice de variação; h 2 = herdabilidade; PT = pesos atribuídos por tentativas (100, 100, 10, 40, 40, 1, 1, 1, 40, 50, 40, 1). ( 2 ) CE = capacidade de expansão; PG = produção de grãos; P100G = massa de 100 grãos; ED = número de espigas doentes; EP = número de espigas atacadas por pragas; AP = altura de plantas; AE = altura de espigas; EF = estande final; PQ = número de plantas quebradas; PA = número de plantas acamadas; EME = número de espigas mal empalhadas; DF = número de dias para o florescimento. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

86 394 F.S. Santos et al. Tabela 2. Estimativas dos ganhos percentuais por seleção simultânea com base em cinco critérios de pesos econômicos ( 1 ) para doze características ( 2 ) avaliadas no terceiro ciclo de seleção recorrente intrapopulacional em famílias de meios-irmãos da população de milho-pipoca UNB-2U Características WILLIAMS MULAMBA e MOCK CV g DP g CV g /CV e h 2 PT CV g DP g CV g /CV e h 2 PT CE 3,06 3,06-0,84 3,06 3,06 5,05 3,06 0,42 4,96 7,16 PG 18,24 18,24-0,78 18,24 18,24 4,51 18,24-1,09-1,38 10,00 P100G 1,57 1,57 0,14 1,57 1,57 1,58 1,57-0,02-0,93 0,65 ED 1,92 1,92 0,17 1,92 1,92-3,39 1,92 0,26-6,27-4,34 EP 2,34 2,34-1,09 2,34 2,34-3,81 2,34 0,16-1,29-0,63 AP 1,30 1,30-0,98 1,30 1,30-0,13 1,30 0,29-3,22 0,56 AE 1,85 1,85-1,93 1,85 1,85-0,58 1,85 0,90-5,67 0,67 EF 1,67 1,67-0,04 1,67 1,67 0,32 1,67-0,35-1,62 0,64 PQ -0,90-0,90-0,27-0,90-0,90-3,89-0,90-2,22-3,09-2,35 PA -0,43-0,43 1,56-0,43-0,43-5,17-0,43-0,43-2,01-2,47 EME 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 DF -0,01-0,01-0,05-0,01-0,01 0,00-0,01 0,07-0,02 0,00 ( 1 ) CV g = coeficiente de variação genético ; DP g = desvio-padrão genético; CV g /CV e = índice de variação; h 2 = herdabilidade; e PT = pesos atribuídos por tentativas (100, 100, 10, 40, 40, 1, 1, 1, 40, 50, 40, 1). ( 2 ) CE = capacidade de expansão; PG = produção de grãos; P100G = massa de 100 grãos; ED = número de espigas doentes; EP = número de espigas atacadas por pragas; AP = altura de plantas; AE = altura de espigas; EF = estande final; PQ = número de plantas quebradas; PA = número de plantas acamadas; EME = número de espigas mal empalhadas; e DF = número de dias para o florescimento. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

87 Predição de ganhos genéticos em milho-pipoca 395 CROSBIE et al. (1980), comparando a eficiência de vários índices de seleção e dos ganhos preditos para cada um deles, no melhoramento da resistência ao frio, em duas populações de milho, observaram que os melhores ganhos em todas as características avaliadas foram possíveis com os índices de seleção de MULAMBA e MOCK (1978), SUBANDI et al. (1973), ELSTON (1963) e de WILLIAMS (1962). Consideraram, ainda, que esses índices tiveram a vantagem de não serem afetados pela desigualdade das variâncias das características, bem como de não necessitarem da estimação de parâmetros genéticos. Por sua vez, VILARINHO et al. (2003), avaliando a eficiência da seleção truncada, dos índices de SMITH (1936); HAZEL (1943); WILLIAMS (1962); PESEK e BAKER (1969); MULAMBA e MOCK (1978) e ELSTON (1963), na identificação de progênies S 1 e S 2 superiores de milhopipoca, concluíram que na estratégia de seleção recomendada para 30 e 60 famílias o índice de MULAMBA e MOCK (1978) foi o que proporcionou resultados mais desejáveis para ganhos satisfatórios em produção e capacidade de expansão. No presente trabalho, a análise das estimativas de ganhos preditos pelo procedimento de MULAMBA e MOCK (1978) revelou que esse foi o único índice que não proporcionou ganhos idênticos nas características com os critérios de pesos econômicos utilizados (Tabela 2). Esse fato demonstra que quaisquer modificações impostas na classificação dos genótipos afetam diretamente sua hierarquização e, por conseguinte, das estimativas percentuais dos ganhos de seleção para as características. Dentre as opções de pesos econômicos utilizados para a obtenção de ganhos seletivos pelo índice de MULAMBA e MOCK (1978), constatou-se que os pesos arbitrários foram os que proporcionaram ganhos mais adequados para as características avaliadas. Em conjunto, CE e PG expressaram ganho percentual de 17,16%. A despeito desse quantum de predição de ganho para as principais características não ter sido o mais elevado, em relativização com os demais índices, houve expressão de ganhos negativos para ED, EP, PQ e PA. Além disso, registraram-se ganhos sobremaneira moderados para AP e AE; e o percentual seletivo predito para EF não foi negativo. O índice de MULAMBA e MOCK (1978), com base em pesos arbitrários, foi o que propiciou os melhores resultados para a seleção das famílias de meiosirmãos, não apenas por proporcionar ganhos satisfatórios para CE e PG, mas também por revelar ganhos negativos para características indesejáveis ao melhoramento do milho-pipoca para o Norte e Noroeste Fluminense. 4. CONCLUSÕES 1. O uso de índices de seleção permitiu a predição de ganhos simultâneos nas duas principais características (CE e PG). 2. A seleção das famílias superiores, realizada com base no índice de MULAMBA e MOCK (1978), produziu ganhos preditos de 7,16%, para capacidade de expansão e 10,00% para produção, além de ganhos negativos para espigas doentes e atacadas por pragas e plantas acamadas e quebradas, sendo, portanto, o procedimento mais adequado na seleção de progênies superiores para constituírem o terceiro ciclo de seleção recorrente. AGRADECIMENTO À FAPERJ pelo suporte financeiro para a implantação dos experimentos de campo e às análises laboratoriais. REFERÊNCIAS ALEXANDER, D.E.; CREECH, R.G. Breeding special industrial and nutritional types. In SPRAGUE, G.F.; FUCCILO, D.A. (Eds.). Corn and corn improvement. Madison: American Society of Agronomy, p BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Comissão Técnica de Normas e Padrões. Normas de identidade, qualidade, embalagem e apresentação do milho. Brasília, CASTOLDI, F.L. Comparação de métodos multivariados aplicados na seleção em milho f. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. CROSBIE, T.M.; MOCK, J.J.; SMITH, O.S. Comparison of gains predicted by several methods for cold tolerance traits of two maize populations. Crop Science, Madison, v.20, p , CRUZ, C.D. Aplicação de algumas técnicas multivariadas no melhoramento de plantas f. Tese (Doutorado em Agronomia) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba. CRUZ, C.D. Programa Genes: Versão Windows; aplicativo computacional em genética e estatística. 2. ed. Viçosa: UFV, p. CRUZ, C.D.; REGAZZI, A.J. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 2. ed. Viçosa: UFV, p. CRUZ, C.D.; VENCOVSKY, R.; SILVA, S.O.; TOSELLO, G.A. Comparison of gains from selection among corn progenies, based on different criteria. Brazilian Journal of Genetics and Molecular Biology, Ribeirão Preto, v.16, p.79-89, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

88 396 F.S. Santos et al. DAROS, M.; AMARAL JÚNIOR, A.T.; PEREIRA, M.G. Genetic gain for grain yield and popping expansion in full-sib recurrent selection. Crop Breeding and Applied Biotechnology, Viçosa, v.2, p , DAROS, M.; AMARAL JÚNIOR, A.T.; PEREIRA, M.G.; SANTOS, F.S.; SCAPIM, C.A.; FREITAS JÚNIOR, S.P.; DAHER, R.F.; ÁVILA, M.R. Correlações entre caracteres agronômicos em dois ciclos de seleção recorrente em milho-pipoca. Ciência Rural, Santa Maria, v.34, p , 2004a. DAROS, M.; AMARAL JÚNIOR, A.T.; PEREIRA, M.G.; SANTOS, F.S.; GABRIEL, A.P.C.; SCAPIM, C.A.; FREITAS JÚNIOR, S.P; SILVÉRIO, L. Recurrent selection in inbred popcorn families. Scientia Agricola, Piracicaba, v.61, p , 2004b. DOFING, S.M.; D CROZ-MASON, N.; THOMAS-COMPTON, M.A. Inheritance of expansion volume and yield in two popcorn x dent corn crosses. Crop Science, Madison, v.31, p , ELSTON, R.C. A weight-free index for the purpose of ranking or selection with respect to several traits at a time. Biometrics, North Carolina, v.19, p.85-97, FANCELLI, A.L.; DOURADO NETO, D. Produção de milho. Guaíba: Agropecuária, p. GRANATE, M.J.; CRUZ, C.D.; PACHECO, C.A.P. Predição de ganho genético com diferentes índices de seleção no milhopipoca CMS 43. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.37, p , HALLAUER, A.R.; MIRANDA FILHO, J.B. Quantitative genetics in maize breeding. Ames: Iowa State University Press, p. HAZEL, L.N. The genetic basis for constructing selection indexes. Genetics, Austin, v.28, p , HOSENEY, R.C.; ZELEZNAK, K.; ABDELRAHMAN, A. Mechanism of popcorn popping. Journal of Cereal Chemical, New York, v.1, p.43-52, LIMA, M.; ZINSLY, J.R.; MÔRO, J.R. Seleção massal estratificada no milho-pipoca (Zea mays L.) visando o aumento da produtividade, caracteres agronômicos e capacidade de expansão. Relatório Científico da ESALQ, Piracicaba, v.7, p.83-88, MARTINS, I.S. Comparação entre métodos uni e multivariados aplicados na seleção em Eucalyptus grandis f. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. PACHECO, C.A.P.; GAMA E.P.; GUIMARÃES, P.E.O.; SANTOS, M.X.; FERREIRA, A.S. Estimativas de parâmetros genéticos nas populações CMS 42 e CMS 43 de milho-pipoca. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.33, p , PESEK, J.; BAKER, R.J. Desired improvement in relation to selection indices. Canadian Journal of Plant Sciences, Ottawa, v.1, p , SANTOS, F.S.; DAROS, M.; AMARAL JÚNIOR, A.T.; PEREIRA, M.G.; TARDIN, F.D.; RIVA, E.M. Uso do índice de seleção de Smith & Hazel na população de milho de pipoca UNB-2U para obtenção do segundo ciclo de seleção recorrente. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MELHORAMENTO DE PLANTAS, 02, 2003, Porto Seguro. Resumos... Porto Seguro: Brazilian Society of Plant Breeding, 2003, p.5. SAWAZAKI, E. Melhoramento do milho-pipoca. Campinas: Instituto Agronômico, p. (Documentos IAC, 53) SAWAZAKI, E. A cultura do milho-pipoca no Brasil. O Agronômico, Campinas, v.53, n.2, p.11-13, SCAPIM, C.A.; PACHECO, C.A.P.; TONET, A.; BRACCINI, A.L.; PINTO, R.J.B. Análise dialélica e heterose de populações de milho-pipoca. Bragantia, Campinas, v.61, n.3, p , SMITH, H.F. A discriminant function for plant selection. Annals of Eugenics, London, v.7, p , SUBANDI, W.; COMPTON, A; EMEIG, L.T. Comparison of the efficiencies of selection indices for three traits in two variety crosses of corn. Crop Science, Madison, v.13, p , VILARINHO, A.A. Seleção de progênies endogâmicas S 1 e S 2 em programas de melhoramento intrapopulacional e de produção de híbridos de milho-pipoca (Zea mays L.) f. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. VILARINHO, A.A.; VIANA, J.M.S.; SANTOS, J.F.; CÂMARA, T.M.M. Eficiência da seleção de progênies S 1 e S 2 de milhopipoca, visando à produção de linhagens. Bragantia, Campinas, v.62, p.9-17, WILLIAMS, J.S. The evaluation of a selection index. Biometrics, North Carolina, v.18, p , ZINSLY, J.R.; MACHADO, J.A. Milho-pipoca. In: PATERNIANI, E.; VIEGAS, G.P. (Eds.). Melhoramento e produção do milho. Campinas: Fundação Cargill, p MATTA, F.P. Seleção entre e dentro de famílias de meiosirmãos na população de milho-pipoca beija-flor (Zea mays L.) f. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. MULAMBA, N.N.; MOCK, J.J. Improvement of yield potential of the Eto Blanco maize (Zea mays L.) population by breeding for plant traits. Egypt Journal of Genetics and Cytology, Alexandria, v.7, p.40-51, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

89 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL (1 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

90 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Seleção para aumento de produtividade e qualidade de frutos em abobrinha 'Piramoita' comparando dois métodos de melhoramento Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Antonio Ismael Inácio Cardoso Departamento de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Caixa Postal 237, Botucatu (SP). ismaeldh@fca.unesp.br RESUMO Este trabalho teve por objetivo comparar dois métodos de melhoramento quanto à seleção visando ao aumento de produtividade e qualidade de frutos na cv. Piramoita. Foram realizados três ciclos de seleção recorrente, com seleção de progênies autofecundadas (S 1 ) e recombinação das melhores progênies para obtenção das populações melhoradas no primeiro (SR-1), segundo (SR-2) e terceiro (SR-3) ciclos. No método do "Single Seed Descent" (SSD) as plantas foram autofecundadas por cinco gerações até a obtenção e avaliação de progênies S 5. As nove melhores progênies foram selecionadas obtendo-se progênies endogâmicas selecionadas (SSD-1 a SSD-9) e essas progênies também foram intercruzadas para se obter a população P-SSD. Todas as populações obtidas (SR-1, SR-2, SR-3, P-SSD, SSD-1 a SSD-9), juntamente com a população original (cv. Piramoita), totalizando 14 tratamentos, foram avaliadas em um experimento em blocos ao acaso, com seis repetições e cinco plantas por parcela. As características avaliadas foram: produção de frutos (número e massa) total e comercial, massa média de fruto comercial e taxa de frutos comerciais. Foram obtidos aumentos crescentes de produção de frutos comerciais com os ciclos de seleção recorrente, sendo a população SR-3 superior à 'Piramoita' para número de frutos por planta. Foi obtida uma progênie por SSD melhor que a população inicial e tão produtiva quanto à população SR- 3. Deste modo, o método SSD pode vir a ser ótima alternativa no melhoramento genético de abobrinha, sem a necessidade de avaliação e seleção de progênies a cada safra, apenas quando essas já estiverem praticamente homozigotas. (2 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

91 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Palavras-chave: Cucurbita moschata, seleção recorrente, SSD, cucurbitáceas. ABSTRACT The objective of this work was to compare two breeding methods to improve fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash. Three cycles of recurrent selection were made, with evaluation and selection of S 1 progenies and recombination of plants from selected progenies to obtain improved populations after one (SR-1), two (SR-2) and three (SR-3) cycles. In the single seed descent (SSD), plants were selfed for five generations untill obtention and evaluation of S 5 progenies. The nine best progenies were selected to obtain nine endogamous progenies (SSD-1 to SSD-9) and they were, also, inter-crossed to obtain a improved population by SSD (P-SSD). All obtained populations (SR-1, SR-2, SR-3, P-SSD, SSD-1 to SSD- 9) and the original one (cv. Piramoita), resulting 14 treatments, were evaluated in a randomized block design, with six replications and five plants per plot. The following characteristics were evaluated: number and weight of fruits per plant, total and commercial, mean fruit weight and rate of commercial fruits. Improvements were obtained with increased commercial fruit yield along the recurrent selection cycles, and SR-3 population was superior to 'Piramoita' regarding fruit number per plant. It was obtained a SSD progeny better than the original population and as productive as SR-3 population. SSD method is a good alternative for summer squash breeding, allowing evaluation and selection of progenies, only when the progenies are practically homozygous rather than each year. Key words: Cucurbita moschata, recurrent selection, SSD, cucurbits. 1. INTRODUÇÃO No Brasil, são consumidos, na forma imatura (abobrinha), frutos de duas espécies do gênero Cucurbita: C. pepo e C. moschata. Em C. moschata, existem poucas cultivares, sendo 'Menina Brasileira' a mais tradicional. No entanto, é uma cultivar tardia e com hábito de crescimento rasteiro, característica que obriga seu cultivo com espaçamentos mais amplos. Por esse motivo, foi realizado um programa de melhoramento para a incorporação do caráter moita, a partir da espécie C. pepo, na população de 'Menina Brasileira', mantendo-se a tolerância às viroses, resultando na cultivar Piramoita (COSTA, 1974). Como 'Piramoita' é cultivar de polinização aberta em espécie alógama e resultante de cruzamento inter-específico, provavelmente deve existir grande variabilidade genética para características relacionadas com produtividade e qualidade de frutos. Portanto, deve ser possível, a partir dela, obter-se outra cultivar com maior potencial produtivo e/ou mais uniforme ou linhagens que venham a ser parentais de híbridos. No melhoramento genético, utiliza-se a autofecundação para se obter uniformidade, sendo um recurso muito usado na obtenção de novas cultivares de abóboras e abobrinhas. Apesar de ser uma espécie alógama, (3 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

92 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods praticamente não há perda de vigor devido à endogamia (ALLARD, 1971; WHITAKER e ROBINSON, 1986; ROBINSON, 1999), possibilitando a utilização da autofecundação nos programas de melhoramento (CARDOSO, 2001; MALUF, 2001). Segundo ROBINSON (1999), o método genealógico é o mais freqüentemente usado para obtenção de parentais de híbridos em cucurbitáceas. Entretanto, apesar dos bons resultados obtidos em curto prazo, esse método tem como desvantagem a fixação prematura de alelos. O "single seed descent", SSD, é um método que raramente tem sido utilizado em cucurbitáceas (ROBINSON, 1999). Permite, porém, a obtenção de linhagens rapidamente, sem a perda de alelos por seleção, pois a variabilidade original é mantida até o nível de linhagens (ALLARD, 1971). Segundo MELO (1989), o SSD é um método mais eficiente para caracteres de baixa herdabilidade, desde que uma base genética ampla seja mantida no avanço das gerações. Já a seleção recorrente é uma método que permite obter ganhos em características com herança quantitativa, resultando em nova população superior à original, tanto em média como no desempenho dos melhores indivíduos (FEHR, 1987). Na seleção recorrente intrapopulacional melhora o desempenho das populações de forma contínua e progressiva, pelo aumento das freqüências dos alelos favoráveis dos caracteres sob seleção. A variabilidade genética deve ser mantida em níveis adequados para permitir o melhoramento nos ciclos subsequentes. Portanto, esse esquema seletivo é utilizado para programas de melhoramento delineados em médio e longo prazos (SOUZA JÚNIOR, 2001). Existem diversos relatos que comprovam a eficiência da seleção recorrente no melhoramento genético de espécies alógamas. Entretanto, são poucos os relatos sobre uso de seleção recorrente em cucurbitáceas, predominando trabalhos com pepino (Cucumis sativus L.), os quais utilizam a seleção recorrente com progênies de meios irmãos e S 1 visando ao aumento de produtividade (NIEWNHUIS e LOWER, 1988; PAIVA, 1996; CRAMER e WEHNER, 1998a, b). Este trabalho teve por objetivo comparar dois métodos de melhoramento, SSD "Single Seed Descent" e seleção recorrente, quanto à seleção para aumento de produtividade e qualidade de frutos na cv. Piramoita. 2. MATERIAL E MÉTODOS Todas as etapas deste trabalho foram desenvolvidas na Fazenda Experimental São Manuel (FCA/UNESP, Campus de Botucatu). A área experimental está localizada em altitude média de 750 metros do nível do mar, com latitude Sul de 22º44' e longitude Oeste de 48º34'. A cultivar Piramoita foi utilizada como população inicial a partir da qual foram obtidas 13 populações selecionadas, sendo três por seleção recorrente e dez por "single seed descent". Pelo método da seleção recorrente, foram realizados três ciclos de seleção, com avaliação e seleção de progênies S 1. Novas populações foram obtidas com a recombinação das progênies selecionadas em cada ciclo. Para o primeiro ciclo, foram autofecundadas plantas da cv. Piramoita, obtendo-se 74 progenies (4 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

93 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods S 1 avaliadas em experimentos realizados de 19 de julho a 25 de novembro de 1999, sendo selecionadas as 14 com maior produção total, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizando-se sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no primeiro ciclo, denominada de SR-1. Para o segundo ciclo, foram autofecundadas plantas dessa população SR-1, obtendo-se 60 progênies S 1 que foram avaliadas em experimentos realizados de 21 de novembro de 2000 a 19 de fevereiro de 2001, selecionas as dez com maior produção comercial, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizando-se sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no segundo ciclo, denominada de SR-2. Para o terceiro ciclo, foram autofecundadas plantas dessa população SR-2, obtendo-se 77 progênies S 1, avaliadas em experimentos realizados de 25 de julho a 11 de novembro de 2002, sendo selecionadas as doze com maior produção comercial, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizando-se sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no terceiro ciclo, denominada de SR-3. Para o método do SSD, foram utilizadas as mesmas progênies S 1 obtidas por autofecundação, a partir da cultivar Piramoita utilizadas no primeiro ciclo de seleção recorrente. A partir de autofecundações sucessivas de plantas dessas progênies S 1, foram obtidas progênies S 2, S 3, S 4 e S 5, sucessivamente, sempre pelo método do SSD sugerido por BRIM (1966). No fim da quinta geração de autofecundação, foram obtidas 61 progênies S 5, avaliadas em experimentos realizados de 16 de janeiro a 14 de abril de 2003, sendo selecionadas as nove progênies mais produtivas em número de frutos comerciais por planta. As progênies selecionadas tiveram suas sementes multiplicadas por "sib-cross", obtendo-se nove novas populações endogâmicas (S 5 ) selecionadas por SSD, denominadas de populações SSD-1 a SSD-9. Plantas dessas nove progênies selecionadas foram intercruzadas entre si obtendo-se uma população selecionada pelo método do SSD, denominada de P-SSD. Em todas as etapas de autofecundação e recombinação de plantas, os cruzamentos foram realizados manualmente, conforme descrito por WHITAKER e ROBINSON (1986). O espaçamento utilizado foi sempre de 2,0 x 1,0 m. Os 14 tratamentos (cv. Piramoita, SR-1, SR-2, SR-3, SSD-1 a SSD-9 e P-SSD) foram avaliados em um delineamento de blocos ao acaso, com seis repetições e cinco plantas por parcela. A semeadura foi realizada em bandejas de poliestireno expandido de 128 células em 22 de janeiro de O transplante foi em 5 de fevereiro, com colheitas, realizadas três vezes por semana, de 12 de março a 3 de maio de Os frutos foram colhidos com cerca de 20 cm de comprimento. Os canteiros foram adubados com 3 L de esterco de galinha humificado (Provaso- ) e 100g de adubo formulado (N-P 2 O 5 -K 2 O) por m 2 de canteiro. Após o transplante, foram realizadas adubações em cobertura com sulfato de amônia a cada 7 dias (5 g/planta/adubação). A irrigação foi por aspersão. Foram avaliados o número e a massa de frutos imaturos, total e comercial (retos e sem defeitos) por planta, dos quais foram obtidas a taxa e a massa média de frutos comerciais. Após realizar a análise de variância, as médias foram comparadas pelo teste de Duncan a 5% (5 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

94 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods de probabilidade. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ao se comparar as médias do número de frutos por planta (total e comercial) de todas as 74 progênies avaliadas no primeiro ciclo de seleção recorrente, observa-se que os valores foram inferiores aos da cultivar Piramoita da qual foram obtidas (Tabela 1), com reduções médias de 10%. Na análise das 14 progênies selecionadas, elas foram numericamente superiores à cv. Piramoita para número de frutos total por planta, com médias de produção superiores à da testemunha (Tabela 1). No segundo ciclo de seleção recorrente, ainda se observou que os valores da média de todas as 60 progênies avaliadas foram inferiores aos da cv. Piramoita (Tabela 1). Entretanto, ao se considerar apenas as dez progênies selecionadas, nota-se que as médias foram superiores às da testemunha para produção de frutos comerciais, e ligeiramente superiores para número total de frutos, sendo reflexo da ênfase em qualidade de frutos na seleção das progênies neste ciclo. Já no terceiro ciclo de seleção, nota-se que as médias das doze progênies selecionadas foram superiores às da cv. Piramoita para as duas características. Mesmo considerando-se a média (6 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

95 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods de todas as progênies avaliadas, já não se observou superioridade numérica da testemunha (Tabela 1). Esses resultados são reflexos da seleção recorrente, pois, com esse método de melhoramento, aprimora-se a população, bem como o desempenho médio das linhagens obtidas (ALLARD, 1971; FEHR, 1987). Na avaliação das progênies obtidas por SSD, observou-se a mesma tendência do primeiro ciclo de seleção recorrente: menores valores para a média de todas as progênies avaliadas em relação à testemunha. Esse resultado era esperado, pois a variabilidade genética da população é mantida no conjunto das progênies no SSD (ALLARD, 1971; MELO, 1989), apenas as progênies são avaliadas com alto nível de homozigose, ao contrário da avaliação de progênies S 1 no primeiro ciclo de seleção recorrente. Também observou-se grande número de progênies com baixo potencial produtivo e/ou com frutos de qualidade inferior. Essas menores médias na avaliação de progênies S 1, obtidas a partir da população inicial (primeiro ciclo de seleção recorrente) e de progênies S 5 no SSD, pode ser indício de perda de vigor por endogamia. Normalmente, os autores consideram não haver perda de vigor por endogamia em cucurbitáceas (ALLARD, 1971; WHITAKER e ROBINSON, 1986; ROBINSON, 1999; ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Entretanto, BORGHI et al. (1973) e CHEKALINA (1976) observaram depressão causada por endogamia para várias características em C. pepo e C. maxima. Também há relatos de redução na produção de frutos e na atuação do pólen com a endogamia em C. texana (Johannsson et al., 1998) e redução na qualidade do pólen em C. pepo (STEPHENSON et al., 2001). Os resultados não permitem concluir ter havido depressão endogâmica. No entanto, Gadum et al. (2002) observaram menor produção, em massa, de frutos imaturos por planta em abobrinha 'Piramoita', após quatro gerações sucessivas de autofecundação, concluindo haver depressão por endogamia. Cardoso (2004) avaliou a produção de frutos maduros e de sementes nessa mesma cultivar em populações com uma a quatro gerações sucessivas de autofecundação e concluiu que com a endogamia houve redução na massa e no comprimento total dos frutos. Na avaliação das populações selecionadas, foi obtido maior número de frutos por planta na população com três ciclos de seleção recorrente (SR-3), superior à população original ('Piramoita') e a quatro populações endogâmicas obtidas por SSD (Tabela 2). Esse resultado ressalta a eficiência da seleção recorrente. A população obtida por intercruzamento das melhores progênies selecionadas por SSD (P-SSD) foi o segundo maior valor em número de frutos total por planta, embora tenha sido superior a apenas duas populações endogâmicas (SSD-6 e SSD-8). (7 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

96 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods Para número de frutos comerciais não foram observadas diferenças significativas (Tabela 2) entre as populações selecionadas. Também não foram observadas diferenças para a massa média de frutos comerciais. O ponto de colheita foi o mesmo para todos os tratamentos, ou seja, frutos com aproximadamente 20 cm de comprimento e, portanto, a ausência de diferença para massa média era esperada. Já para a taxa de frutos comerciais observou-se que a população endogâmica SSD-2 foi superior a população obtida após um ciclo de seleção recorrente (SR-1). Provavelmente, o fato de se ter priorizado a produção total e não a comercial no primeiro ciclo de seleção recorrente foi o motivo desse baixo valor em SR-1. Entre as populações obtidas por SSD as diferenças não foram significativas, mas numericamente pequenas, provavelmente pelo rigor na seleção das progênies quanto a essa característica. Para produção total e comercial, em massa, a população endogâmica SSD-7 se destacou, sendo superior às outras populações endogâmicas e a população original (cv. Piramoita). Entretanto, não diferiu das populações obtidas por seleção recorrente. Esse resultado comprova a viabilidade da utilização do método do SSD na seleção de abobrinha. Foram obtidas, porém, algumas progênies por SSD com produtividade inferior às populações escolhidas por seleção recorrente. Entretanto, cada população resultante no SSD posui, individualmente, baixa variabilidade genética, sendo praticamente uma linha pura (S 5 deve ter, em média, 97% dos locos gênicos (8 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

97 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods em homozigose), o que já não ocorre com a seleção recorrente que mantém a variabilidade genética a cada ciclo (ALLARD, 1971; SOUZA JÚNIOR, 2001). O intercruzamento entre linhagens selecionadas é a opção de recuperar a variabilidade genética e a heterozigose, como foi o caso da população P-SSD. MALUF (2001) recomenda o intercruzamento entre linhagens endogâmicas para recuperação de vigor em programas de melhoramento genético, quando o objetivo não for uniformidade genética. Com a seleção recorrente foi possível obter uma população superior à inicial, e essas populações melhoradas por seleção recorrente têm variabilidade genética. Os elevados ganhos obtidos em curto prazo por seleção recorrente, cerca de 20% acima da população original para número de frutos com apenas três ciclos, é reflexo da existência de grande variabilidade genética na cultivar Piramoita. Essa cultivar resultou de um programa de melhoramento que se iniciou com o cruzamento de cultivares americanas pertencentes a duas espécies - C. pepo, 'Yankee Hybrid', e C. moschata, 'Butternut' - e retrocruzamentos para essa segunda espécie, porém utilizando outra cultivar de origem brasileira: 'Menina Brasileira' (COSTA, 1974). Portanto, é de se esperar que haja grande variabilidade genética, favorecendo a obtenção de elevados ganhos em produtividade e qualidade de frutos. O objetivo deste projeto foi comparar dois métodos de melhoramento - SSD e seleção recorrente - em abobrinha 'Piramoita'. Observou-se que ambos os métodos são eficientes, obtendo-se populações superiores à população original e que as melhores populações obtidas por SSD não diferiram da melhor população escolhida por seleção recorrente. No melhoramento genético de abobrinha, a fase mais trabalhosa é a avaliação de linhagens, com colheitas múltiplas, realizada somente uma vez no SSD, no fim das autofecundações sucessivas; na seleção recorrente é realizada a cada ciclo. Essa é a grande vantagem do SSD, pois a elevada necessidade de mão-de-obra tem sido um dos entraves na avaliação de experimentos com essa cultura, principalmente no melhoramento genético, em que o número de tratamentos é muito grande. As instituições de ensino e/ou pesquisa estão cada vez mais com falta de pessoal e qualquer alternativa tecnicamente viável que reduza a necessidade de mão-de-obra é bem-vinda. Com certeza o método genealógico é o mais eficiente na obtenção de linhagens em programas das empresas de sementes por gerar linhagens uniformes e com alta qualidade (ROBINSON, 1999). Entretanto, é muito trabalhoso, com avaliação e seleção de linhagens a cada ciclo. Igualmente a seleção recorrente, visto que mantém variabilidade genética, sendo recomendada para programas de longo prazo e requer grande investimento em curto prazo; por esse motivo, tem sido pouco utilizada em hortaliças. Já o SSD parece ser boa alternativa no programa de melhoramento de abobrinha, porém, se o objetivo for obtenção de alguma cultivar comercial, não apenas para estudos básicos, devem ser utilizados com seleção de linhagens durante o avanço das gerações, evitando avançar geração com progênies nitidamente sem valor comercial. Por exemplo, para abobrinha, poderse-ia realizar seleção precoce para tipo de planta, tipo de fruto, número de flores femininas por planta, dentre outras características de interesse do melhorista. As técnicas e os métodos devem ser criteriosamente escolhidos pelo melhorista para evitar desperdício de tempo e recursos. Alternativas existem, cabe ao melhorista saber selecionar bem tanto a metodologia como as plantas e/ou progênies. (9 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

98 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods 4. CONCLUSÃO Tanto a seleção recorrente como o SSD foram métodos eficientes na obtenção de populações superiores à população inicial. Agradecimentos O autor agradece à FAPESP pela concessão do auxílio à pesquisa (Processo 98/ ). REFERÊNCIAS ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético das plantas. São Paulo: Edgard Blüchner, p. [ Links ] BORGHI, B.; MAGGIORI, T.; BOGGINI, G.; BOLANI, F. Inbreeding depression and heterosis in Cucurbita pepo evaluated by means of diallelical analysis. Genetika Agraria, Roma, v.27, p , [ Links ] BRIM, C.A. A modified pedigree method of selection in soybeans. Crop Science, Madison, v.6, p.220, [ Links ] CARDOSO, A.I.I. Melhoramento de hortaliças. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES, M.C. (Ed.). Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, cap.12, p [ Links ] CARDOSO, A.I.I. Depression by inbreeding after four successive generations of selfpollination in squash. Scientia Agricola, Piracicaba, v.61, n.2, p , [ Links ] CHEKALINA, I.N. Effect of inbreeding on variability of cucurbits (Cucurbita maxima Duch and Cucurbita pepo L.). Genetika, Praga, v.12, p.45-49, [ Links ] COSTA, C.P. Obtenção de abobrinha Menina Brasileira (Cucurbita moschata) com hábito de crescimento tipo moita e com tolerância ao mosaico da melancia. Relatório Científico do Instituto de Genética, Piracicaba, v.8, p.61-62, [ Links ] CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Fruit yield and yield component means and correlations of four slicing cucumber populations improved through six to ten cycles of recurrent selection. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.123, n.3, p , 1998a. [ Links ] (10 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

99 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Performance of three selection cycles from four slicing cucumber populations hybridized with a tester. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.123, n.3, p , 1998b. [ Links ] FEHR, W.R. Principles of cultivar development: theory and technique. New York: MacMillan, p. [ Links ] GADUM, J.; SEABRA Jr., S.; LIMA, A.T.S.; POLVERENTE, M.R.; CARDOSO, A.I.I. Avaliação da depressão por endogamia com sucessivas gerações de autofecundação de abobrinha 'Pira Moita'. Horticultura Brasileira, Brasília, v.20, n.2, p.268, [ Links ] JOHANNSSON, M.H.; GATES, M.J.; STEPHENSON, A.G. Inbreeding depression affects pollen performance in Cucurbita texana. Journal of Evolutionary Biology, Basel, v.11, p , [ Links ] MALUF, W.R. Heterose e emprego de híbridos F1 em hortaliças. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES, M.C. (Ed.) Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, Cap.13, p [ Links ] MELO, P.C.T. Melhoramento genético do tomateiro. Campinas: Asgrow do Brasil, 55p [ Links ] NIENHUIS, J.; LOWER, R.L. Comparison of two recurrent selection procedures for yield in two pickling cucumber populations. Journal of American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.113, p , [ Links ] PAIVA, W.O. Melhoramento de pepino na região úmida da Amazônia. Horticultura Brasileira, Brasília, v.14, n.2, p , [ Links ] ROBINSON, R.W. Rationale and methods for producing hybrid cucurbit seed. Journal of New Seeds, Binghanton,v.1, n.3/4, p.1-47, [ Links ] ROBINSON, R.W.; DECKER-WALTERS, D.S. Cucurbits. Cambridge: CAB International, p. [ Links ] SOUZA JÚNIOR, C.L. Melhoramento de espécies alógamas. In: Nass, L.L.; Valois, A.C.C.; Melo, I.S.; Valadares, M.C. (Ed.) Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, p [ Links ] STEPHENSON, A.G.; HAYES, C.N.; JOHANNSSON, M.H.; WINSOR, J.A.. The performance of microgametophytes is affected by inbreeding depression and hybrid vigor in the sporophytic generation. Sexual Plant Reproduction, New York, v.14, p.77-83, [ Links ] (11 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

100 Bragantia - Selection for fruit yield and quality in 'Piramoita' summer squash comparing two breeding methods WHITAKER, T.W.; ROBINSON, R.W. Squash breeding. In. BASSET, M.J. (Ed.) Breeding vegetable crops. Westport: Avi, p [ Links ] Recebido para publicação em 27 de abril e aceito em 9 de março de Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal 215 editor@iac.sp.gov.br (12 de 12) [23/10/ :38:20 p.m.]

101 Produtividade e qualidade de frutos em abrobrinha Piramoita 397 SELEÇÃO VISANDO AO AUMENTO DE PRODUTIVIDADE E QUALIDADE DE FRUTOS EM ABOBRINHA PIRAMOITA COMPARANDO DOIS MÉTODOS DE MELHORAMENTO ( 1 ) ANTONIO ISMAEL INÁCIO CARDOSO ( 2 ) RESUMO Este trabalho teve por objetivo comparar dois métodos de melhoramento quanto à seleção visando ao aumento de produtividade e qualidade de frutos na cv. Piramoita. Foram realizados três ciclos de seleção recorrente, com seleção de progênies autofecundadas (S 1 ) e recombinação das melhores progênies para obtenção das populações melhoradas no primeiro (SR-1), segundo (SR-2) e terceiro (SR-3) ciclos. No método do Single Seed Descent (SSD) as plantas foram autofecundadas por cinco gerações até a obtenção e avaliação de progênies S 5. As nove melhores progênies foram selecionadas obtendo-se progênies endogâmicas selecionadas (SSD-1 a SSD-9) e essas progênies também foram intercruzadas para se obter a população P- SSD. Todas as populações obtidas (SR-1, SR-2, SR-3, P-SSD, SSD-1 a SSD-9), juntamente com a população original (cv. Piramoita), totalizando 14 tratamentos, foram avaliadas em um experimento em blocos ao acaso, com seis repetições e cinco plantas por parcela. As características avaliadas foram: produção de frutos (número e massa) total e comercial, massa média de fruto comercial e taxa de frutos comerciais. Foram obtidos aumentos crescentes de produção de frutos comerciais com os ciclos de seleção recorrente, sendo a população SR-3 superior à Piramoita para número de frutos por planta. Foi obtida uma progênie por SSD melhor que a população inicial e tão produtiva quanto à população SR-3. Deste modo, o método SSD pode vir a ser ótima alternativa no melhoramento genético de abobrinha, sem a necessidade de avaliação e seleção de progênies a cada safra, apenas quando essas já estiverem praticamente homozigotas. Palavras-chave: Cucurbita moschata, seleção recorrente, SSD, cucurbitáceas. ABSTRACT SELECTION FOR FRUIT YIELD AND QUALITY IN PIRAMOITA SUMMER SQUASH COMPARING TWO BREEDING METHODS The objective of this work was to compare two breeding methods to improve fruit yield and quality in Piramoita summer squash. Three cycles of recurrent selection were made, with evaluation and selection of S 1 progenies and recombination of plants from selected progenies to obtain improved populations after one (SR-1), two (SR-2) and three (SR-3) cycles. In the single seed descent (SSD), plants were selfed for five generations untill obtention and evaluation of S 5 progenies. The nine best progenies were selected to obtain nine endogamous progenies (SSD-1 to SSD-9) and they were, also, inter-crossed to obtain a improved population by SSD (P-SSD). All obtained populations (SR-1, SR-2, SR-3, P-SSD, SSD-1 to SSD-9) and the original one (cv. Piramoita), resulting 14 treatments, were evaluated in a randomized block design, with six replications and five plants per plot. The following characteristics were evaluated: number and weight of fruits per plant, total and commercial, mean fruit weight and rate of commercial fruits. Improvements were obtained with increased commercial fruit yield along the recurrent selection cycles, and SR-3 population was superior to Piramoita regarding fruit number per plant. It was obtained a SSD progeny better than the original population and as productive as SR-3 population. SSD method is a good alternative for summer squash breeding, allowing evaluation and selection of progenies, only when the progenies are practically homozygous rather than each year. Key words: Cucurbita moschata, recurrent selection, SSD, cucurbits. ( 1 ) Recebido para publicação em 27 de abril e aceito em 9 de março de ( 2 ) Departamento de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Caixa Postal 237, Botucatu (SP). ismaeldh@fca.unesp.br Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

102 398 A.I.I. Cardoso 1. INTRODUÇÃO No Brasil, são consumidos, na forma imatura (abobrinha), frutos de duas espécies do gênero Cucurbita: C. pepo e C. moschata. Em C. moschata, existem poucas cultivares, sendo Menina Brasileira a mais tradicional. No entanto, é uma cultivar tardia e com hábito de crescimento rasteiro, característica que obriga seu cultivo com espaçamentos mais amplos. Por esse motivo, foi realizado um programa de melhoramento para a incorporação do caráter moita, a partir da espécie C. pepo, na população de Menina Brasileira, mantendo-se a tolerância às viroses, resultando na cultivar Piramoita (COSTA, 1974). Como Piramoita é cultivar de polinização aberta em espécie alógama e resultante de cruzamento inter-específico, provavelmente deve existir grande variabilidade genética para características relacionadas com produtividade e qualidade de frutos. Portanto, deve ser possível, a partir dela, obterse outra cultivar com maior potencial produtivo e/ou mais uniforme ou linhagens que venham a ser parentais de híbridos. No melhoramento genético, utiliza-se a autofecundação para se obter uniformidade, sendo um recurso muito usado na obtenção de novas cultivares de abóboras e abobrinhas. Apesar de ser uma espécie alógama, praticamente não há perda de vigor devido à endogamia (ALLARD, 1971; WHITAKER e ROBINSON, 1986; ROBINSON, 1999), possibilitando a utilização da autofecundação nos programas de melhoramento (CARDOSO, 2001; MALUF, 2001). Segundo ROBINSON (1999), o método genealógico é o mais freqüentemente usado para obtenção de parentais de híbridos em cucurbitáceas. Entretanto, apesar dos bons resultados obtidos em curto prazo, esse método tem como desvantagem a fixação prematura de alelos. O single seed descent, SSD, é um método que raramente tem sido utilizado em cucurbitáceas (ROBINSON, 1999). Permite, porém, a obtenção de linhagens rapidamente, sem a perda de alelos por seleção, pois a variabilidade original é mantida até o nível de linhagens (ALLARD, 1971). Segundo MELO (1989), o SSD é um método mais eficiente para caracteres de baixa herdabilidade, desde que uma base genética ampla seja mantida no avanço das gerações. Já a seleção recorrente é uma método que permite obter ganhos em características com herança quantitativa, resultando em nova população superior à original, tanto em média como no desempenho dos melhores indivíduos (FEHR, 1987). Na seleção recorrente intrapopulacional melhora o desempenho das populações de forma contínua e progressiva, pelo aumento das freqüências dos alelos favoráveis dos caracteres sob seleção. A variabilidade genética deve ser mantida em níveis adequados para permitir o melhoramento nos ciclos subsequentes. Portanto, esse esquema seletivo é utilizado para programas de melhoramento delineados em médio e longo prazos (SOUZA JÚNIOR, 2001). Existem diversos relatos que comprovam a eficiência da seleção recorrente no melhoramento genético de espécies alógamas. Entretanto, são poucos os relatos sobre uso de seleção recorrente em cucurbitáceas, predominando trabalhos com pepino (Cucumis sativus L.), os quais utilizam a seleção recorrente com progênies de meios irmãos e S 1 visando ao aumento de produtividade (NIEWNHUIS e LOWER, 1988; PAIVA, 1996; CRAMER e WEHNER, 1998a, b). Este trabalho teve por objetivo comparar dois métodos de melhoramento, SSD Single Seed Descent e seleção recorrente, quanto à seleção para aumento de produtividade e qualidade de frutos na cv. Piramoita. 2. MATERIAL E MÉTODOS Todas as etapas deste trabalho foram desenvolvidas na Fazenda Experimental São Manuel (FCA/UNESP, Campus de Botucatu). A área experimental está localizada em altitude média de 750 metros do nível do mar, com latitude Sul de e longitude Oeste de A cultivar Piramoita foi utilizada como população inicial a partir da qual foram obtidas 13 populações selecionadas, sendo três por seleção recorrente e dez por single seed descent. Pelo método da seleção recorrente, foram realizados três ciclos de seleção, com avaliação e seleção de progênies S 1. Novas populações foram obtidas com a recombinação das progênies selecionadas em cada ciclo. Para o primeiro ciclo, foram autofecundadas plantas da cv. Piramoita, obtendo-se 74 progenies S 1 avaliadas em experimentos realizados de 19 de julho a 25 de novembro de 1999, sendo selecionadas as 14 com maior produção total, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizando-se sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no primeiro ciclo, denominada de SR-1. Para o segundo ciclo, foram autofecundadas plantas dessa população SR-1, obtendo-se 60 progênies S 1 que foram avaliadas em experimentos realizados de 21 de novembro de 2000 a 19 de fevereiro Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

103 Produtividade e qualidade de frutos em abrobrinha Piramoita 399 de 2001, selecionas as dez com maior produção comercial, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizando-se sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no segundo ciclo, denominada de SR-2. Para o terceiro ciclo, foram autofecundadas plantas dessa população SR-2, obtendo-se 77 progênies S 1, avaliadas em experimentos realizados de 25 de julho a 11 de novembro de 2002, sendo selecionadas as doze com maior produção comercial, em número de frutos por planta. A partir da recombinação de plantas dessas progênies, utilizandose sementes remanescentes, foi obtida a população escolhida por seleção recorrente no terceiro ciclo, denominada de SR-3. Para o método do SSD, foram utilizadas as mesmas progênies S 1 obtidas por autofecundação, a partir da cultivar Piramoita utilizadas no primeiro ciclo de seleção recorrente. A partir de autofecundações sucessivas de plantas dessas progênies S 1, foram obtidas progênies S 2, S 3, S 4 e S 5, sucessivamente, sempre pelo método do SSD sugerido por BRIM (1966). No fim da quinta geração de autofecundação, foram obtidas 61 progênies S 5, avaliadas em experimentos realizados de 16 de janeiro a 14 de abril de 2003, sendo selecionadas as nove progênies mais produtivas em número de frutos comerciais por planta. As progênies selecionadas tiveram suas sementes multiplicadas por sib-cross, obtendo-se nove novas populações endogâmicas (S 5 ) selecionadas por SSD, denominadas de populações SSD-1 a SSD-9. Plantas dessas nove progênies selecionadas foram intercruzadas entre si obtendo-se uma população selecionada pelo método do SSD, denominada de P-SSD. Em todas as etapas de autofecundação e recombinação de plantas, os cruzamentos foram realizados manualmente, conforme descrito por WHITAKER e ROBINSON (1986). O espaçamento utilizado foi sempre de 2,0 x 1,0 m. Os 14 tratamentos (cv. Piramoita, SR-1, SR-2, SR-3, SSD-1 a SSD-9 e P-SSD) foram avaliados em um delineamento de blocos ao acaso, com seis repetições e cinco plantas por parcela. A semeadura foi realizada em bandejas de poliestireno expandido de 128 células em 22 de janeiro de O transplante foi em 5 de fevereiro, com colheitas, realizadas três vezes por semana, de 12 de março a 3 de maio de Os frutos foram colhidos com cerca de 20 cm de comprimento. Os canteiros foram adubados com 3 L de esterco de galinha humificado (Provaso- ) e 100g de adubo formulado (N-P 2 O 5 -K 2 O) por m 2 de canteiro. Após o transplante, foram realizadas adubações em cobertura com sulfato de amônia a cada 7 dias (5 g/planta/adubação). A irrigação foi por aspersão. Foram avaliados o número e a massa de frutos imaturos, total e comercial (retos e sem defeitos) por planta, dos quais foram obtidas a taxa e a massa média de frutos comerciais. Após realizar a análise de variância, as médias foram comparadas pelo teste de Duncan a 5% de probabilidade. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ao se comparar as médias do número de frutos por planta (total e comercial) de todas as 74 progênies avaliadas no primeiro ciclo de seleção recorrente, observa-se que os valores foram inferiores aos da cultivar Piramoita da qual foram obtidas (Tabela 1), com reduções médias de 10%. Na análise das 14 progênies selecionadas, elas foram numericamente superiores à cv. Piramoita para número de frutos total por planta, com médias de produção superiores à da testemunha (Tabela 1). No segundo ciclo de seleção recorrente, ainda se observou que os valores da média de todas as 60 progênies avaliadas foram inferiores aos da cv. Piramoita (Tabela 1). Entretanto, ao se considerar apenas as dez progênies selecionadas, nota-se que as médias foram superiores às da testemunha para produção de frutos comerciais, e ligeiramente superiores para número total de frutos, sendo reflexo da ênfase em qualidade de frutos na seleção das progênies neste ciclo. Já no terceiro ciclo de seleção, nota-se que as médias das doze progênies selecionadas foram superiores às da cv. Piramoita para as duas características. Mesmo considerando-se a média de todas as progênies avaliadas, já não se observou superioridade numérica da testemunha (Tabela 1). Esses resultados são reflexos da seleção recorrente, pois, com esse método de melhoramento, aprimora-se a população, bem como o desempenho médio das linhagens obtidas (ALLARD, 1971; FEHR, 1987). Na avaliação das progênies obtidas por SSD, observou-se a mesma tendência do primeiro ciclo de seleção recorrente: menores valores para a média de todas as progênies avaliadas em relação à testemunha. Esse resultado era esperado, pois a variabilidade genética da população é mantida no conjunto das progênies no SSD (ALLARD, 1971; MELO, 1989), apenas as progênies são avaliadas com alto nível de homozigose, ao contrário da avaliação de progênies S 1 no primeiro ciclo de seleção recorrente. Também observou-se grande número de progênies com baixo potencial produtivo e/ou com frutos de qualidade inferior. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

104 400 A.I.I. Cardoso Tabela 1. Médias do número de frutos por planta total e comercial para a cv. Piramoita e para as progênies avaliadas e selecionadas em cada etapa de avaliação de progênies por seleção recorrente e por SSD Método Número total Número Etapa Tratamento de melhoramento de frutos de frutos comerciais Piramoita 16,0 14,5 Primeiro ciclo Todas progênies avaliadas (74) ( 1 ) 15,5 13,1 Progênies selecionadas (14) 19,4 17,1 Piramoita 17,6 13,3 Seleção Segundo ciclo Todas progênies avaliadas (60) 14,3 11,6 recorrente Progênies selecionadas (10) 18,5 16,1 Piramoita 17,3 10,9 Terceiro ciclo Todas progênies avaliadas (77) 17,0 11,0 Progênies selecionadas (12) 20,2 14,6 Piramoita 15,7 9,5 SSD Seleção Todas progênies avaliadas (61) 12,7 8,0 progênies S 5 Progênies selecionadas (9) 17,0 11,9 ( 1 ) Valores entre parênteses indicam o número de progênies avaliadas ou selecionadas. Essas menores médias na avaliação de progênies S 1, obtidas a partir da população inicial (primeiro ciclo de seleção recorrente) e de progênies S 5 no SSD, pode ser indício de perda de vigor por endogamia. Normalmente, os autores consideram não haver perda de vigor por endogamia em cucurbitáceas (ALLARD, 1971; WHITAKER e ROBINSON, 1986; ROBINSON, 1999; ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Entretanto, BORGHI et al. (1973) e CHEKALINA (1976) observaram depressão causada por endogamia para várias características em C. pepo e C. maxima. Também há relatos de redução na produção de frutos e na atuação do pólen com a endogamia em C. texana (JOHANNSSON et al., 1998) e redução na qualidade do pólen em C. pepo (STEPHENSON et al., 2001). Os resultados não permitem concluir ter havido depressão endogâmica. No entanto, GADUM et al. (2002) observaram menor produção, em massa, de frutos imaturos por planta em abobrinha Piramoita, após quatro gerações sucessivas de autofecundação, concluindo haver depressão por endogamia. CARDOSO (2004) avaliou a produção de frutos maduros e de sementes nessa mesma cultivar em populações com uma a quatro gerações sucessivas de autofecundação e concluiu que com a endogamia houve redução na massa e no comprimento total dos frutos. Na avaliação das populações selecionadas, foi obtido maior número de frutos por planta na população com três ciclos de seleção recorrente (SR-3), superior à população original ( Piramoita ) e a quatro populações endogâmicas obtidas por SSD (Tabela 2). Esse resultado ressalta a eficiência da seleção recorrente. A população obtida por intercruzamento das melhores progênies selecionadas por SSD (P-SSD) foi o segundo maior valor em número de frutos total por planta, embora tenha sido superior a apenas duas populações endogâmicas (SSD-6 e SSD-8). Para número de frutos comerciais não foram observadas diferenças significativas (Tabela 2) entre as populações selecionadas. Também não foram observadas diferenças para a massa média de frutos comerciais. O ponto de colheita foi o mesmo para todos os tratamentos, ou seja, frutos com aproximadamente 20 cm de comprimento e, portanto, a ausência de diferença para massa média era esperada. Já para a taxa de frutos comerciais observouse que a população endogâmica SSD-2 foi superior a população obtida após um ciclo de seleção recorrente (SR-1). Provavelmente, o fato de se ter priorizado a produção total e não a comercial no primeiro ciclo de seleção recorrente foi o motivo desse baixo valor em SR-1. Entre as populações obtidas por SSD as diferenças não foram significativas, mas numericamente pequenas, provavelmente pelo rigor na seleção das progênies quanto a essa característica. Para produção total e comercial, em massa, a população endogâmica SSD-7 se destacou, sendo superior às outras populações endogâmicas e a população original (cv. Piramoita). Entretanto, não diferiu das populações obtidas por seleção recorrente. Esse resultado comprova a viabilidade da utilização do método do SSD na seleção de abobrinha. Foram obtidas, porém, algumas progênies por SSD com produtividade inferior às populações escolhidas por seleção recorrente. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

105 Produtividade e qualidade de frutos em abrobrinha Piramoita 401 Tabela 2. Médias das características número de frutos por planta total (NrFrTot) e comercial (NrFrCom), taxa de frutos comerciais (TFCom), produção, em massa, de frutos por planta total (MTot) e comercial (MCom) e massa média de fruto comercial (MasMédia) na cv. Piramoita e nas progênies obtidas pelos métodos de seleção recorrente e SSD. FCA/UNESP, São Manuel-SP, 2004 NrFrTot NrFrCom TFCom MTot MCom MasMédia % kg g Piramoita 13,6 bcd 11,1 a 82,3 ab 4,55 b-f 3,69 bcd 334 a SR-1 15,6 abc 11,2 a 72,0 b 5,44 ab 3,92 a-d 351 a SR-2 15,2 abc 12,3 a 81,3 ab 5,08 a-d 4,09 abc 332 a SR-3 16,6 a 13,1 a 78,9 ab 5,47 ab 4,28 abc 324 a SSD-1 14,5 abc 11,7 a 81,4 ab 4,98 a-d 4,09 abc 348 a SSD-2 13,7 bcd 12,1 a 88,9 a 4,17 def 3,77 a-d 312 a SSD-3 14,8 abc 12,5 a 84,4 ab 4,77 a-e 4,03 a-d 325 a SSD-4 15,2 abc 13,3 a 86,8 ab 5,06 a-d 4,49 abc 337 a SSD-5 15,1 abc 12,8 a 84,4 ab 4,77 a-e 4,07 abc 319 a SSD-6 11,6 d 9,4 a 80,5 ab 3,67 f 3,05 d 322 a SSD-7 16,0 ab 13,9 a 86,4 ab 5,56 a 4,73 a 340 a SSD-8 13,1 cd 11,1 a 85,0 ab 4,05 ef 3,50 cd 317 a SSD-9 13,6 bcd 11,9 a 86,5 ab 4,40 c-f 3,73 a-d 313 a P-SSD 16,0 ab 13,8 a 85,9 ab 5,29 abc 4,57 ab 329 a C.V. 14,6 % 18,6 % 8,6 % 15,7 % 20,3 % 7,7 % Médias seguidas pela mesma letra não diferem pelo teste de Duncan (5%). Entretanto, cada população resultante no SSD posui, individualmente, baixa variabilidade genética, sendo praticamente uma linha pura (S 5 deve ter, em média, 97% dos locos gênicos em homozigose), o que já não ocorre com a seleção recorrente que mantém a variabilidade genética a cada ciclo (ALLARD, 1971; SOUZA JÚNIOR, 2001). O intercruzamento entre linhagens selecionadas é a opção de recuperar a variabilidade genética e a heterozigose, como foi o caso da população P-SSD. MALUF (2001) recomenda o intercruzamento entre linhagens endogâmicas para recuperação de vigor em programas de melhoramento genético, quando o objetivo não for uniformidade genética. Com a seleção recorrente foi possível obter uma população superior à inicial, e essas populações melhoradas por seleção recorrente têm variabilidade genética. Os elevados ganhos obtidos em curto prazo por seleção recorrente, cerca de 20% acima da população original para número de frutos com apenas três ciclos, é reflexo da existência de grande variabilidade genética na cultivar Piramoita. Essa cultivar resultou de um programa de melhoramento que se iniciou com o cruzamento de cultivares americanas pertencentes a duas espécies - C. pepo, Yankee Hybrid, e C. moschata, Butternut - e retrocruzamentos para essa segunda espécie, porém utilizando outra cultivar de origem brasileira: Menina Brasileira (COSTA, 1974). Portanto, é de se esperar que haja grande variabilidade genética, favorecendo a obtenção de elevados ganhos em produtividade e qualidade de frutos. O objetivo deste projeto foi comparar dois métodos de melhoramento - SSD e seleção recorrente - em abobrinha Piramoita. Observou-se que ambos os métodos são eficientes, obtendo-se populações superiores à população original e que as melhores populações obtidas por SSD não diferiram da melhor população escolhida por seleção recorrente. No melhoramento genético de abobrinha, a fase mais trabalhosa é a avaliação de linhagens, com colheitas múltiplas, realizada somente uma vez no SSD, no fim das autofecundações sucessivas; na seleção recorrente é realizada a cada ciclo. Essa é a grande vantagem do SSD, pois a elevada necessidade de mãode-obra tem sido um dos entraves na avaliação de experimentos com essa cultura, principalmente no melhoramento genético, em que o número de tratamentos é muito grande. As instituições de ensino e/ou pesquisa estão cada vez mais com falta de pessoal e qualquer alternativa tecnicamente viável que reduza a necessidade de mão-de-obra é bem-vinda. Com certeza o método genealógico é o mais eficiente na obtenção de linhagens em programas das empresas de sementes por gerar linhagens uniformes e com alta qualidade (ROBINSON, 1999). Entretanto, é muito trabalhoso, com avaliação e seleção de linhagens a cada ciclo. Igualmente a seleção recorrente, visto que mantém variabilidade genética, sendo recomendada para programas de longo prazo e requer grande investimento em curto prazo; por esse motivo, tem sido pouco utilizada em hortaliças. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

106 402 A.I.I. Cardoso Já o SSD parece ser boa alternativa no programa de melhoramento de abobrinha, porém, se o objetivo for obtenção de alguma cultivar comercial, não apenas para estudos básicos, devem ser utilizados com seleção de linhagens durante o avanço das gerações, evitando avançar geração com progênies nitidamente sem valor comercial. Por exemplo, para abobrinha, poder-se-ia realizar seleção precoce para tipo de planta, tipo de fruto, número de flores femininas por planta, dentre outras características de interesse do melhorista. As técnicas e os métodos devem ser criteriosamente escolhidos pelo melhorista para evitar desperdício de tempo e recursos. Alternativas existem, cabe ao melhorista saber selecionar bem tanto a metodologia como as plantas e/ou progênies. 4. CONCLUSÃO Tanto a seleção recorrente como o SSD foram métodos eficientes na obtenção de populações superiores à população inicial. Agradecimentos O autor agradece à FAPESP pela concessão do auxílio à pesquisa (Processo 98/ ). REFERÊNCIAS ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético das plantas. São Paulo: Edgard Blüchner, p. BORGHI, B.; MAGGIORI, T.; BOGGINI, G.; BOLANI, F. Inbreeding depression and heterosis in Cucurbita pepo evaluated by means of diallelical analysis. Genetika Agraria, Roma, v.27, p , BRIM, C.A. A modified pedigree method of selection in soybeans. Crop Science, Madison, v.6, p.220, CARDOSO, A.I.I. Melhoramento de hortaliças. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES, M.C. (Ed.). Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, cap.12, p CARDOSO, A.I.I. Depression by inbreeding after four successive generations of self-pollination in squash. Scientia Agricola, Piracicaba, v.61, n.2, p , CHEKALINA, I.N. Effect of inbreeding on variability of cucurbits (Cucurbita maxima Duch and Cucurbita pepo L.). Genetika, Praga, v.12, p.45-49, COSTA, C.P. Obtenção de abobrinha Menina Brasileira (Cucurbita moschata) com hábito de crescimento tipo moita e com tolerância ao mosaico da melancia. Relatório Científico do Instituto de Genética, Piracicaba, v.8, p.61-62, CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Fruit yield and yield component means and correlations of four slicing cucumber populations improved through six to ten cycles of recurrent selection. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.123, n.3, p , 1998a. CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Performance of three selection cycles from four slicing cucumber populations hybridized with a tester. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.123, n.3, p , 1998b. FEHR, W.R. Principles of cultivar development: theory and technique. New York: MacMillan, p. GADUM, J.; SEABRA Jr., S.; LIMA, A.T.S.; POLVERENTE, M.R.; CARDOSO, A.I.I. Avaliação da depressão por endogamia com sucessivas gerações de autofecundação de abobrinha Pira Moita. Horticultura Brasileira, Brasília, v.20, n.2, p.268, JOHANNSSON, M.H.; GATES, M.J.; STEPHENSON, A.G. Inbreeding depression affects pollen performance in Cucurbita texana. Journal of Evolutionary Biology, Basel, v.11, p , MALUF, W.R. Heterose e emprego de híbridos F 1 em hortaliças. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES, M.C. (Ed.) Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, Cap.13, p MELO, P.C.T. Melhoramento genético do tomateiro. Campinas: Asgrow do Brasil, 55p NIENHUIS, J.; LOWER, R.L. Comparison of two recurrent selection procedures for yield in two pickling cucumber populations. Journal of American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.113, p , PAIVA, W.O. Melhoramento de pepino na região úmida da Amazônia. Horticultura Brasileira, Brasília, v.14, n.2, p , ROBINSON, R.W. Rationale and methods for producing hybrid cucurbit seed. Journal of New Seeds, Binghanton,v.1, n.3/4, p.1-47, ROBINSON, R.W.; DECKER-WALTERS, D.S. Cucurbits. Cambridge: CAB International, p. SOUZA JÚNIOR, C.L. Melhoramento de espécies alógamas. In: NASS, L.L.; VALOIS, A.C.C.; MELO, I.S.; VALADARES, M.C. (Ed.) Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, p STEPHENSON, A.G.; HAYES, C.N.; JOHANNSSON, M.H.; WINSOR, J.A.. The performance of microgametophytes is affected by inbreeding depression and hybrid vigor in the sporophytic generation. Sexual Plant Reproduction, New York, v.14, p.77-83, WHITAKER, T.W.; ROBINSON, R.W. Squash breeding. In. BASSET, M.J. (Ed.) Breeding vegetable crops. Westport: Avi, p Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

107 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL (1 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

108 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Desempenho de genótipos de trigo introduzidos do México no Estado de São Paulo Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Gustavo Barnabé Biudes I, III ; Carlos Eduardo De Oliveira Carmago I, IV, * ; Antonio Wilson Penteado Ferreira Filho I ; Joaquim Adelino Azevedo Filho II I Instituto Agronômico (IAC), Centro de Análise e Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Grãos e Fibras, Caixa Postal 28, Campinas (SP). ccamargo@iac.sp.gov.br II Pólo Regional do Desenvolvimento Tecnológico dos Agronegócios do Leste Paulista, Caixa Postal 01, Monte Alegre do Sul (SP) III Bolsista da Fundação de Apoio à Pesquisa Agrícola (FUNDAG) IV Com bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq RESUMO Os trigos mexicanos apresentam características agronômicas de interesse podendo ser recomendados para cultivo em condições de solo onde o alumínio não é um fator limitante ou serem utilizados como fontes genéticas em programas de melhoramento. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento agronômico de 18 linhagens de trigo introduzidos do Centro Internacional de Melhoramento do Milho e Trigo, Cimmyt, México e duas cultivarescontrole IAC-24 e IAC-289, em um experimento instalado em Monte Alegre do Sul (SP), em condições de solo corrigido e irrigado por aspersão, no período de Avaliaram-se os seguintes caracteres: produção de grãos, altura de plantas, acamamento, ciclo da emergência ao florescimento, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e massa de cem grãos. L1 (SERI M 82) e L15 (DESCONHECIDO) destacaram-se para produção de grãos. L1 destacou-se pelo ciclo tardio, alto número de espiguetas por espiga e de grãos por espiga e baixa massa de cem grãos e L15, pela precocidade para florescer e elevada massa de cem grãos. L3 (FASAN) e L16 (KAUZ*2//TC*6/RL5406(RL6043)/3/KAUZ) destacaram-se pelo porte baixo; L6 (PRINIA) e L8 (CHIL/BUC), pelas espigas compridas; L3, pelo alto número de espiguetas por espiga; L9 (MUNIA/KAUZ) pelo grande número de grãos por espiga e por espigueta, e L18 (CETTIA), pelos grãos mais pesados. Em pelo menos dois anos, houve tendência de se obter maior produção de (2 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

109 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo grãos em plantas semi-anãs mais altas com ciclo mais curto. Plantas produtivas apresentaram grãos pesados, espigas compridas com maior número de espiguetas e de grãos. Palavras-chave: Triticum aestivum L., produção de grãos, altura de planta e caracteres agronômicos. ABSTRACT The Mexican wheats present agronomic characteristics of interest being recommended for cultivation in soil conditions where aluminum is not a limiting factor or being utilized as genetic sources in breeding programs. The objective of this investigation was to evaluate 18 wheat inbred lines introduced from International Improvement Maize and Wheat Center, Cimmyt, Mexico, and the check cultivars IAC-24 and IAC-289 in trials carried out at Monte Alegre do Sul, SP, Brazil, in limed soil under sprinkler irrigation conditions, during Grain yield, number of days from emergence to flowering, plant height, lodging, spike length, number of spikelets per spike, number of grains per spike and per spikelet as well as weight of 100 grains were estimated. L1 (SERI M 82) e L15 (UNKNOWN) presented high grain yield. L1 was late and showed high spikelet and grain number per spike and low 100 grain weight and L15 was early to flower and exhibited high 100 grain weight. L3 (FASAN) and L16 (KAUZ*2//TC*6/RL5406(RL6043)/3/KAUZ) had low semidwarf plants; L6 (PRINIA) and L8 (CHIL/BUC) showed long spikes; L3, the largest number spikelet per spike; L9 (MUNIA/KAUZ), the largest number of grain per spike and per spikelet, and L18 (CETTIA), the heaviest grains. During two years, higher grain yield were obtained in higher semidwarf plants of shorter cycle. Higher grain yield plants presented heavier grains, longer heads with higher number of spikelets and grains. Key words: Triticum aestivum L., grain yield, plant height, agronomic characteristics. 1. INTRODUÇÃO A intensificação das pesquisas no melhoramento genético de trigo no Estado de São Paulo, associado à adoção de técnicas culturais modernas, entre as quais o emprego da irrigação por aspersão, permitiu que a produtividade média de grãos que em 1972 era de 992 kg ha -1 em ha de área cultivada, alcançasse kg ha -1 em 2005, com área cultivada de ha, representando aumento de aproximadamente 230% na produtividade e 210% na área plantada, em cerca de 30 anos de cultivo (CAMARGO, 1993; CONAB, 2006). Grande parte dos avanços na cultura do trigo no Estado de São Paulo deve-se à obtenção, pelo programa de melhoramento genético do trigo do Instituto Agronômico (IAC), em Campinas, de cultivares superiores com alta produtividade, resistentes às principais doenças, tolerantes ao alumínio, de ciclo precoce e porte semi-anão. O uso dessas cultivares e o incremento na (3 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

110 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo produtividade, permitiram a expansão da cultura do trigo para sistemas edafoclimáticos desfavoráveis no Estado (CAMARGO, 1993). O programa de melhoramento do IAC vem introduzindo, anualmente, desde 1963, variedades e populações híbridas oriundas do Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT) situado no México (CAMARGO et al., 1988). Os trigos mexicanos, embora sejam sensíveis à toxicidade do alumínio presente no solo, podem ter caracteres agronômicos de grande interesse, como: alto potencial produtivo aliado ao porte baixo (semi-anão), palha forte, resistência ao acamamento e à ferrugem-da-folha, maior número de espiguetas férteis, maior perfilhamento, precocidade, respostas à adubação e ampla adaptação (CAMARGO, 1993; CAMARGO et al., 1996). Dessa forma, desde a década de 70 o programa de melhoramento do IAC tem procurado selecionar e recomendar linhagens mexicanas para cultivo em condições de solo corrigido e irrigado do Estado de São Paulo, destacando-se a recomendação das cultivares Anahuac, IAC-350 e IAC-370. Esse material também pode ser utilizado em cruzamentos com genótipos nacionais adaptados às condições de solo ácido, visando obter genótipos recombinantes com alto potencial produtivo, porte semianão e tolerantes à toxicidade de Al 3+ (CAMARGO, 1993). Embora a seleção para maior produção de grãos seja o principal objetivo da maioria dos programas de melhoramento genético, esse caráter é complexo e de herança poligênica, consequentemente de baixa herdabilidade e altamente influenciado pelos fatores do ambiente (MEDEIROS e SCHLEUBER, 1971; SILVA et al., 2005). Entretanto, a produção de grãos pode ser incrementada selecionando-se por meio de seus componentes, geralmente de controle genético menos complexo. Desta forma, é também muito importante investigar as interrelações entre as caracteres avaliados e seus efeitos na produção de grãos (CAMARGO, 1999). O presente trabalho tem por objetivos avaliar o comportamento agronômico de linhagens de trigo introduzidas do CIMMYT, quanto a produção de grãos e outros caracteres de importância agronômica, bem como estimar as correlações entre esses caracteres. 2.MATERIAL E MÉTODOS Avaliou-se o comportamento agronômico de 20 genótipos de trigo sendo 18 linhagens introduzidas do México (CIMMYT) e duas cultivares nacionais IAC-24 e IAC-289, recomendadas para cultivo no Estado de São Paulo. A origem e a genealogia dos genótipos estão descritas na tabela 1. (4 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

111 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Os experimentos foram instalados em 1999, 2000, 2001 e 2002, no Pólo Regional de Desenvolvimento Tecnológico dos Agronegócios do Leste Paulista, em Monte Alegre do Sul (SP), Brasil (latitude 22º 41' S, longitude 46º 43' W, altitude 777 m), em Argissolo Vermelho- Amarelo, pertencente à zona tritícola H, em condições de solo ácido corrigido com calcário e irrigado por aspersão. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições e parcelas constituídas por seis linhas de 3 m de comprimento, espaçadas 0,2 m entre linhas e 0,6 m entre parcelas. A densidade de semeadura foi de 400 sementes viáveis por m 2. (5 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

112 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Retiraram-se amostras compostas de solos dos experimentos estudados nas profundidades de 0-20 cm. Em vista das análises de solo e de acordo com as tabelas de adubação do IAC para o trigo (INSTITUTO AGRONÔMICO, 2002), na semeadura foi feita adubação com (N, P 2 O 5 e K 2 O) e aos dias após a emergência foi feita uma adubação de cobertura com sulfato de amônio (40 kg ha -1 de N). Iniciou-se a irrigação por aspersão dos experimentos, logo após a semeadura, em intervalos de sete a dez dias (quando não ocorreram chuvas) e o término sucedeu próximo à maturação das plantas. Avaliaram-se, em cada parcela, em todos os anos de cultivo, os seguintes caracteres agronômicos: Produção de grãos: considerando a produção total de grãos, em gramas, obtida nas seis linhas de cada parcela, transformada em kg ha 1. Altura de plantas: compreende a distância em centímetros, do nível do solo ao ápice da espiga, excluindo-se as aristas, no início da maturação fisiológica, levando-se em consideração a média de diferentes pontos em cada parcela. Ciclo da emergência ao florescimento: contando-se o número de dias decorridos entre a emergência das plântulas e o florescimento (quando mais de 50% das espigas floresceram). Acamamento: avaliado considerando a porcentagem de plantas acamadas na época da maturação, empregando-se uma escala de zero (sem acamamento) até 100% (plantas totalmente acamadas), em apenas duas repetições. Comprimento da espiga: considerando o comprimento médio, em centímetros, de cinco espigas tomadas ao acaso, excluindo-se as aristas, em cada parcela quando atingiram a maturação fisiológica. Número de espiguetas por espiga: computando o número médio de espiguetas de cinco espigas tomadas ao acaso, em cada parcela, na maturação fisiológica. Número de grãos por espiga: considerando o número médio de grãos contados em cinco espigas colhidas ao acaso, em cada parcela, na maturação fisiológica. Número de grãos por espigueta: obtido efetuando a divisão do número total de grãos pelo número total de espiguetas de cinco espigas coletadas de forma aleatória em cada parcela. Massa de cem grãos: levando em consideração a massa, em gramas, de cem grãos de cinco espigas, tomados ao acaso, em cada parcela. Para cada caráter avaliado, com exceção do acamamento, efetuou-se uma análise de variância individual, visando detectar efeitos de genótipos e repetições, e uma análise conjunta considerando todos os anos de cultivo, para detectar os efeitos de genótipos, anos e interação genótipos x anos. Nas análises conjuntas, utilizaram-se como estimativas do desvio padrão residual para genótipos e anos o quadrado médio da interação genótipos x anos e para a interação genótipos x anos o quadrado médio do erro. (6 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

113 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Empregou-se o teste de Tukey, ao nível de 5%, para comparar as médias dos genótipos para cada um dos caracteres avaliados. Visando estimar o grau de associação entre os caracteres avaliados nos genótipos de trigo, foram calculadas correlações simples entre produção de grãos (PG), altura de plantas (AP), ciclo da emergência ao florescimento (CEF), comprimento da espiga (CE), número de espiguetas por espiga (NEGE), número de grãos por espiga (NGE), número de grãos por espigueta (NGEG) e massa de cem grãos (MCG). Consideraram-se os dados das 80 parcelas, em cada ano de cultivo e empregou-se o teste t, ao nível de 5%, para avaliação da significância do coeficiente de correlação. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na análise de variância conjunta para produção de grãos dos genótipos avaliados nos experimentos instalados em 1999, 2000, 2001 e 2002, os quadrados médios revelaram efeitos significativos (P<0,05) para genótipos e anos e não significativos para a interação genótipos x anos. Na maioria dos genótipos avaliados não houve diferenças no padrão de resposta perante às variações de anos (Tabela 2). Esses resultados concordaram com os obtidos por LOBATO et al. (2005), avaliando linhagens introduzidas do CIMMYT e com SALOMON et al. (2003), avaliando linhagens diaplóides de trigo em condições de solo corrigido e de irrigação por aspersão, respectivamente, em Ribeirão Preto e Monte Alegre do Sul. (7 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

114 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Devido à ausência de interação genótipos x anos para produção de grãos, os genótipos foram avaliados considerando a média nos quatro anos de cultivo (Tabela 2). Nessas condições L1 (3.096 kg ha -1 ) e L15 (3.075 kg ha -1 ) destacaram-se para produção de grãos, diferindo apenas da cultivar-controle IAC-24 (2.109 kg ha -1 ) e de L2 (2.475 kg ha -1 ), L5 (2.438 kg ha -1 ), L13 (2.477 kg ha -1 ) e L14 (2.449 kg ha -1 ). A L1 também diferiu da L4 (2.517 kg ha -1 ) e da L17 (8 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

115 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo (2.513 kg ha -1 ). Avaliando a adaptabilidade e estabilidade desses mesmos genótipos em diferentes locais do Estado de São Paulo, incluindo Monte Alegre do Sul, AMORIM et al. (2006), considerando apenas os anos de 2000 e 2001, verificou que as linhagens L1 e L11 bem como a cultivar IAC- 289 destacaram-se das demais pela alta estabilidade de produção de grãos e ampla adaptabilidade aos diferentes locais considerados, constituindo-se em genótipos de interesse ao programa de melhoramento genético. A L15 também se sobressaiu quanto à produção de grãos, em Monte Alegre do Sul, mas não houve ampla adaptabilidade e alta estabilidade em diferentes locais, conforme AMORIM et al. (2006) A análise de variância conjunta para altura de plantas revelou efeitos significativos (P<0,05) para genótipos e anos, e não significativo para a interação genótipos x anos (Tabela 2). Em todos os genótipos avaliados, observaram-se plantas consideradas de porte semi-anão (77 a 94 cm) concordando com LOBATO et al. (2005) avaliando linhagens mexicanas, em diferentes locais paulistas. Considerando a média dos quatro anos de cultivo, L2 (79 cm), L3 (78 cm), L9 (80 cm) e L16 (77 cm) destacaram-se com plantas de porte reduzido. Por outro lado, L5 (93 cm), L15 (93 cm), L17 (94 cm) e L18 (91 cm) sobressaíram-se por exibir plantas de porte mais alto. Avaliando o comportamento dos genótipos quanto ao acamamento, considerando a média dos quatro anos, a cultivar-controle IAC-289 (4%) e L1 (6%), L10 (5%) e L11 (4%), destacaramse por mostrar as menores porcentagens de plantas acamadas associadas as plantas com altura intermediária (Tabela 2). Por outro lado L15 (19%) e L17 (25%) apresentaram elevado acamamento e tiveram plantas de porte mais alto, revelando uma tendência dos genótipos mais altos serem mais sensíveis ao acamamento. Entretanto, L13 (25%) e L14 (21%), que também apresentaram elevado acamamento, exibiram altura de plantas intermediárias, mostrando que o acamamento, embora seja influenciado pela altura de plantas, pode sofrer o efeito de outros fatores, como por exemplo, a consistência da palha e condições do ambiente como vento e chuva (SOUSA, 1998). Avaliando linhagens de trigo provenientes de cruzamentos entre genótipos introduzidos do CIMMYT e nacionais, CAMARGO et al. (2001) também observaram uma tendência dos genótipos mais altos apresentarem uma porcentagem maior de acamamento, assim como SOUSA (1998) avaliando cultivares de trigo no Rio Grande do Sul. Em ambientes onde há o emprego de irrigação e são utilizadas elevadas doses de adubação nitrogenada é recomendado o uso de genótipos com maior resistência ao acamamento por determinar redução de perda na produção e qualidade de grãos ((INSTITUTO AGRONÔMICO, 2002). Os quadrados médios das análises conjuntas da variância para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e massa de cem grãos, mostraram efeitos significativos de genótipos para todos os caracteres considerados; efeitos de anos significativos para número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta, e efeito da interação genótipos x anos significativo apenas para massa de cem grãos (Tabelas 2 e 3). (9 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

116 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Para comprimento da espiga, L6 (9,3 cm) destacou-se, considerando a média dos quatro anos de cultivo, não diferindo somente da L1 (8,6 cm), L5 (8,7 cm), L8 (9,1 cm), L12 (8,5 cm), L15 (8,7 cm), L17 (8,5 cm) e L18 (8,6 cm) (Tabela 2). Para número de espiguetas por espiga, a L3 (20,6) se sobressaiu, não diferindo apenas da cultivar-controle IAC-24 (19,6) e da L1 (19,7), L12 (18,5), L13 (19,0), L14 (19,0) e L17 (19,8). L9 destacou-se quanto à fertilidade da espiga (número de grãos por espiga) e número de grãos por espigueta, não diferindo somente da cultivar-controle IAC-289 (40,8) e da L1 (46,5), L3 (42,1), L5 (40,9), L8 (40,1), L12 (44,3), (10 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

117 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo L13 (44,3), L14 (43,6) e L16 (44,7) para número de grãos por espiga e da cultivar-controle IAC-289 (2,15) e da L1 (2,33), L2 (2,08), L4 (2,09), L5 (2,19), L8 (2,29), L12 (2,38), L13 (2,31), L14 (2,28), L15 (2,09) e L16 (2,36) para número de grãos por espigueta. Embora para massa de cem grãos a interação genótipos x anos tenha sido significativa, L15 e L18 sobressaíram-se para esse caráter em todos os anos de cultivo, mantendo seu comportamento mesmo em função das variações dos anos e não diferindo somente da L5 (3,90 g), L7 (4,23 g) e L8 (3,93 g) em 2000; da L5 (3,76 g) e L11 (3,97 g) em 2001 e da L8 (4,21 g) e L11 (4,20 g) em 2002 (Tabela 3). Pela grande estabilidade para massa de cem grãos, L15 e L18 constituem germoplasma de interesse para aumentar esse caráter em programas de melhoramento de trigo. Fontes genéticas para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga, número de grãos por espigueta e massa de cem grãos também foram obtidos por CAMARGO et al. (2001) e LOBATO et al. (2005) avaliando genótipos de trigo em solos corrigidos e com irrigação por aspersão. Esses resultados evidenciam a presença de variabilidade genética para tais características ressaltando o potencial genético das linhagens introduzidas do México. Na análise de variância individual para a característica ciclo da emergência ao florescimento, observaram-se efeitos de genótipos significativos (P<0,05), em todos os anos de cultivo (Tabela 3). Quando considerados os quatro anos em conjunto, na análise de variância revelaram-se efeitos significativos para genótipos, anos e interação genótipos x anos. Entretanto, apesar desses resultados indicarem diferença no padrão de resposta dos genótipos decorrentes do ano de avaliação, nos quatro anos de cultivo, L4 e L15 distinguiram-se quanto ao ciclo precoce e L1, L12, L13 e L14 destacaram-se pelo florescimento tardio. A utilização de genótipos precoces pode ser uma alternativa de cultivo visando ao melhor aproveitamento do solo na sucessão de culturas (CAMARGO, 1993). Os coeficientes de variação (CV) obtidos para produção de grãos e também para as demais características foram sempre abaixo de 20%, demonstrando haver pouca influência do erro experimental e, consequentemente, boa precisão nos resultados (Tabelas 2 e 3). As correlações simples entre as características agronômicas avaliadas, com exceção de acamamento, são apresentadas na tabela 4. Para a maioria das correlações obtidas entre as características avaliadas, houve uma tendência dos valores estimados serem de mesma magnitude e sinal ao longo dos anos de cultivo, indicando consistência nas correlações obtidas mesmo considerando diferentes anos. (11 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

118 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo Correlações significativas e positivas entre produção de grãos e altura de plantas, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga e número de grãos por espiga foram detectadas (12 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

119 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo quando se consideraram os ensaios de 1999 e Esses resultados revelaram uma tendência dos genótipos mais produtivos terem plantas de porte semi-anão mais altas, o que também foi verificado por SALOMON et al. (2003). Plantas mais produtivas associaram-se também com aquelas de espigas mais compridas e mais férteis e maior número de espiguetas. Houve ainda uma tendência de genótipos mais produtivos terem os grãos mais pesados e ciclo vegetativo (emergência ao florescimento) mais precoce, em 1999 e 2000 (Tabela 4). Correlações significativas e positivas entre produção de grãos e massa de cem grãos também foram observadas por MORAL et al. (2003), avaliando linhagens de trigo duro introduzidas do CIMMYT, em condições de irrigação, em Gimenells (Espanha) e por SILVA et al. (2005), avaliando genótipos de trigo comum, em Pelotas (Brasil). Em trabalhos publicados em São Paulo, foi observado que os genótipos de trigo mais precoces para florescer, com ciclo vegetativo curto, são também os mais precoces para maturar, ou seja, de ciclo reprodutivo curto (LOBATO, 2006). O mesmo autor obteve associações negativas entre a produção de grãos de trigo e o ciclo vegetativo em condição de irrigação por aspersão. Correlações elevadas e positivas entre produção de grãos com número de grãos por espiga e massa de grãos em populações híbridas de trigo, obtidas por CAMARGO (1999), em condições controladas no telado, concordaram parcialmente com resultados deste trabalho. As correlações apresentadas na tabela 4 revelaram, de uma maneira geral, que os genótipos com grãos mais pesados foram mais produtivos, com plantas mais altas, espigas mais compridas e ciclo precoce aliados aos menores números de espiguetas por espiga e à menor fertilidade da espiga. Os genótipos mais tardios obtiveram a maior fertilidade, maior número de espiguetas por espiga, porém com grãos mais leves. As espigas mais compridas foram obtidas nas plantas mais altas e obtiveram maior fertilidade e maior número de espiguetas por espigas. 4. CONCLUSÕES 1. L1 e L15 destacaram-se quanto à produção de grãos; em L1, além do ciclo tardio, foram observados alto número de espiguetas por espiga e de grãos por espiga e baixa massa de cem grãos; L15 destacou-se pela precocidade para florescer e elevada massa de cem grãos. 2. L3 e L16 sobressaíram-se pelo porte semi-anão mais baixo; L6 e L8 pelas espigas compridas; L3 pelo alto número de espiguetas por espiga; L9 pelo grande número de grãos por espiga e por espigueta; e a L18 pelos grãos mais pesados. 3. Em pelo menos dois anos, houve tendência da maior produção de grãos ser obtida em plantas semi-anãs mais altas com ciclo mais curto. Em plantas mais produtivas, observaram-se grãos mais pesados, espigas mais compridas, com maior número de espiguetas e de grãos. (13 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

120 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo AGRADECIMENTOS Ao Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT), pelo fornecimento dos genótipos e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão de bolsa. REFERÊNCIAS AMORIM, E.P.; CAMARGO, C.E.O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P.; PETTINELLI JUNIOR, A.; GALLO, P.B.; AZEVEDO FILHO, J.A. Adaptabilidade e estabilidade de linhagens de trigo no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.65, n.4, p , [ Links ] CAMARGO, C.E.O. Componentes da produção e tolerância à toxicidade de alumínio em populações híbridas de trigo: estimativas de variâncias, herdabilidade e correlações. Ciência Agrotecnologia, Lavras, v.23, n.3, p , [ Links ] CAMARGO, C.E. de O. Trigo. In: FURLANI, A.M.C.; VIEGAS, G.P. (Ed.). O melhoramento de plantas no Instituto Agronômico. Campinas: Instituto Agronômico, cap.12, p [ Links ] CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P. Variedades de trigo para o Estado de São Paulo. Campinas, Instituto Agronômico, p. (Boletim Técnico, 163) [ Links ] CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P.; BARROS, B.C.; ALVES, J.C.V.N.; PETTINELLI JUNIOR, A. Comportamento agronômico de linhagens de trigo no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.60, n.1, p.35-44, [ Links ] CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FREITAS, J.G..; FERREIRA FILHO, A.W.P.; BARROS, B.C.; PETTINELLI JUNIOR, A.; SANTOS, R.R..; KANTHACK, R.A.D.; ROCHA JUNIOR, L. S. Melhoramento do trigo: comportamento de linhagens de origem mexicana no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v. 47, n.1, p.25-41, [ Links ] CONAB. Indicadores de safras da Companhia Nacional de Abastecimento. Disponível em: http// Acesso em 15 de janeiro de [ Links ] INSTITUTO AGRONÔMICO (CAMPINAS). Recomendações da Comissão Técnica de Trigo para ed.atual. Campinas, p. (Boletim Técnico IAC, 196) [ Links ] LOBATO, M.T.V. Desempenho Agronômico de genótipos de trigo em diferentes regiões do Estado de São Paulo f. Tese (Mestrado) Instituto Agronômico, Campinas, (14 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

121 Bragantia - Behaviour of Mexican wheat genotypes in the State of São Paulo [ Links ] LOBATO, M.T.V.; CAMARGO, C.E. de O.; FERREIRA FILHO, A.W.P; BARROS, B.C.; PETTINELI JUNIOR, A.; PEREIRA, J.C.V.N.A.; GALLO, P.B. Desempenho de linhagens de trigo mexicanas, em condição de irrigação por aspersão no Estado de São Paulo. Arquivos do Instituto Biológico, São Paulo, v.72, n.2, p , [ Links ] MEDEIROS, M.C.; SCLHEHUBER, A.M. Produção de grãos e componentes de produção de certas variedades brasileiras de trigo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 6, p , [ Links ] MORAL, L. F. G. del; RHARRABTI, Y.; VILLEGAS, D.; ROYO, C. Evaluation grain yield and its components in durum wheat under Mediterranean conditions: an ontogenic approach. Agronomy Journal, Madison, v. 95, p , [ Links ] SALOMON, M. V.; CAMARGO, C. E. de O; PETTINELLI JUNIOR, A.; AZEVEDO FILHO, J. A. Performance of dihaploid wheat lines obtained via anther culture. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 60, n.1, p.43-50, [ Links ] SILVA, S.A., CARVALHO, F.I.F.; NEDEL, J.L.; CRUZ, P.J.; SILVA, J.A.G., CAETANO, V.R.; HARTWIG, I., SOUSA, C.S. Análise de trilha para os componentes de rendimentos de grãos em trigo. Bragantia, Campinas, v. 64, n. 2, p , [ Links ] SOUSA, C.N.A. O acamamento e a reação de cultivares de trigo recomendadas no Rio Grande do Sul. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 33, n.5, p , 1998 (número especial). [ Links ] Recebido para publicação em 28 de setembro de 2006 e aceito em 3 de abril de * Autor correspondente Instituto Agronômico (15 de 16) [23/10/ :40:44 p.m.]

122 Desempenho de trigo introduzidos no Estado de São Paulo 403 DESEMPENHO DE GENÓTIPOS DE TRIGO INTRODUZIDOS DO MÉXICO NO ESTADO DE SÃO PAULO ( 1 ) GUSTAVO BARNABÉ BIUDES ( 2,4 ); CARLOS EDUARDO DE OLIVEIRA CAMARGO ( 2,5* ); ANTONIO WILSON PENTEADO FERREIRA FILHO ( 2 ); JOAQUIM ADELINO AZEVEDO FILHO ( 3 ) RESUMO Os trigos mexicanos apresentam características agronômicas de interesse podendo ser recomendados para cultivo em condições de solo onde o alumínio não é um fator limitante ou serem utilizados como fontes genéticas em programas de melhoramento. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento agronômico de 18 linhagens de trigo introduzidos do Centro Internacional de Melhoramento do Milho e Trigo, Cimmyt, México e duas cultivares-controle IAC-24 e IAC-289, em um experimento instalado em Monte Alegre do Sul (SP), em condições de solo corrigido e irrigado por aspersão, no período de Avaliaram-se os seguintes caracteres: produção de grãos, altura de plantas, acamamento, ciclo da emergência ao florescimento, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e massa de cem grãos. L1 (SERI M 82) e L15 (DESCONHECIDO) destacaram-se para produção de grãos. L1 destacou-se pelo ciclo tardio, alto número de espiguetas por espiga e de grãos por espiga e baixa massa de cem grãos e L15, pela precocidade para florescer e elevada massa de cem grãos. L3 (FASAN) e L16 (KAUZ*2//TC*6/RL5406(RL6043)/3/KAUZ) destacaram-se pelo porte baixo; L6 (PRINIA) e L8 (CHIL/BUC), pelas espigas compridas; L3, pelo alto número de espiguetas por espiga; L9 (MUNIA/KAUZ) pelo grande número de grãos por espiga e por espigueta, e L18 (CETTIA), pelos grãos mais pesados. Em pelo menos dois anos, houve tendência de se obter maior produção de grãos em plantas semi-anãs mais altas com ciclo mais curto. Plantas produtivas apresentaram grãos pesados, espigas compridas com maior número de espiguetas e de grãos. Palavras-chave: Triticum aestivum L., produção de grãos, altura de planta e caracteres agronômicos. ABSTRACT BEHAVIOUR OF MEXICAN WHEAT GENOTYPES IN THE STATE OF SÃO PAULO The Mexican wheats present agronomic characteristics of interest being recommended for cultivation in soil conditions where aluminum is not a limiting factor or being utilized as genetic sources in breeding programs. The objective of this investigation was to evaluate 18 wheat inbred lines introduced from International Improvement Maize and Wheat Center, Cimmyt, Mexico, and the check cultivars IAC-24 and IAC-289 in trials carried out at Monte Alegre do Sul, SP, Brazil, in limed soil under sprinkler irrigation conditions, during Grain yield, number of days from emergence to flowering, plant height, lodging, spike length, number of spikelets per spike, number of grains per spike and per spikelet as well as weight of 100 grains were estimated. L1 (SERI M 82) e L15 (UNKNOWN) presented high grain ( 1 ) Recebido para publicação em 28 de setembro de 2006 e aceito em 3 de abril de ( 2 ) Instituto Agronômico (IAC), Centro de Análise e Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Grãos e Fibras, Caixa Postal 28, Campinas (SP). ccamargo@iac.sp.gov.br. (*) Autor correspondente ( 3 ) Pólo Regional do Desenvolvimento Tecnológico dos Agronegócios do Leste Paulista, Caixa Postal 01, Monte Alegre do Sul (SP). ( 4 ) Bolsista da Fundação de Apoio à Pesquisa Agrícola (FUNDAG). ( 5 ) Com bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

123 404 G.B. Biudes et al. yield. L1 was late and showed high spikelet and grain number per spike and low 100 grain weight and L15 was early to flower and exhibited high 100 grain weight. L3 (FASAN) and L16 (KAUZ*2//TC*6/ RL5406(RL6043)/3/KAUZ) had low semidwarf plants; L6 (PRINIA) and L8 (CHIL/BUC) showed long spikes; L3, the largest number spikelet per spike; L9 (MUNIA/KAUZ), the largest number of grain per spike and per spikelet, and L18 (CETTIA), the heaviest grains. During two years, higher grain yield were obtained in higher semidwarf plants of shorter cycle. Higher grain yield plants presented heavier grains, longer heads with higher number of spikelets and grains. Key words: Triticum aestivum L., grain yield, plant height, agronomic characteristics. 1.INTRODUÇÃO A intensificação das pesquisas no melhoramento genético de trigo no Estado de São Paulo, associado à adoção de técnicas culturais modernas, entre as quais o emprego da irrigação por aspersão, permitiu que a produtividade média de grãos que em 1972 era de 992 kg ha -1 em ha de área cultivada, alcançasse kg ha -1 em 2005, com área cultivada de ha, representando aumento de aproximadamente 230% na produtividade e 210% na área plantada, em cerca de 30 anos de cultivo (CAMARGO, 1993; CONAB, 2006). Grande parte dos avanços na cultura do trigo no Estado de São Paulo deve-se à obtenção, pelo programa de melhoramento genético do trigo do Instituto Agronômico (IAC), em Campinas, de cultivares superiores com alta produtividade, resistentes às principais doenças, tolerantes ao alumínio, de ciclo precoce e porte semi-anão. O uso dessas cultivares e o incremento na produtividade, permitiram a expansão da cultura do trigo para sistemas edafoclimáticos desfavoráveis no Estado (CAMARGO, 1993). O programa de melhoramento do IAC vem introduzindo, anualmente, desde 1963, variedades e populações híbridas oriundas do Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT) situado no México (CAMARGO et al., 1988). Os trigos mexicanos, embora sejam sensíveis à toxicidade do alumínio presente no solo, podem ter caracteres agronômicos de grande interesse, como: alto potencial produtivo aliado ao porte baixo (semi-anão), palha forte, resistência ao acamamento e à ferrugemda-folha, maior número de espiguetas férteis, maior perfilhamento, precocidade, respostas à adubação e ampla adaptação (CAMARGO, 1993; CAMARGO et al., 1996). Dessa forma, desde a década de 70 o programa de melhoramento do IAC tem procurado selecionar e recomendar linhagens mexicanas para cultivo em condições de solo corrigido e irrigado do Estado de São Paulo, destacando-se a recomendação das cultivares Anahuac, IAC-350 e IAC-370. Esse material também pode ser utilizado em cruzamentos com genótipos nacionais adaptados às condições de solo ácido, visando obter genótipos recombinantes com alto potencial produtivo, porte semi-anão e tolerantes à toxicidade de Al 3+ (CAMARGO, 1993). Embora a seleção para maior produção de grãos seja o principal objetivo da maioria dos programas de melhoramento genético, esse caráter é complexo e de herança poligênica, consequentemente de baixa herdabilidade e altamente influenciado pelos fatores do ambiente (MEDEIROS e SCHLEUBER, 1971; SILVA et al., 2005). Entretanto, a produção de grãos pode ser incrementada selecionando-se por meio de seus componentes, geralmente de controle genético menos complexo. Desta forma, é também muito importante investigar as inter-relações entre as caracteres avaliados e seus efeitos na produção de grãos (CAMARGO, 1999). O presente trabalho tem por objetivos avaliar o comportamento agronômico de linhagens de trigo introduzidas do CIMMYT, quanto a produção de grãos e outros caracteres de importância agronômica, bem como estimar as correlações entre esses caracteres. 2.MATERIAL E MÉTODOS Avaliou-se o comportamento agronômico de 20 genótipos de trigo sendo 18 linhagens introduzidas do México (CIMMYT) e duas cultivares nacionais IAC-24 e IAC-289, recomendadas para cultivo no Estado de São Paulo. A origem e a genealogia dos genótipos estão descritas na tabela 1. Os experimentos foram instalados em 1999, 2000, 2001 e 2002, no Pólo Regional de Desenvolvimento Tecnológico dos Agronegócios do Leste Paulista, em Monte Alegre do Sul (SP), Brasil (latitude 22º 41 S, longitude 46º 43 W, altitude 777 m), em Argissolo Vermelho-Amarelo, pertencente à zona tritícola H, em condições de solo ácido corrigido com calcário e irrigado por aspersão. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições e parcelas constituídas por seis linhas de 3 m de comprimento, espaçadas 0,2 m entre linhas e 0,6 m entre parcelas. A densidade de semeadura foi de 400 sementes viáveis por m 2. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

124 Desempenho de trigo introduzidos no Estado de São Paulo 405 Tabela 1. Origem e genealogia de 18 linhagens mexicanas e duas cultivares-controle de trigo avaliadas nos experimentos instalados no Pólo Regional de Desenvolvimento Tecnológico dos Agronegócios do Leste Paulista, em Monte Alegre do Sul (SP), de 1999 a 2002 Cultivares e linhagens Origem ( 1 ) Genealogia IAC-24 IAC-289 IAS-51/4/SON64/Y50//GTO/2*CNO KVZ/BUHO S //KAL/BB L1 5 th HTWYT T-2 SERI M 82 L2 5 th HTWYT T-4 MOCHIS T 88 L3 5 th HTWYT T-6 FASAN L4 5 th HTWYT T-11 TURACO L5 5 th HTWYT T-13 ND/VG9144//KAL/BB/3/YACO/4/CHIL L6 5 th HTWYT T-15 PRINIA L7 5 th HTWYT T-18 TURACO/CHIL L8 5 th HTWYT T-22 CHIL/BUC L9 5 th HTWYT T-28 MUNIA/KAUZ L10 5 th HTWYT T-31 HAHN/2*WEAVER L11 5 th HTWYT T-33 HAHN/2*WEAVER L12 5 th HTWYT T-39 KAUZ*2//DOVE/BUC/3/KAUZ L13 5 th HTWYT T-43 KAUZ*2/MNV//KAUZ L14 5 th HTWYT T-46 KAUZ*2//SAP/MON/3/KAUZ L15 5 th HTWYT T-50 DESCONHECIDO L16 5 th HTWYT T-47 KAUZ*2//TC*6/RL5406(RL6043)/3/KAUZ L17 5 th HTWYT T-10 ALDAN/IAS 58//OPATA L18 5 th HTWYT T-16 CETTIA ( 1 ) HTWYT Heat Tolerant Wheat Yield Trial (Ensaio de linhagens de trigo tolerantes ao calor) originário do CIMMYT, México. Retiraram-se amostras compostas de solos dos experimentos estudados nas profundidades de 0-20 cm. Em vista das análises de solo e de acordo com as tabelas de adubação do IAC para o trigo (INSTITUTO AGRONÔMICO, 2002), na semeadura foi feita adubação com (N, P 2 O 5 e K 2 O) e aos dias após a emergência foi feita uma adubação de cobertura com sulfato de amônio (40 kg ha -1 de N). Iniciou-se a irrigação por aspersão dos experimentos, logo após a semeadura, em intervalos de sete a dez dias (quando não ocorreram chuvas) e o término sucedeu próximo à maturação das plantas. Avaliaram-se, em cada parcela, em todos os anos de cultivo, os seguintes caracteres agronômicos: Produção de grãos: considerando a produção total de grãos, em gramas, obtida nas seis linhas de cada parcela, transformada em kg ha 1. Altura de plantas: compreende a distância em centímetros, do nível do solo ao ápice da espiga, excluindo-se as aristas, no início da maturação fisiológica, levando-se em consideração a média de diferentes pontos em cada parcela. Ciclo da emergência ao florescimento: contando-se o número de dias decorridos entre a emergência das plântulas e o florescimento (quando mais de 50% das espigas floresceram). Acamamento: avaliado considerando a porcentagem de plantas acamadas na época da maturação, empregando-se uma escala de zero (sem acamamento) até 100% (plantas totalmente acamadas), em apenas duas repetições. Comprimento da espiga: considerando o comprimento médio, em centímetros, de cinco espigas tomadas ao acaso, excluindo-se as aristas, em cada parcela quando atingiram a maturação fisiológica. Número de espiguetas por espiga: computando o número médio de espiguetas de cinco espigas tomadas ao acaso, em cada parcela, na maturação fisiológica. Número de grãos por espiga: considerando o número médio de grãos contados em cinco espigas colhidas ao acaso, em cada parcela, na maturação fisiológica. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

125 406 G.B. Biudes et al. Número de grãos por espigueta: obtido efetuando a divisão do número total de grãos pelo número total de espiguetas de cinco espigas coletadas de forma aleatória em cada parcela. Massa de cem grãos: levando em consideração a massa, em gramas, de cem grãos de cinco espigas, tomados ao acaso, em cada parcela. Para cada caráter avaliado, com exceção do acamamento, efetuou-se uma análise de variância individual, visando detectar efeitos de genótipos e repetições, e uma análise conjunta considerando todos os anos de cultivo, para detectar os efeitos de genótipos, anos e interação genótipos x anos. Nas análises conjuntas, utilizaram-se como estimativas do desvio padrão residual para genótipos e anos o quadrado médio da interação genótipos x anos e para a interação genótipos x anos o quadrado médio do erro. Empregou-se o teste de Tukey, ao nível de 5%, para comparar as médias dos genótipos para cada um dos caracteres avaliados. Visando estimar o grau de associação entre os caracteres avaliados nos genótipos de trigo, foram calculadas correlações simples entre produção de grãos (PG), altura de plantas (AP), ciclo da emergência ao florescimento (CEF), comprimento da espiga (CE), número de espiguetas por espiga (NEGE), número de grãos por espiga (NGE), número de grãos por espigueta (NGEG) e massa de cem grãos (MCG). Consideraram-se os dados das 80 parcelas, em cada ano de cultivo e empregou-se o teste t, ao nível de 5%, para avaliação da significância do coeficiente de correlação. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na análise de variância conjunta para produção de grãos dos genótipos avaliados nos experimentos instalados em 1999, 2000, 2001 e 2002, os quadrados médios revelaram efeitos significativos (P<0,05) para genótipos e anos e não significativos para a interação genótipos x anos. Na maioria dos genótipos avaliados não houve diferenças no padrão de resposta perante às variações de anos (Tabela 2). Esses resultados concordaram com os obtidos por LOBATO et al. (2005), avaliando linhagens introduzidas do CIMMYT e com SALOMON et al. (2003), avaliando linhagens diaplóides de trigo em condições de solo corrigido e de irrigação por aspersão, respectivamente, em Ribeirão Preto e Monte Alegre do Sul. Devido à ausência de interação genótipos x anos para produção de grãos, os genótipos foram avaliados considerando a média nos quatro anos de cultivo (Tabela 2). Nessas condições L1 (3.096 kg ha -1 ) e L15 (3.075 kg ha -1 ) destacaram-se para produção de grãos, diferindo apenas da cultivar-controle IAC-24 (2.109 kg ha -1 ) e de L2 (2.475 kg ha -1 ), L5 (2.438 kg ha -1 ), L13 (2.477 kg ha -1 ) e L14 (2.449 kg ha -1 ). A L1 também diferiu da L4 (2.517 kg ha -1 ) e da L17 (2.513 kg ha -1 ). Avaliando a adaptabilidade e estabilidade desses mesmos genótipos em diferentes locais do Estado de São Paulo, incluindo Monte Alegre do Sul, AMORIM et al. (2006), considerando apenas os anos de 2000 e 2001, verificou que as linhagens L1 e L11 bem como a cultivar IAC-289 destacaram-se das demais pela alta estabilidade de produção de grãos e ampla adaptabilidade aos diferentes locais considerados, constituindo-se em genótipos de interesse ao programa de melhoramento genético. A L15 também se sobressaiu quanto à produção de grãos, em Monte Alegre do Sul, mas não houve ampla adaptabilidade e alta estabilidade em diferentes locais, conforme AMORIM et al. (2006) A análise de variância conjunta para altura de plantas revelou efeitos significativos (P<0,05) para genótipos e anos, e não significativo para a interação genótipos x anos (Tabela 2). Em todos os genótipos avaliados, observaram-se plantas consideradas de porte semi-anão (77 a 94 cm) concordando com LOBATO et al. (2005) avaliando linhagens mexicanas, em diferentes locais paulistas. Considerando a média dos quatro anos de cultivo, L2 (79 cm), L3 (78 cm), L9 (80 cm) e L16 (77 cm) destacaram-se com plantas de porte reduzido. Por outro lado, L5 (93 cm), L15 (93 cm), L17 (94 cm) e L18 (91 cm) sobressaíram-se por exibir plantas de porte mais alto. Avaliando o comportamento dos genótipos quanto ao acamamento, considerando a média dos quatro anos, a cultivar-controle IAC-289 (4%) e L1 (6%), L10 (5%) e L11 (4%), destacaram-se por mostrar as menores porcentagens de plantas acamadas associadas as plantas com altura intermediária (Tabela 2). Por outro lado L15 (19%) e L17 (25%) apresentaram elevado acamamento e tiveram plantas de porte mais alto, revelando uma tendência dos genótipos mais altos serem mais sensíveis ao acamamento. Entretanto, L13 (25%) e L14 (21%), que também apresentaram elevado acamamento, exibiram altura de plantas intermediárias, mostrando que o acamamento, embora seja influenciado pela altura de plantas, pode sofrer o efeito de outros fatores, como por exemplo, a consistência da palha e condições do ambiente como vento e chuva (SOUSA, 1998). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

126 Desempenho de trigo introduzidos no Estado de São Paulo 407 Tabela 2. Dados médios referentes a produção de grãos, altura de plantas, acamamento, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta dos 20 genótipos de trigo avaliados nos experimentos instalados em Monte Alegre do Sul (SP), de 1999 a 2002 Cultivares e Produção Altura Comprimento Espiguetas/ Grãos/ Grãos/ Acamamento linhagens de grãos de plantas da espiga espiga espiga espigueta kg ha -1 cm % cm nº IAC d 83 f-i 10 7,9 cd 19,6 ab 37,1 c-f 1,89 cd IAC a-d 82 g-j 4 8,4 b-d 18,9 b-d 40,8 a-f 2,15 a-d L a 85 d-g 6 8,6 a-d 19,7 ab 46,5 ab 2,33 a-c L cd 79 i-k 19 8,1 cd 17,9 cd 37,6 c-f 2,08 a-d L a-c 78 jk 11 7,7 d 20,6 a 42,1 a-d 2,04 b-d L b-d 83 f-i 9 8,0 cd 17,3 d 36,3 d-f 2,09 a-d L cd 93 ab 11 8,7 a-c 18,6 b-d 40,9 a-e 2,19 a-d L a-c 87 c-f 11 9,3 a 18,5 b-d 36,4 d-f 1,95 b-d L a-d 88 c-e 9 8,4 b-d 18,6 b-d 39,0 b-f 2,07 b-d L a-c 89 b-d 13 9,1 ab 17,4 cd 40,1 a-f 2,29 a-c L a-d 80 h-k 11 7,7 d 18,8 b-d 47,8 a 2,52 a L a-d 83 f-i 5 8,3 b-d 18,7 b-d 33,5 ef 1,78 d L a-c 83 f-i 4 8,4 b-d 18,5 b-d 32,6 f 1,75 d L a-d 83 f-i 16 8,5 a-d 18,5 a-c 44,3 a-d 2,38 ab L cd 84 e-h 25 8,4 b-d 19,0 a-c 44,3 a-d 2,31 a-c L cd 87 c-f 21 8,4 b-d 19,0 a-c 43,6 a-d 2,28 a-c L ab 93 ab 19 8,7 a-c 18,5 b-d 38,9 b-f 2,09 a-d L a-d 77 k 9 8,3 b-d 18,8 b-d 44,7 a-c 2,36 ab L b-d 94 a 25 8,5 a-d 19,8 ab 36,5 c-f 1,83 d L a-d 91 a-c 11 8,6 a-d 17,4 cd 33,2 e-f 1,90 cd F (Genótipos) 4,44* 22,28* - 7,74* 8,2* 10,51* 12,66* F (Anos) 107,52* 43,56* - 2,05 21,55* 50,61* 38,10* F (GxA) 0,74 0,85-1,11 1,26 0,90 1,14 d.m.s. (Tukey 5%) ,9 1,7 8,3 0,37 C.V. % 19,22 5,36-6,47 5,50 14,60 10,87 Médias seguidas de ao menos uma letra em comum, não diferem pelo teste de Tukey, ao nível de 5%. * Significativo ao nível de 5% pelo teste F. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

127 408 G.B. Biudes et al. Avaliando linhagens de trigo provenientes de cruzamentos entre genótipos introduzidos do CIMMYT e nacionais, CAMARGO et al. (2001) também observaram uma tendência dos genótipos mais altos apresentarem uma porcentagem maior de acamamento, assim como SOUSA (1998) avaliando cultivares de trigo no Rio Grande do Sul. Em ambientes onde há o emprego de irrigação e são utilizadas elevadas doses de adubação nitrogenada é recomendado o uso de genótipos com maior resistência ao acamamento por determinar redução de perda na produção e qualidade de grãos (INSTITUTO AGRONÔMICO, 2002). Os quadrados médios das análises conjuntas da variância para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta e massa de cem grãos, mostraram efeitos significativos de genótipos para todos os caracteres considerados; efeitos de anos significativos para número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga e por espigueta, e efeito da interação genótipos x anos significativo apenas para massa de cem grãos (Tabelas 2 e 3). Para comprimento da espiga, L6 (9,3 cm) destacou-se, considerando a média dos quatro anos de cultivo, não diferindo somente da L1 (8,6 cm), L5 (8,7 cm), L8 (9,1 cm), L12 (8,5 cm), L15 (8,7 cm), L17 (8,5 cm) e L18 (8,6 cm) (Tabela 2). Para número de espiguetas por espiga, a L3 (20,6) se sobressaiu, não diferindo apenas da cultivar-controle IAC-24 (19,6) e da L1 (19,7), L12 (18,5), L13 (19,0), L14 (19,0) e L17 (19,8). L9 destacou-se quanto à fertilidade da espiga (número de grãos por espiga) e número de grãos por espigueta, não diferindo somente da cultivar-controle IAC-289 (40,8) e da L1 (46,5), L3 (42,1), L5 (40,9), L8 (40,1), L12 (44,3), L13 (44,3), L14 (43,6) e L16 (44,7) para número de grãos por espiga e da cultivar-controle IAC-289 (2,15) e da L1 (2,33), L2 (2,08), L4 (2,09), L5 (2,19), L8 (2,29), L12 (2,38), L13 (2,31), L14 (2,28), L15 (2,09) e L16 (2,36) para número de grãos por espigueta. Embora para massa de cem grãos a interação genótipos x anos tenha sido significativa, L15 e L18 sobressaíram-se para esse caráter em todos os anos de cultivo, mantendo seu comportamento mesmo em função das variações dos anos e não diferindo somente da L5 (3,90 g), L7 (4,23 g) e L8 (3,93 g) em 2000; da L5 (3,76 g) e L11 (3,97 g) em 2001 e da L8 (4,21 g) e L11 (4,20 g) em 2002 (Tabela 3). Pela grande estabilidade para massa de cem grãos, L15 e L18 constituem germoplasma de interesse para aumentar esse caráter em programas de melhoramento de trigo. Fontes genéticas para comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga, número de grãos por espiga, número de grãos por espigueta e massa de cem grãos também foram obtidos por CAMARGO et al. (2001) e LOBATO et al. (2005) avaliando genótipos de trigo em solos corrigidos e com irrigação por aspersão. Esses resultados evidenciam a presença de variabilidade genética para tais características ressaltando o potencial genético das linhagens introduzidas do México. Na análise de variância individual para a característica ciclo da emergência ao florescimento, observaram-se efeitos de genótipos significativos (P<0,05), em todos os anos de cultivo (Tabela 3). Quando considerados os quatro anos em conjunto, na análise de variância revelaram-se efeitos significativos para genótipos, anos e interação genótipos x anos. Entretanto, apesar desses resultados indicarem diferença no padrão de resposta dos genótipos decorrentes do ano de avaliação, nos quatro anos de cultivo, L4 e L15 distinguiram-se quanto ao ciclo precoce e L1, L12, L13 e L14 destacaram-se pelo florescimento tardio. A utilização de genótipos precoces pode ser uma alternativa de cultivo visando ao melhor aproveitamento do solo na sucessão de culturas (CAMARGO, 1993). Os coeficientes de variação (CV) obtidos para produção de grãos e também para as demais características foram sempre abaixo de 20%, demonstrando haver pouca influência do erro experimental e, consequentemente, boa precisão nos resultados (Tabelas 2 e 3). As correlações simples entre as características agronômicas avaliadas, com exceção de acamamento, são apresentadas na tabela 4. Para a maioria das correlações obtidas entre as características avaliadas, houve uma tendência dos valores estimados serem de mesma magnitude e sinal ao longo dos anos de cultivo, indicando consistência nas correlações obtidas mesmo considerando diferentes anos. Correlações significativas e positivas entre produção de grãos e altura de plantas, comprimento da espiga, número de espiguetas por espiga e número de grãos por espiga foram detectadas quando se consideraram os ensaios de 1999 e Esses resultados revelaram uma tendência dos genótipos mais produtivos terem plantas de porte semi-anão mais altas, o que também foi verificado por SALOMON et al. (2003). Plantas mais produtivas associaram-se também com aquelas de espigas mais compridas e mais férteis e maior número de espiguetas. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

128 Desempenho de trigo introduzidos no Estado de São Paulo 409 Tabela 3. Dados médios referentes a massa de cem grãos e ciclo da emergência ao florescimento dos 20 genótipos de trigo avaliados nos experimentos em Monte Alegre do Sul (SP), de 1999 a 2002 Cultivares e Massa de cem grãos Ciclo da emergência ao florescimento linhagens Média Média g dias IAC-24 3,05 b-e 3,22 f-g 3,03 fg 3,21 f-j 3,13 73 a-e 73 a-c 70 ab 63 bc 70 IAC-289 3,00 b-e 3,62 c-g 3,10 d-g 3,80 c-f 3,38 75 a-c 72 a-d 71 a 61 cd 70 L1 2,78 b-e 3,62 c-g 3,22 c-g 3,51 e-i 3,28 78 a 73 a-c 71 a 65 ab 72 L2 2,78 b-e 3,44 d-g 3,17 d-g 3,71 c-g 3,27 75 a-c 72 a-d 70 ab 61 cd 70 L3 2,82 b-e 3,42 d-g 3,08 d-g 3,21 f-j 3,13 66 d-h 68 a-f 69 a-c 59 de 65 L4 3,30 bc 3,61 c-g 3,39 b-g 3,55 d-h 3,46 64 h 63 g 64 e 58 e 62 L5 3,16 bc 3,90 a-e 3,76 a-c 3,95 b-e 3,69 69 d-h 71 b-d 69 a-c 61 cd 67 L6 3,01 b-e 3,69 b-f 3,41 b-g 3,99 b-e 3,52 72 b-e 74 ab 70 ab 62 c 69 L7 3,40 b 4,23 a-c 3,62 b-e 3,84 c-e 3,77 70 c-g 70 b-e 68 a-c 62 c 68 L8 3,14 b-d 3,93 a-d 3,54 b-g 4,21 a-c 3,70 70 c-g 71 b-d 70 ab 59 de 67 L9 2,39 d 3,26 e-g 3,01 g 3,11 g-j 2,94 71 b-f 72 a-d 69 a-c 65 ab 69 L10 3,05 b-e 3,86 b-f 3,60 b-f 4,12 b-d 3,66 68 e-h 66 e-g 67 b-d 59 de 65 L11 3,45 b 3,82 b-f 3,97 ab 4,20 a-c 3,86 72 b-e 68 d-f 66 c-e 61 cd 67 L12 2,74 b-e 3,32 d-g 3,02 fg 2,94 ij 3,01 74 a-d 73 a-c 70 ab 66 a 70 L13 2,39 d 3,45 d-g 3,12 d-g 2,94 ij 2,97 76 ab 72 a-d 70 ab 65 ab 70 L14 2,64 c-e 3,02 g 3,05 e-g 3,03 h-j 2,93 75 a-c 76 a 71 a 66 a 72 L15 4,36 a 4,32 ab 4,25 a 4,53 ab 4,36 65 gh 64 fg 65 de 58 e 63 L16 2,44 de 3,01 g 3,07 d-g 2,83 j 2,84 73 a-e 72 a-d 70 ab 65 ab 70 L17 3,21 bc 3,72 b-f 3,65 b-d 3,90 c-e 3,62 70 c-g 71 b-d 69 a-c 62 c 68 L18 4,28 a 4,53 a 4,27 a 4,78 a 4,46 65 gh 69 c-e 69 a-c 59 de 65 F (Repetições) 2,93* 22,63 * 2,49 13,79* - 6,36* 6,36* 1,86 15,68* - F (Genótipos) 14,82* 10,77* 13,02* 23,70* 25,31* 14,01* 12,20* 6,77* 16,83* 12,27* F (Anos) ,59* ,17* F (GxA) ,48* ,54* d.m.s. (Tukey 5%) 0,72 0,65 0,59 0,61 0, C.V. (%) 8,96 6,83 6,56 6,29 8,62 3,02 2,61 2,21 2,15 2,90 Médias seguidas de ao menos uma letra em comum, não diferem pelo teste de Tukey, ao nível de 5%. * Significativo ao nível de 5% pelo teste F. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

129 410 G.B. Biudes et al. Houve ainda uma tendência de genótipos mais produtivos terem os grãos mais pesados e ciclo vegetativo (emergência ao florescimento) mais precoce, em 1999 e 2000 (Tabela 4). Correlações significativas e positivas entre produção de grãos e massa de cem grãos também foram observadas por MORAL et al. (2003), avaliando linhagens de trigo duro introduzidas do CIMMYT, em condições de irrigação, em Gimenells (Espanha) e por SILVA et al. (2005), avaliando genótipos de trigo comum, em Pelotas (Brasil). Em trabalhos publicados em São Paulo, foi observado que os genótipos de trigo mais precoces para florescer, com ciclo vegetativo curto, são também os mais precoces para maturar, ou seja, de ciclo reprodutivo curto (LOBATO, 2006). O mesmo autor obteve associações negativas entre a produção de grãos de trigo e o ciclo vegetativo em condição de irrigação por aspersão. Correlações elevadas e positivas entre produção de grãos com número de grãos por espiga e massa de grãos em populações híbridas de trigo, obtidas por CAMARGO (1999), em condições controladas no telado, concordaram parcialmente com resultados deste trabalho. As correlações apresentadas na tabela 4 revelaram, de uma maneira geral, que os genótipos com grãos mais pesados foram mais produtivos, com plantas mais altas, espigas mais compridas e ciclo precoce aliados aos menores números de espiguetas por espiga e à menor fertilidade da espiga. Tabela 4. Correlações simples entre produção de grãos e outras características agronômicas observadas nos genótipos, avaliados em cada experimento instalado de 1999, 2000, 2001 e 2002 em Monte Alegre do Sul (SP) Características Anos PG AP CEF CE NEGE NGE NGEG AP ,38* , , ,48* CEF ,22* -0,34* ,24* -0, ,08 0, ,12-0, CE ,49* 0,61* 0, ,08 0,42* 0, ,19 0,31* 0, ,65* 0,56* 0, NEGE ,40* 0,31* 0,12 0,53* ,11 0,12 0,23* 0,22* ,01-0,02 0,24* 0, ,28* 0,14 0,43* 0,33* NGE ,32* 0,02 0,34* 0,47* 0,62* ,03 0,02 0,37* 0,37* 0,39* ,14-0,13 0,35* 0,30* 0,37* ,28* -0,05 0,39* 0,37* 0,39* - - NGEG ,17-0,13 0,35* 0,32* 0,25* 0,91* ,01-0,01 0,32* 0,32* 0,07 0,95* ,13-0,13 0,26* 0,27* -0,05 0,91* ,16-0,13 0,20 0,25* -0,06 0,89* - MCG ,34* 0,53* -0,60* 0,23* -0,18-0,40* -0,41* ,22* 0,20-0,50* 0,24* -0,31* -0,43* -0,36* ,13 0,51* -0,39* 0,33* -0,35* -0,39* -0,27* ,03 0,33* -0,74* 0,20-0,46* -0,51* -0,33* PG: produção de grãos (kg ha -1 ); AP: altura de plantas (cm); CEF: ciclo da emergência ao florescimento (dias); CE: comprimento da espiga (cm); NEGE: número de espiguetas por espiga; NGE: número de grãos por espiga; NGEG: número de grãos por espigueta e MCG: massa de cem grãos (g). * significativo, ao nível de 5%, pelo teste t. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

130 Desempenho de trigo introduzidos no Estado de São Paulo 411 Os genótipos mais tardios obtiveram a maior fertilidade, maior número de espiguetas por espiga, porém com grãos mais leves. As espigas mais compridas foram obtidas nas plantas mais altas e obtiveram maior fertilidade e maior número de espiguetas por espigas. 4. CONCLUSÕES 1. L1 e L15 destacaram-se quanto à produção de grãos; em L1, além do ciclo tardio, foram observados alto número de espiguetas por espiga e de grãos por espiga e baixa massa de cem grãos; L15 destacou-se pela precocidade para florescer e elevada massa de cem grãos. 2. L3 e L16 sobressaíram-se pelo porte semianão mais baixo; L6 e L8 pelas espigas compridas; L3 pelo alto número de espiguetas por espiga; L9 pelo grande número de grãos por espiga e por espigueta; e a L18 pelos grãos mais pesados. 3. Em pelo menos dois anos, houve tendência da maior produção de grãos ser obtida em plantas semi-anãs mais altas com ciclo mais curto. Em plantas mais produtivas, observaram-se grãos mais pesados, espigas mais compridas, com maior número de espiguetas e de grãos. AGRADECIMENTOS Ao Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT), pelo fornecimento dos genótipos e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão de bolsa. REFERÊNCIAS AMORIM, E.P.; CAMARGO, C.E.O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P.; PETTINELLI JUNIOR, A.; GALLO, P.B.; AZEVEDO FILHO, J.A. Adaptabilidade e estabilidade de linhagens de trigo no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.65, n.4, p , CAMARGO, C.E.O. Componentes da produção e tolerância à toxicidade de alumínio em populações híbridas de trigo: estimativas de variâncias, herdabilidade e correlações. Ciência Agrotecnologia, Lavras, v.23, n.3, p , CAMARGO, C.E. de O. Trigo. In: FURLANI, A.M.C.; VIEGAS, G.P. (Ed.). O melhoramento de plantas no Instituto Agronômico. Campinas: Instituto Agronômico, cap.12, p CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P. Variedades de trigo para o Estado de São Paulo. Campinas, Instituto Agronômico, p. (Boletim Técnico, 163) CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FERREIRA FILHO, A.W.P.; BARROS, B.C.; ALVES, J.C.V.N.; PETTINELLI JUNIOR, A. Comportamento agronômico de linhagens de trigo no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.60, n.1, p.35-44, CAMARGO, C.E. de O.; FELICIO, J.C.; FREITAS, J.G..; FERREIRA FILHO, A.W.P.; BARROS, B.C.; PETTINELLI JUNIOR, A.; SANTOS, R.R..; KANTHACK, R.A.D.; ROCHA JUNIOR, L. S. Melhoramento do trigo: comportamento de linhagens de origem mexicana no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v. 47, n.1, p.25-41, CONAB. Indicadores de safras da Companhia Nacional de Abastecimento. Disponível em: http// Acesso em 15 de janeiro de INSTITUTO AGRONÔMICO (CAMPINAS). Recomendações da Comissão Técnica de Trigo para ed.atual. Campinas, p. (Boletim Técnico IAC, 196) LOBATO, M.T.V. Desempenho Agronômico de genótipos de trigo em diferentes regiões do Estado de São Paulo f. Tese (Mestrado) Instituto Agronômico, Campinas, LOBATO, M.T.V.; CAMARGO, C.E. de O.; FERREIRA FILHO, A.W.P; BARROS, B.C.; PETTINELI JUNIOR, A.; PEREIRA, J.C.V.N.A.; GALLO, P.B. Desempenho de linhagens de trigo mexicanas, em condição de irrigação por aspersão no Estado de São Paulo. Arquivos do Instituto Biológico, São Paulo, v.72, n.2, p , MEDEIROS, M.C.; SCLHEHUBER, A.M. Produção de grãos e componentes de produção de certas variedades brasileiras de trigo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 6, p , MORAL, L. F. G. del; RHARRABTI, Y.; VILLEGAS, D.; ROYO, C. Evaluation grain yield and its components in durum wheat under Mediterranean conditions: an ontogenic approach. Agronomy Journal, Madison, v. 95, p , SALOMON, M. V.; CAMARGO, C. E. de O; PETTINELLI JUNIOR, A.; AZEVEDO FILHO, J. A. Performance of dihaploid wheat lines obtained via anther culture. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 60, n.1, p.43-50, SILVA, S.A., CARVALHO, F.I.F.; NEDEL, J.L.; CRUZ, P.J.; SILVA, J.A.G., CAETANO, V.R.; HARTWIG, I., SOUSA, C.S. Análise de trilha para os componentes de rendimentos de grãos em trigo. Bragantia, Campinas, v. 64, n. 2, p , SOUSA, C.N.A. O acamamento e a reação de cultivares de trigo recomendadas no Rio Grande do Sul. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 33, n.5, p , 1998 (número especial). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

131 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOSSANIDADE (1 de 19) [23/10/ :42:04 p.m.]

132 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura contendo vitaminas e concentrações de extrato de levedura Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations Inajá Marchizeli Wenzel I ; Antonio Carlos Monteiro II, * ; Gener Tadeu Pereira III I Ex-aluna do Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agropecuária, FCAV/Unesp, Jaboticabal (SP). iawenzel@yahoo.com.br II Departamento de Produção Vegetal, FCAV/Unesp, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, Jaboticabal (SP). montecar@fcav.unesp.br III Departamento de Ciências Exatas, FCAV/Unesp. genertp@fcav.unesp.br RESUMO Para viabilizar a produção massal de fungos entomopatogênicos a serem usados no controle biológico de pragas é importante conhecer as características nutricionais e fisiológicas das espécies e as condições de cultivo que permitam obter bom crescimento com alta esporulação. O presente trabalho objetivou avaliar o desempenho de Lecanicillium lecanii cultivado em meios de cultura contendo diferentes vitaminas e concentrações de extrato de levedura. Cultivaram-se os isolados JAB 02 e JAB 45 em meio salino contendo uma solução de vitaminas (tiamina, biotina, riboflavina, piridoxina, ácido nicotínico, ácido ρ-aminobenzóico) ou em meio contendo cada vitamina separadamente. Em seguida, os mesmos isolados foram cultivados em meios suplementados com as seguintes concentrações de extrato de levedura: 0,0; 0,5%; 1,0%; 2,0%; 3,0% e 5,0%. Avaliou-se o crescimento radial medindo-se, a cada três dias, durante dezoito dias, o diâmetro das colônias. A esporulação foi avaliada no 18.º dia, pela contagem de conídios. O meio de cultura contendo todas as vitaminas e aquele apenas com tiamina proporcionaram maior crescimento dos isolados do fungo, mas reduziram a esporulação de JAB 45. O ácido nicotínico estimulou em 38,5% a esporulação deste isolado, mas não houve diferença significativa (P>0,05) em relação ao controle. O isolado JAB 02 produziu poucos conídios nos tratamentos com vitaminas, mas houve um incremento da (2 de 19) [23/10/ :42:04 p.m.]

133 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations esporulação com a adição de riboflavina, biotina e piridoxina. A suplementação com extrato de levedura, em qualquer concentração, estimulou o crescimento de ambos os isolados e a esporulação de JAB 02, mas não influenciou a produção de conídios por JAB 45, pois não houve diferença significativa (P>0,05) nesta produção, nos meios suplementados com quaisquer concentrações do extrato. A concentração de 1,0% pode ser considerada a mais favorável, pois proporcionou os maiores valores de esporulação usando uma das menores quantidades do suplemento. Palavras-chave: controle biológico, controle de pragas, fisiologia de fungos, fungo entomopatogênico, requisitos nutricionais. ABSTRACT Massal production of entomopathogenic fungi for the biological control of insects should be based on the species' nutritional and physiological characteristics and the conditions that favor high growth and sporulation. The performance of Lecanicillium lecanii on culture media with various vitamin and yeast extract concentrations was assessed. The JAB 02 and JAB 45 isolates were grown on media containing a vitamins solution (thiamin, biotin, riboflavin, pyridoxine, nicotinic acid, ρ-amino benzoic acid) or other containing one vitamin at a time. The same isolates were then cultivated on media supplemented with yeast extract concentrations at 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 and 5.0 %. Mycelia growth was evaluated measuring two colonies diameters, every three days, during the eighteen days incubation period. Sporulation was assessed on the 18 th day, by counting the conidia. The culture media containing the all-vitamins and that containing thiamin only provided greater growth of the fungus isolates but decreased JAB 45 sporulation. Nicotinic acid stimulated JAB 45 sporulation by 38.5% but did not differ (P>0.05) from the control. Little conidial production was observed for JAB 02 isolate on media containing vitamins, but an increased sporulation was observed with the addition of riboflavin, biotin and pyridoxine. Yeast extract stimulated growth of the isolates JAB 02 and JAB 45 and sporulation of JAB 02 at all concentrations but did not affect (P>0.05) conidia production by JAB 45 at any concentration. Concentration of 1.0% led to the highest sporulation values and can, therefore, be considered the most favorable since it represent one of the smaller amounts of supplement used. Key words: biological control, entomopathogenic fungi, nutritional requirements, fungi physiology, pest control. 1. INTRODUÇÃO Lecanicillium lecanii (Zimmerman) Zare and Gams [=Verticillium lecanii (Zimmerman) Viégas] é um patógeno de várias espécies de hospedeiros como afídeos, coccídeos e aleirodídeos. Por atacar cochonilhas de café e citros, pragas importantes de duas culturas de grande expressão no Brasil, o fungo tem amplo potencial de uso no país, mas há necessidade de conhecer as (3 de 19) [23/10/ :42:04 p.m.]

134 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations características nutricionais e fisiológicas de isolados brasileiros, para encontrar meios e condições de cultivo que propiciem bom crescimento com alta esporulação, visando a sua produção em escala comercial. BARBOSA et al. (2002) avaliaram meios de cultura, fontes de carbono, de nitrogênio e relações C:N para o desenvolvimento dos isolados JAB 02 e JAB 45, e a influência do ph, temperatura e fotoperíodo foi estudada por MONTEIRO et al. (2004). WENZEL (2002) verificou que o crescimento e a esporulação desses isolados não foram determinados pelas fontes de fósforo nem estão vinculados às relações C:P e C:N:P do meio. Sugeriu-se que outros fatores nutricionais como vitaminas ou outros nutrientes possam estar envolvidos na produção de conídios por L. lecanii. As vitaminas se destacam como importantes fatores de crescimento, pois atuam como mediadores de reações químicas-chave no metabolismo, fazem parte da constituição de coenzimas e são necessárias na síntese de materiais celulares importantes. Todos os fungos necessitam de vitamina, porém divergem bastante quanto às exigências a elas, podendo diferir no que diz respeito à síntese, quantidade requerida, componentes que constituem etc (GARRAWAY e EVANS, 1984). Dentre as vitaminas exigidas pelos fungos, a tiamina é freqüentemente a mais requerida (Jennings, 1995). A deficiência pode ocorrer em alguns grupos taxonômicos e em fungos de muitos ambientes naturais diferentes. Sua demanda, assim como para outras vitaminas, é influenciada por condições como tempo de incubação, temperatura e composição do meio (GARRAWAY e EVANS, 1984). A biotina pode afetar a reprodução de vários fungos. É requerida por muitas leveduras e fungos filamentosos. Segundo YAMAGUCHI (1974), pode afetar a composição e estrutura das paredes celulares. O requerimento total é em geral menor do que 5,0 µg/l, mas em certos fungos a necessidade pode muitas vezes surpreender (MILTON e ISAAC, 1967). Três isolados de Phialophora asteris tiveram crescimento lento em meio definido ausente em biotina, e a adição de 0,5 mg/ml resultou em marcante estimulação no crescimento, na pigmentação e esporulação (BURGE e ISAAC, 1977). A riboflavina é diretamente formada por muitas leveduras e fungos filamentosos (GARRAWAY e EVANS, 1984), e a piridoxina é menos requerida pelos fungos em relação à biotina e tiamina (JENNINGS, 1995). Outros nutrientes podem ser acrescentados aos meios de cultivo com o objetivo de incrementar o crescimento e a esporulação dos fungos. O extrato de levedura é bastante utilizado por ser excelente fonte de vitaminas do complexo B, nitrogênio, aminoácidos entre outros. Analisando o efeito de difenóis no crescimento de três fungos entomopatogênicos, HSIAO et al. (1992) verificaram que o meio com extrato de levedura favoreceu o crescimento de Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae, sendo menor apenas que o controle e o meio suplementado com difenol. A suplementação do meio de cultivo com extrato de levedura aumentou a produção de conídios e porcentagem de germinação de Nomuraea rileyi (BARROS et al., 1988) promoveu maior esporulação do isolado Passo Fundo do mesmo fungo (BALARDIN e LOCH, 1989) e do fungo Sporothrix insectorum (OLIVEIRA, 2000). Poucos trabalhos na literatura enfocaram as necessidades nutricionais de fungos entomopatogênicos, não sendo encontrada nenhuma informação acerca das necessidades de L. lecanii em vitaminas ou sobre o efeito da suplementação do meio de cultivo do fungo com extrato de levedura. O presente trabalho teve por objetivo avaliar, por meio do crescimento e esporulação, o desempenho de L. lecanii cultivado em meios contendo diferentes vitaminas e concentrações de extrato de levedura. (4 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

135 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations 2. MATERIAL E MÉTODOS Utilizaram-se os isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii, obtidos da cochonilha verde Coccus viridis Green (Hemiptera: Coccidae) coletados em pomares de laranja (Citrus sinensis Osbeck) nos municípios de Ubirajara e São Carlos (SP) respectivamente. Os isolados pertencem à coleção do Laboratório de Microbiologia do Departamento de Produção Vegetal da FCAV/UNESP. O cultivo dos isolados foi realizado em placas de Petri de 12 x 80 mm contendo 15 ml dos meios salinos de Czapeck-Dox (composição por litro: NaNO 3 0,38g, H 3 HPO 4 1,19mL, MgSO 4 7H 2 O 0,50g, KCl 0,50g, FeSO 4 7H 2O - 0,0lg, Maltose 10,00g, Ágar 15,00g) para JAB 02 e meio Mínimo de Pontecorvo (composição por litro: NaNO 3 0,24g, NH 4 H 2 PO 4 2,97g, MgSO 4 7H 2 O 0,52g, KCl 0,52g, FeSO 4 7H 2 O - 0,0lg, ZnSO 4 7H 2 O 0,01g, Glicose 10,00g, Ágar 15,00g) para JAB 45, com ph ajustado para 6,5. A escolha dos meios para cultivo dos isolados, bem como o uso de maltose como fonte de carbono no meio de Czapeck-Dox, foi feita de acordo com o trabalho de Barbosa et al. (2002). Em ambos os meios, modificou-se a fonte de fósforo e usaram-se as relações C:N:P de 60:1:6 para o meio de Czapeck-Dox e de 10:1:2 no meio Mínimo de Pontecorvo, de acordo com o estudo de Wenzel (2002), feito com os mesmos isolados do fungo. As quantidades dos respectivos componentes do meio, necessárias para obter tais relações, foram determinadas por meio de cálculos estequiométricos. Esporos e fragmentos de micélio, obtidos de culturas jovens do fungo, foram transferidos para o centro da placa, com auxílio de uma agulha de níquel-cromo, em ponto previamente marcado. Em seguida, as culturas foram incubadas a 25 0,5 ºC, por 18 dias, em ausência de luz. No primeiro experimento, prepararam-se, individualmente, em água destilada, soluções de cada uma das seguintes vitaminas (PONTECORVO et al., 1953), adicionadas aos meios de cultura nas concentrações finais de: biotina (Merck) 0,002 µg/ml de meio, tiamina (Sigma) 0,5 µg/ml de meio, ácido ρ-aminobenzóico (para) (Carlo Erba) 0,1 µg/ml de meio, riboflavina (Merck) 1 µg/ml de meio, ácido nicotínico (Carlo Erba) 1 µg/ml de meio e piridoxina (Merck) 0,5 µg/ml de meio. Após o preparo, cada solução foi acondicionada em frasco escuro, fervida em banho-maria por 15 minutos e conservada em refrigerador após receber uma gota de clorofórmio. Cada solução de vitamina foi individualmente adicionada ao meio de cultivo, constituindo os tratamentos do experimento. Uma solução contendo todas as vitaminas, usadas nas mesmas concentrações e com mesmo preparo, constituiu outro tratamento. Os meios salinos sem a adição de qualquer vitamina serviram como controle. As soluções de vitaminas foram adicionadas aos meios após sua autoclavação. No segundo ensaio, suplementaram-se os meios salinos com as seguintes concentrações de extrato de levedura (Biobrás): 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 e 5,0%. Para a avaliação do crescimento radial das colônias, em ambos os ensaios, dois diâmetros foram marcados na parte externa do fundo das placas de Petri. Mediram-se esses diâmetros com régua milimétrica graduada, a cada três dias, por 18 dias de incubação. A avaliação da produção de esporos foi realizada no 18.º dia de incubação. Aleatoriamente, escolheram-se três placas (repetições) de cada tratamento. Da região central e periférica de cada colônia retiraram-se, com auxílio de um furador metálico de rolha, dois discos de 8 mm de diâmetro. Os discos foram transferidos individualmente para tubos de ensaio contendo 10 (5 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

136 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations ml de uma mistura (1:1) de solução salina (NaCl a 0,89% p/v) e Tween 80 (0,1% v/v). Após vigorosa agitação em agitador elétrico de tubos, os conídios foram contados em câmara de Neubauer. Com os valores das contagens de conídios obtidos de discos retirados de uma mesma colônia, obteve-se uma média. Com essa média, calculou-se a densidade de conídios por unidade de área (mm 2 ) de disco, e a partir desta, calculou-se a quantidade de conídios produzidos pela área total da colônia, usando-se para isso seu diâmetro no 18.º dia de incubação. A quantidade de conídios obtida para a área total de cada colônia de um mesmo tratamento foi considerada uma repetição do experimento. Os experimentos foram organizados segundo o delineamento inteiramente casualizado e para a execução das análises estatísticas utilizaram-se os programas ESTAT 2.0; SAS 6.0 (1995). Para avaliação do crescimento radial da colônia foram feitas cinco repetições e os dados analisados por meio de regressão linear, seguida de teste de paralelismo (Teste T) e coincidência (Teste F) entre retas (DIXON e MASSEY JR, 1969). Para a esporulação, os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F a 1% de probabilidade e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Por meio do desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre vitaminas e o tempo, verificou-se que o crescimento dos isolados nos meios com as diversas vitaminas, diferiu nos tempos de cultivo (Tabela 1). Concordando com o desdobramento da interação, o teste de Paralelismo e Coincidência entre retas (Figura 1) revelou que a solução com todas as vitaminas (T= -3,07** para JAB 02 e T= -2,93** para JAB 45) e a solução com tiamina (T= -2,05* para JAB 02 e T= -3,72** para JAB 45) proporcionaram melhor desempenho dos isolados no fim dos dezoito dias de cultivo, embora a adição da maior parte das vitaminas separadamente não tenha incrementado o crescimento dos isolados em relação ao controle. (6 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

137 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations (7 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

138 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations (8 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

139 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations A esporulação de JAB 45 foi influenciada pela adição de vitaminas ao meio de cultivo (Tabela 2). No tratamento com tiamina ocorreu redução da esporulação. As demais vitaminas não incrementaram a esporulação de JAB 45, mas com o ácido nicotínico ocorreu um pequeno estímulo, pois nesse tratamento o fungo produziu 38,5% mais conídios que o controle, apesar de não ter sido detectada diferença significativa (P>0,05) em relação a este. Nesse experimento, a esporulação do isolado JAB 02 foi acentuadamente menor que a obtida por JAB 45 nos mesmos tratamentos (Tabela 2). As colônias de JAB 02 cresceram, na média de todos os tratamentos, 4,8 mm a mais que as colônias do isolado JAB 45 no 18.º dia de cultivo, mas com aspecto bastante cotonoso, evidenciando pequena esporulação. Apesar disso, nos tratamentos com riboflavina, biotina e piridoxina se observou um incremento na esporulação de JAB (9 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

140 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations O resultado sugere que o estímulo metabólico da adição de vitaminas foi prioritariamente canalizado para incrementar o crescimento, e que, possivelmente, outro fator nutricional seja necessário para promover a esporulação de JAB 02. Os meios de Czapeck-Dox e Mínimo de Pontecorvo, usados para o cultivo dos isolados, são meios salinos com limitada disponibilidade em nutrientes. Com a adição das vitaminas esperava-se detectar, por meio de um possível incremento no crescimento e na esporulação, a exigência do fungo por algum desses nutrientes, mas isso não ocorreu. A evidência mais clara foi a de que tiamina pode favorecer o crescimento do fungo. Contudo, efeito inverso obteve-se quando a esporulação do isolado JAB 45 foi reduzida em presença dessa vitamina. O mesmo fenômeno ocorreu usando-se a solução com todas as vitaminas, mas, nesse caso, a presença de tiamina na solução certamente foi o fator determinante do resultado. É possível que a tiamina tenha favorecido a ocorrência de reações químicas do metabolismo do fungo que resultaram em melhor exploração dos recursos nutricionais do meio de cultura, promovendo o crescimento, o que pode ter diminuído a disponibilidade de nutrientes para a produção de conídios. Contudo, muitos fungos esporulam quando não há mais nutrientes para o crescimento vegetativo. De acordo com JENNINGS (1995), fungos são frequentemente auxotróficos para tiamina. As exigências em vitaminas e sua ação no metabolismo dos fungos são bastante diversificadas e generalizações são difíceis de serem feitas. O efeito de vitaminas no desempenho de outros fungos foi investigado por alguns autores, mas os resultados são diversos e por vezes discrepantes. GREGHI (1987) observou que a adição de solução de vitaminas ao meio de cultivo incrementou a produção de conídios pelo isolado E9 de M. anisopliae. CAMERON (1966) verificou que espécies do gênero Phytophthora cresceram melhor em meio contendo tiamina, mas reduziram o crescimento quando o ácido nicotínico foi colocado com esta vitamina. Segundo BARNETT e AYERS (1981), o isolado CS-1 de Sporidesmiun sclerotivorum não cresceu em meio com ausência de tiamina, pois há necessidade absoluta dessa vitamina para o crescimento do fungo. A adição de biotina com tiamina incrementou o crescimento, indicando uma deficiência parcial dessa vitamina. Os resultados contidos neste trabalho estão congruentes com os obtidos por esses autores, pois a presença de tiamina no meio de cultivo incrementou o crescimento de ambos os isolados de L. lecanii. Entretanto, SILVA e MELO (1999) verificaram que a adição de tiamina ao meio sintético resultou em menor crescimento de Alternaria alternata do que o obtido com biotina e piridoxina, mas favoreceu a esporulação do fungo. Em nossos ensaios, a presença de tiamina reduziu a esporulação de JAB 45. De acordo com LI e HOLDON (1995), o crescimento e a esporulação dos isolados EF 25 e EF 55 de M. anisopliae não foram incrementados pela adição de várias vitaminas, entre as quais a tiamina. A presença de piridoxina reduziu significativamente o crescimento de EF 25 e a esporulação desse isolado e de EF 55, enquanto biotina e riboflavina reduziram a esporulação de EF 55. O crescimento dos isolados de L. lecanii avaliados neste trabalho não foi afetado pela presença de piridoxina, biotina e riboflavina, mas houve um incremento na esporulação de JAB 02 em presença dessas vitaminas. O efeito da suplementação do meio de cultivo com as diferentes concentrações de extrato de levedura, no crescimento radial do isolado JAB 02, pode ser mais bem analisado por meio do (10 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

141 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre o extrato e o tempo. A análise do desdobramento dessa interação revelou que já na primeira medição (três dias), houve efeito da suplementação, pois no meio isento de extrato de levedura o crescimento do isolado foi menor (Tabela 3). Esse resultado foi ratificado pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas que mostrou maior desenvolvimento do isolado nas concentrações de 0,5 (T= -5,15**), 1,0 (T= -6,19**), 2,0 (T= -8,97**), 3,0 (T= -7,90**) e 5,0 % (T= -9,10**) de extrato de levedura quando comparados com a testemunha. Entretanto, quando os crescimentos obtidos nessas concentrações foram comparados dois a dois pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas verificou-se que o crescimento do isolado JAB 02 foi mais efetivo com a adição de 5% de extrato de levedura (Figura 2). (11 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

142 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations (12 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

143 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations O crescimento do isolado JAB 45 foi influenciado (P<0,05) pela suplementação do meio de cultivo com as diferentes concentrações de extrato de levedura, e a análise do desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre o extrato e o tempo permitiu verificar que a partir do 9.º dia, a suplementação estimulou o crescimento do isolado (Tabela 3). Esse resultado foi confirmado pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas quando se constatou melhor desempenho do isolado nas concentrações de 0,5 (T= -9,13**), 1,0 (T= -14,31**), 2,0 (T= - 14,33**), 3,0 (T= -14,18**) e 5,0 % (T= -14,58**), ao ser comparado à testemunha. Quando os crescimentos obtidos nessas concentrações foram comparados dois a dois, verificouse que 5,0% foi mais favorável ao desenvolvimento desse isolado (Figura 2). A suplementação com as diferentes concentrações de extrato de levedura teve efeito significativo apenas na esporulação do isolado JAB 02 (Tabela 4), estimulando a produção de conídios. Não houve diferença entre as concentrações de 0,5 e 2,0%, mas pode se destacar a concentração de 1,0% que propiciou a melhor esporulação (14,87 x 10 5 conídios), utilizando uma das menores quantidades do suplemento. A suplementação com o extrato de levedura afetou a esporulação do fungo de modo diverso do observado para a adição de vitaminas. (13 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

144 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations Quando se consideraram todos os tratamentos com o extrato de levedura, os crescimentos médios das colônias de ambos os isolados, no 18.º dia de incubação, foram bastante semelhantes (35,82 mm para JAB 02 e 36,05 mm para JAB 45). Para JAB 02 verificaram-se maiores valores de esporulação do que em JAB 45, diferentemente do que ocorreu no experimento com vitaminas. O extrato de levedura incrementou o crescimento de ambos os isolados e a esporulação de JAB 02. Esses resultados se assemelham aos obtidos por outros autores. Estudando a produção em larga escala de Hirsutella thompsonii, em cultura submersa, MCCOY et al. (1972) obtiveram melhor desempenho na presença do extrato de levedura em relação a peptona, ambos utilizados em concentrações iguais. Também verificaram aumento na produção quando a concentração do extrato de levedura passou para 5mg/mL, mas em concentração maior, o (14 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

145 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations extrato teve efeito inibitório. DEVI (1994) verificou que a adição de 1,0% do extrato de levedura ao meio de cultura com sorgo moído aumentou acentuadamente a esporulação de N. rileyi. MONTEIRO (1988) obteve maior crescimento e esporulação de B. bassiana, e ainda maior esporulação de M. anisopliae e Paecilomyces marquandii, em meio contendo extrato de levedura. ROMBACH et al. (1988) observaram que o maior número de conídios/mg de micélio seco de B. bassiana foi produzido no meio com concentração de 0,75% de extrato de levedura. BARROS et al. (1988) verificaram que o meio contendo este extrato foi o que induziu maior porcentagem de germinação de conídios de três linhagens de N. rileyi, em comparação a outros meios testados. OLIVEIRA (2000) obteve aumento significativo na esporulação do fungo S. insectorum suplementando o meio com o mesmo extrato na concentração de 0,5%. KAMP e BIDOCHKA (2002) observaram que V. lecanii produziu maior quantidade de conídios em meio de peptona-agar-extrato de levedura. O incremento no crescimento dos isolados e o fato de JAB 02 ter produzido mais conídios em presença de extrato de levedura, sugere que algum fator nutricional presente neste substrato seja necessário para promover o crescimento e a esporulação do fungo. O extrato de levedura, excelente fonte de vitaminas do complexo B e outros fatores para o crescimento e a esporulação dos fungos (Barnes et al., 1975), é usado como fonte de nitrogênio para o crescimento de fungos (KULKARNI e NIELSEN, 1986) e contém aminoácidos, peptídeos, vitaminas e carboidratos solúveis em água (SIKYTA, 1983). Provavelmente, a utilização de alguns destes nutrientes ou o seu conjunto pelo fungo, foi responsável pelo incremento obtido no crescimento e na produção de conídios. Pelos resultados, verifica-se que a adição de vitaminas não contribuiu para incrementar a esporulação, mas a suplementação do meio de cultivo com baixa concentração de extrato de levedura (1,0%) pode favorecer o crescimento e a esporulação de L. lecanii. A produção comercial do fungo em larga escala deve ser feita empregando-se substratos de baixo custo e fácil obtenção, geralmente grãos ou resíduos agroindustriais. Alguns desses substratos podem necessitar de suplementação com nutrientes importantes para o crescimento e a esporulação do fungo. Para a utilização no controle biológico é importante que a produção massal resulte na maior quantidade possível de conídios, que são as unidades infectivas mais adequadas para a formulação de bioprodutos e o desenvolvimento da doença em insetos. Desse modo, o uso de baixa concentração de extrato de levedura é um aspecto interessante a ser considerado, pois permitiria incrementar a produção de conídios, sem onerar demasiadamente os custos de produção. Os isolados do fungo possuem algumas diferenças nas respostas à adição dos nutrientes ao meio de cultivo. Provavelmente, essas diferenças se devem à variabilidade genética entre os isolados. 4. CONCLUSÕES 1. A adição ao meio de cultura da solução de tiamina e solução com todas as vitaminas favorece o crescimento dos isolados, mas reduz a produção de conídios por JAB A adição das soluções de riboflavina, biotina e piridoxina incrementam a esporulação de JAB 02 e a de ácido nicotínico estimula a produção de conídios por JAB A suplementação do meio com extrato de levedura promove o crescimento de ambos os (15 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

146 Bragantia - Performance of Lecanicillium lecaniion culture media containing vitamins and yeast extract concentrations isolados e a esporulação de JAB 02, mas não tem efeito na produção de conídios pelo isolado JAB 45. A concentração de 1% é a mais favorável para suplementar o meio de cultivo. AGRADECIMENTOS À Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (CAPES) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP nº 00/ ) pela concessão de bolsa de mestrado à primeira autora. REFERÊNCIAS BALARDIN, R.S.; LOCH, L.C. Meios de cultura semi-sintéticos para a produção massal do fungo Nomuraea rileyi. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 24, n.3, p , [ Links ] BARBOSA, C.C.; MONTEIRO, A.C.; CORREIA. A. do C.B.; PEREIRA, G.T. Crescimento e esporulação de isolados de Verticillium lecanii sob diferentes condições nutricionais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 37, n. 6, p , [ Links ] BARNES, G.L.; BOETHEL, D.J.; EIKENBARY, R.D.; CRISWELL, J.T.; GENTRY, C.R. Growth and sporulation of Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana on media containing various peptone sources. Journal of Invertebrate Pathology, Orlando, v. 25, p , [ Links ] BARNETT, E.A.; AYERS, W.A. Nutricional and environmental factors affecting growth and sporulation of Sporisdesmium sclerotivorum. Canadian Journal of Microbiology, Ottawa, v. 27, p , [ Links ] BARROS, N.M.; RICARDO, K.R.; FACCHIN, I. Estudo do crescimento e germinação conidial de linhagens do fungo Nomuraea rileyi em diferentes substratos. Revista do Centro de Ciências Rurais, Santa Maria, v. 18, n. 2, p , [ Links ] BURGE, M.N.; ISAAC, I. Growth responses to biotin by Phialophora asteris. Transactions of the British Mycological Society, Cambridge, v. 68, p , [ Links ] CAMERON, H.R. Viability in the genus Phytophthora. II. Effects of vitamins on growth. Phytopathology, Saint Paul, v. 56, p , [ Links ] DEVI, P.S.V. Conidia production of the entomopathogenic fungus Nomuraea rileyi and its evaluation for control of Spodoptera litura (Fab.) on Ricinus communis. Journal of (16 de 19) [23/10/ :42:05 p.m.]

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149 Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura 413 FISIOLOGIA VEGETAL DESEMPENHO DE LECANICILLIUM LECANII EM MEIOS DE CULTURA CONTENDO VITAMINAS E CONCENTRAÇÕES DE EXTRATO DE LEVEDURA ( 1 ) INAJÁ MARCHIZELI WENZEL( 2 ); ANTONIO CARLOS MONTEIRO ( 3* ); GENER TADEU PEREIRA ( 4 ) RESUMO Para viabilizar a produção massal de fungos entomopatogênicos a serem usados no controle biológico de pragas é importante conhecer as características nutricionais e fisiológicas das espécies e as condições de cultivo que permitam obter bom crescimento com alta esporulação. O presente trabalho objetivou avaliar o desempenho de Lecanicillium lecanii cultivado em meios de cultura contendo diferentes vitaminas e concentrações de extrato de levedura. Cultivaram-se os isolados JAB 02 e JAB 45 em meio salino contendo uma solução de vitaminas (tiamina, biotina, riboflavina, piridoxina, ácido nicotínico, ácido ρ-aminobenzóico) ou em meio contendo cada vitamina separadamente. Em seguida, os mesmos isolados foram cultivados em meios suplementados com as seguintes concentrações de extrato de levedura: 0,0; 0,5%; 1,0%; 2,0%; 3,0% e 5,0%. Avaliou-se o crescimento radial medindo-se, a cada três dias, durante dezoito dias, o diâmetro das colônias. A esporulação foi avaliada no 18. dia, pela contagem de conídios. O meio de cultura contendo todas as vitaminas e aquele apenas com tiamina proporcionaram maior crescimento dos isolados do fungo, mas reduziram a esporulação de JAB 45. O ácido nicotínico estimulou em 38,5% a esporulação deste isolado, mas não houve diferença significativa (P>0,05) em relação ao controle. O isolado JAB 02 produziu poucos conídios nos tratamentos com vitaminas, mas houve um incremento da esporulação com a adição de riboflavina, biotina e piridoxina. A suplementação com extrato de levedura, em qualquer concentração, estimulou o crescimento de ambos os isolados e a esporulação de JAB 02, mas não influenciou a produção de conídios por JAB 45, pois não houve diferença significativa (P>0,05) nesta produção, nos meios suplementados com quaisquer concentrações do extrato. A concentração de 1,0% pode ser considerada a mais favorável, pois proporcionou os maiores valores de esporulação usando uma das menores quantidades do suplemento. Palavras-chave: controle biológico, controle de pragas, fisiologia de fungos, fungo entomopatogênico, requisitos nutricionais. ( 1 ) Recebido para publicação em 5 de maio de 2005 e aceito em 13 de fevereiro de ( 2 ) Ex-aluna do Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agropecuária, FCAV/Unesp, Jaboticabal (SP). iawenzel@yahoo.com.br ( 3 ) Departamento de Produção Vegetal, FCAV/Unesp, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, Jaboticabal (SP). montecar@fcav.unesp.br (*) autor correspondente. ( 4 ) Departamento de Ciências Exatas, FCAV/Unesp. genertp@fcav.unesp.br Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

150 414 I.M. Wenzel et al. ABSTRACT PERFORMANCE OF LECANICILLIUM LECANII ON CULTURE MEDIA CONTAINING VITAMINS AND YEAST EXTRACT CONCENTRATIONS Massal production of entomopathogenic fungi for the biological control of insects should be based on the species nutritional and physiological characteristics and the conditions that favor high growth and sporulation. The performance of Lecanicillium lecanii on culture media with various vitamin and yeast extract concentrations was assessed. The JAB 02 and JAB 45 isolates were grown on media containing a vitamins solution (thiamin, biotin, riboflavin, pyridoxine, nicotinic acid, ρ-amino benzoic acid) or other containing one vitamin at a time. The same isolates were then cultivated on media supplemented with yeast extract concentrations at 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 and 5.0 %. Mycelia growth was evaluated measuring two colonies diameters, every three days, during the eighteen days incubation period. Sporulation was assessed on the 18 th day, by counting the conidia. The culture media containing the all-vitamins and that containing thiamin only provided greater growth of the fungus isolates but decreased JAB 45 sporulation. Nicotinic acid stimulated JAB 45 sporulation by 38.5% but did not differ (P>0.05) from the control. Little conidial production was observed for JAB 02 isolate on media containing vitamins, but an increased sporulation was observed with the addition of riboflavin, biotin and pyridoxine. Yeast extract stimulated growth of the isolates JAB 02 and JAB 45 and sporulation of JAB 02 at all concentrations but did not affect (P>0.05) conidia production by JAB 45 at any concentration. Concentration of 1.0% led to the highest sporulation values and can, therefore, be considered the most favorable since it represent one of the smaller amounts of supplement used. Key words: biological control, entomopathogenic fungi, nutritional requirements, fungi physiology, pest control. 1. INTRODUÇÃO Lecanicillium lecanii (Zimmerman) Zare and Gams [=Verticillium lecanii (Zimmerman) Viégas] é um patógeno de várias espécies de hospedeiros como afídeos, coccídeos e aleirodídeos. Por atacar cochonilhas de café e citros, pragas importantes de duas culturas de grande expressão no Brasil, o fungo tem amplo potencial de uso no país, mas há necessidade de conhecer as características nutricionais e fisiológicas de isolados brasileiros, para encontrar meios e condições de cultivo que propiciem bom crescimento com alta esporulação, visando a sua produção em escala comercial. BARBOSA et al. (2002) avaliaram meios de cultura, fontes de carbono, de nitrogênio e relações C:N para o desenvolvimento dos isolados JAB 02 e JAB 45, e a influência do ph, temperatura e fotoperíodo foi estudada por MONTEIRO et al. (2004). WENZEL (2002) verificou que o crescimento e a esporulação desses isolados não foram determinados pelas fontes de fósforo nem estão vinculados às relações C:P e C:N:P do meio. Sugeriu-se que outros fatores nutricionais como vitaminas ou outros nutrientes possam estar envolvidos na produção de conídios por L. lecanii. As vitaminas se destacam como importantes fatores de crescimento, pois atuam como mediadores de reações químicas-chave no metabolismo, fazem parte da constituição de coenzimas e são necessárias na síntese de materiais celulares importantes. Todos os fungos necessitam de vitamina, porém divergem bastante quanto às exigências a elas, podendo diferir no que diz respeito à síntese, quantidade requerida, componentes que constituem etc (GARRAWAY e EVANS, 1984). Dentre as vitaminas exigidas pelos fungos, a tiamina é freqüentemente a mais requerida (JENNINGS, 1995). A deficiência pode ocorrer em alguns grupos taxonômicos e em fungos de muitos ambientes naturais diferentes. Sua demanda, assim como para outras vitaminas, é influenciada por condições como tempo de incubação, temperatura e composição do meio (GARRAWAY e EVANS, 1984). A biotina pode afetar a reprodução de vários fungos. É requerida por muitas leveduras e fungos filamentosos. Segundo YAMAGUCHI (1974), pode afetar a composição e estrutura das paredes celulares. O requerimento total é em geral menor do que 5,0 µg/l, mas em certos fungos a necessidade pode muitas vezes surpreender (MILTON e ISAAC, 1967). Três isolados de Phialophora asteris tiveram crescimento lento em meio definido ausente em biotina, e a adição de 0,5 µg/ml resultou em marcante estimulação no crescimento, na pigmentação e esporulação (BURGE e ISAAC, 1977). A riboflavina é diretamente formada por muitas leveduras e fungos filamentosos (GARRAWAY e EVANS, 1984), e a piridoxina é menos requerida pelos fungos em relação à biotina e tiamina (JENNINGS, 1995). Outros nutrientes podem ser acrescentados aos meios de cultivo com o objetivo de incrementar o crescimento e a esporulação dos fungos. O extrato de levedura é bastante utilizado por ser excelente fonte de Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

151 Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura 415 vitaminas do complexo B, nitrogênio, aminoácidos entre outros. Analisando o efeito de difenóis no crescimento de três fungos entomopatogênicos, HSIAO et al. (1992) verificaram que o meio com extrato de levedura favoreceu o crescimento de Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae, sendo menor apenas que o controle e o meio suplementado com difenol. A suplementação do meio de cultivo com extrato de levedura aumentou a produção de conídios e porcentagem de germinação de Nomuraea rileyi (BARROS et al., 1988) promoveu maior esporulação do isolado Passo Fundo do mesmo fungo (BALARDIN e LOCH, 1989) e do fungo Sporothrix insectorum (OLIVEIRA, 2000). Poucos trabalhos na literatura enfocaram as necessidades nutricionais de fungos entomopatogênicos, não sendo encontrada nenhuma informação acerca das necessidades de L. lecanii em vitaminas ou sobre o efeito da suplementação do meio de cultivo do fungo com extrato de levedura. O presente trabalho teve por objetivo avaliar, por meio do crescimento e esporulação, o desempenho de L. lecanii cultivado em meios contendo diferentes vitaminas e concentrações de extrato de levedura. 2. MATERIAL E MÉTODOS Utilizaram-se os isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii, obtidos da cochonilha verde Coccus viridis Green (Hemiptera: Coccidae) coletados em pomares de laranja (Citrus sinensis Osbeck) nos municípios de Ubirajara e São Carlos (SP) respectivamente. Os isolados pertencem à coleção do Laboratório de Microbiologia do Departamento de Produção Vegetal da FCAV/UNESP. O cultivo dos isolados foi realizado em placas de Petri de 12 x 80 mm contendo 15 ml dos meios salinos de Czapeck-Dox (composição por litro: NaNO 3 0,38g, H 3 HPO 4 1,19mL, MgSO 4 7H 2 O 0,50g, KCl 0,50g, FeSO 4 7H 2 O - 0,0lg, Maltose 10,00g, Ágar 15,00g) para JAB 02 e meio Mínimo de Pontecorvo (composição por litro: NaNO 3 0,24g, NH 4 H 2 PO 4 2,97g, MgSO 4 7H 2 O 0,52g, KCl 0,52g, FeSO 4 7H 2 O - 0,0lg, ZnSO 4 7H 2 O 0,01g, Glicose 10,00g, Ágar 15,00g) para JAB 45, com ph ajustado para 6,5. A escolha dos meios para cultivo dos isolados, bem como o uso de maltose como fonte de carbono no meio de Czapeck-Dox, foi feita de acordo com o trabalho de BARBOSA et al. (2002). Em ambos os meios, modificou-se a fonte de fósforo e usaram-se as relações C:N:P de 60:1:6 para o meio de Czapeck-Dox e de 10:1:2 no meio Mínimo de Pontecorvo, de acordo com o estudo de WENZEL (2002), feito com os mesmos isolados do fungo. As quantidades dos respectivos componentes do meio, necessárias para obter tais relações, foram determinadas por meio de cálculos estequiométricos. Esporos e fragmentos de micélio, obtidos de culturas jovens do fungo, foram transferidos para o centro da placa, com auxílio de uma agulha de níquel-cromo, em ponto previamente marcado. Em seguida, as culturas foram incubadas a 25 0,5 C, por 18 dias, em ausência de luz. No primeiro experimento, prepararam-se, individualmente, em água destilada, soluções de cada uma das seguintes vitaminas (PONTECORVO et al., 1953), adicionadas aos meios de cultura nas concentrações finais de: biotina (Merck) 0,002 µg/ml de meio, tiamina (Sigma) 0,5 µg/ml de meio, ácido ρ- aminobenzóico (para) (Carlo Erba) 0,1 µg/ml de meio, riboflavina (Merck) 1 µg/ml de meio, ácido nicotínico (Carlo Erba) 1 µg/ml de meio e piridoxina (Merck) 0,5 µg/ml de meio. Após o preparo, cada solução foi acondicionada em frasco escuro, fervida em banho-maria por 15 minutos e conservada em refrigerador após receber uma gota de clorofórmio. Cada solução de vitamina foi individualmente adicionada ao meio de cultivo, constituindo os tratamentos do experimento. Uma solução contendo todas as vitaminas, usadas nas mesmas concentrações e com mesmo preparo, constituiu outro tratamento. Os meios salinos sem a adição de qualquer vitamina serviram como controle. As soluções de vitaminas foram adicionadas aos meios após sua autoclavação. No segundo ensaio, suplementaram-se os meios salinos com as seguintes concentrações de extrato de levedura (Biobrás): 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 e 5,0%. Para a avaliação do crescimento radial das colônias, em ambos os ensaios, dois diâmetros foram marcados na parte externa do fundo das placas de Petri. Mediram-se esses diâmetros com régua milimétrica graduada, a cada três dias, por 18 dias de incubação. A avaliação da produção de esporos foi realizada no 18. dia de incubação. Aleatoriamente, escolheram-se três placas (repetições) de cada tratamento. Da região central e periférica de cada colônia retiraram-se, com auxílio de um furador metálico de rolha, dois discos de 8 mm de diâmetro. Os discos foram transferidos individualmente para tubos de ensaio contendo 10 ml de uma mistura (1:1) de solução salina (NaCl a 0,89% p/v) e Tween 80 (0,1% v/v). Após vigorosa agitação em agitador elétrico de tubos, os conídios foram contados em câmara de Neubauer. Com os valores das contagens de conídios obtidos de discos retirados de uma mesma colônia, obteve-se uma média. Com essa média, calculou-se a densidade de conídios por unidade de área (mm 2 ) de disco, e a partir desta, calculou-se a quantidade de conídios produzidos pela área total da colônia, usando-se para isso seu diâmetro no 18. dia de incubação. A quantidade de conídios obtida para a área total de cada colônia de um mesmo tratamento foi considerada uma repetição do experimento. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

152 416 I.M. Wenzel et al. Os experimentos foram organizados segundo o delineamento inteiramente casualizado e para a execução das análises estatísticas utilizaram-se os programas ESTAT 2.0; SAS 6.0 (1995). Para avaliação do crescimento radial da colônia foram feitas cinco repetições e os dados analisados por meio de regressão linear, seguida de teste de paralelismo (Teste T) e coincidência (Teste F) entre retas (DIXON e MASSEY JR, 1969). Para a esporulação, os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F a 1% de probabilidade e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Por meio do desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre vitaminas e o tempo, verificou-se que o crescimento dos isolados nos meios com as diversas vitaminas, diferiu nos tempos de cultivo (Tabela 1). Concordando com o desdobramento da interação, o teste de Paralelismo e Coincidência entre retas (Figura 1) revelou que a solução com todas as vitaminas (T= -3,07** para JAB 02 e T= -2,93** para JAB 45) e a solução com tiamina (T= -2,05* para JAB 02 e T= -3,72** para JAB 45) proporcionaram melhor desempenho dos isolados no fim dos dezoito dias de cultivo, embora a adição da maior parte das vitaminas separadamente não tenha incrementado o crescimento dos isolados em relação ao controle. A esporulação de JAB 45 foi influenciada pela adição de vitaminas ao meio de cultivo (Tabela 2). No tratamento com tiamina ocorreu redução da esporulação. As demais vitaminas não incrementaram a esporulação de JAB 45, mas com o ácido nicotínico ocorreu um pequeno estímulo, pois nesse tratamento o fungo produziu 38,5% mais conídios que o controle, apesar de não ter sido detectada diferença significativa (P>0,05) em relação a este. Nesse experimento, a esporulação do isolado JAB 02 foi acentuadamente menor que a obtida por JAB 45 nos mesmos tratamentos (Tabela 2). As colônias de JAB 02 cresceram, na média de todos os tratamentos, 4,8 mm a mais que as colônias do isolado JAB 45 no 18. dia de cultivo, mas com aspecto bastante cotonoso, evidenciando pequena esporulação. Apesar disso, nos tratamentos com riboflavina, biotina e piridoxina se observou um incremento na esporulação de JAB 02. Tabela 1. Valores do crescimento radial médio (mm) no desdobramento dos graus de liberdade da interação dos isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii, pelo tempo, em meio de cultura contendo diferentes vitaminas. T= 25 ± 0,5 C e em ausência de luz Vitamina Dias de cultivo JAB 02 ( 1 ) Biotina 5,7 a 12,9 a 19,3 a 26,6 a 31,4 a 37,1 b Tiamina 6,7 a 14,1 a 20,7 a 27,4 a 33,3 a 40,1 a Ácido ρ-aminobenzóico 6,2 a 12,1 a 18,7 a 24.6 a 29,9 a 34,7 b Piridoxina 5,7 a 12,0 a 17,7 a 26,0 a 30,6 a 35,7 b Riboflavina 6,6 a 13,6 a 19,9 a 26,0 a 30,1 a 36,0 b Ácido nicotínico 6,1 a 11,7 a 17,6 a 23,5 a 27,7 b 32,9 bc Todas as vitaminas 6,2 a 14,0 a 21,1 a 27,7 a 34,1 a 40,8 a Ausência de vitaminas 5,5 a 12,6 a 17,9 a 24,0 a 29,1 a 33,9 b JAB 45 ( 2 ) Biotina 6,7 a 12,7 a 18,1 a 23,1 a 27,4 a 32,0 b Tiamina 7,6 a 13,1 a 18,9 a 24,9 a 30,0 a 35,2 a Ácido ρ-aminobenzóico 7,0 a 12,4 a 17,0 a 22,0 b 6,5 b 30,6 b Piridoxina 7,2 a 12,2 a 17,4 a 22,4 a 6,3 b 30,6 b Riboflavina 7,8 a 11,3 a 16,0 b 20,8 b 4,8 b 29,2 b Ácido nicotínico 7,4 a 12,1 a 16,8 a 21,4 b 5,8 b 30,1 b Todas as vitaminas 8,2 a 13,3 a 19,4 a 24,7 a 9,9 a 35,3 a Ausência de vitaminas 7,5 a 12,2 a 17,1 a 21,3 b 5,5 b 30,0 b ( 1 ) Cultivado em meio de Czapeck-Dox, contendo maltose como fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio, H 3 HPO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 60:1:6. ( 2 ) Cultivado em meio Mínimo de Pontecorvo, contendo glicose como fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio; NH 4 H 2 PO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 10:1:2. Médias seguidas de pelo menos uma letra em comum, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

153 Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura 417 Diâmetro das colônias (mm) Diâmetro das colônias (mm) JAB 02 y=0, ,881t 0,94** JAB 45 Tempo de incubação (dias) Tempo de incubação (dias) Equação da Reta R 2 y= 0, ,093t 0,99** y=0, ,202t 0,99** y=0, ,921t 0,97** r y=-0, ,039t 0,98** y=1, ,929t 0,97** y=1, ,789t 0,99** y=0, ,282t 0,99** Equação da Reta R 2 y= 2, ,672t 0,98** y=2, ,854t 0,99** y=2, ,574t 0,99** r y=-2, ,564t 0,94** y=3, ,450t 0,99** y=3, ,516t 0,98** y=2, ,815t 0,99** y=3, ,491t 0,99** Figura 1. Crescimento de Lecanicillium lecanii cultivado por dezoito dias a 25 ± 0,5 C e em ausência de luz, em meios contendo diferentes vitaminas [Biotina ( ); Tiamina ( ); Ácido ρ-aminobenzóico ( ); Piridoxina (x); Riboflavina (-); Ácido Nicotínico ( ); Todas as vitaminas ( ); Ausência de vitaminas ( )]. ** significativo a 1% de probabilidade. O resultado sugere que o estímulo metabólico da adição de vitaminas foi prioritariamente canalizado para incrementar o crescimento, e que, possivelmente, outro fator nutricional seja necessário para promover a esporulação de JAB 02. Os meios de Czapeck-Dox e Mínimo de Pontecorvo, usados para o cultivo dos isolados, são meios salinos com limitada disponibilidade em nutrientes. Com a adição das vitaminas esperava-se detectar, por meio de um possível incremento no crescimento e na esporulação, a exigência do fungo por algum desses nutrientes, mas isso não ocorreu. A evidência mais clara foi a de que tiamina pode favorecer o crescimento do fungo. Contudo, efeito inverso obteve-se quando a esporulação do isolado JAB 45 foi reduzida em presença dessa vitamina. O mesmo fenômeno ocorreu usando-se a solução com todas as vitaminas, mas, nesse caso, a presença de tiamina na solução certamente foi o fator determinante do resultado. É possível que a tiamina tenha favorecido a ocorrência de reações químicas do Tabela 2. Esporulação dos isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii após cultivo, por 18 dias, a 25 ± 0,5 C e em ausência de luz, em meio contendo diferentes vitaminas Vitamina n. de conídios x 10 5 ( 1 ) JAB 02 ( 2 ) JAB 45 ( 3 ) Ausência de vitamina 0,07 c 16,87 ab Ácido nicotínico 0,70 bc 23,37 a Piridoxina 1,16 ab 15,47 abc Biotina 1,16 ab 15,40 abc Riboflavina 1,77 a 11,03 bc Ácido ρ-aminobenzóico 0,70 bc 10,73 bc Todas as vitaminas 0,97 abc 11,43 bc Tiamina 0,63 bc 8,53 c Teste F 7,12** 8,16** C.V. (%) 36,05 20,29 ( 1 ) Valores calculados para a área total da colônia. ( 2 ) Cultivado em meio de Czapeck-Dox, contendo maltose com fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio; H 3 HPO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 60:1:6. ( 3 ) Cultivado em meio Mínimo de Pontecorvo, contendo glicose como fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio; NH 4 H 2 PO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 10:1:2. Médias seguidas de pelo menos uma letra em comum, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. ** significativo a 1% de probabilidade pelo teste F. C.V. Coeficiente de Variação. metabolismo do fungo que resultaram em melhor exploração dos recursos nutricionais do meio de cultura, promovendo o crescimento, o que pode ter diminuído a disponibilidade de nutrientes para a produção de conídios. Contudo, muitos fungos esporulam quando não há mais nutrientes para o crescimento vegetativo. De acordo com JENNINGS (1995), fungos são frequentemente auxotróficos para tiamina. As exigências em vitaminas e sua ação no metabolismo dos fungos são bastante diversificadas e generalizações são difíceis de serem feitas. O efeito de vitaminas no desempenho de outros fungos foi investigado por alguns autores, mas os resultados são diversos e por vezes discrepantes. GREGHI (1987) observou que a adição de solução de vitaminas ao meio de cultivo incrementou a produção de conídios pelo isolado E9 de M. anisopliae. CAMERON (1966) verificou que espécies do gênero Phytophthora cresceram melhor em meio contendo tiamina, mas reduziram o crescimento quando o ácido nicotínico foi colocado com esta vitamina. Segundo BARNETT e AYERS (1981), o isolado CS-1 de Sporidesmiun sclerotivorum não cresceu em meio com ausência de tiamina, pois há necessidade absoluta dessa vitamina para o crescimento do fungo. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

154 418 I.M. Wenzel et al. A adição de biotina com tiamina incrementou o crescimento, indicando uma deficiência parcial dessa vitamina. Os resultados contidos neste trabalho estão congruentes com os obtidos por esses autores, pois a presença de tiamina no meio de cultivo incrementou o crescimento de ambos os isolados de L. lecanii. Entretanto, SILVA e MELO (1999) verificaram que a adição de tiamina ao meio sintético resultou em menor crescimento de Alternaria alternata do que o obtido com biotina e piridoxina, mas favoreceu a esporulação do fungo. Em nossos ensaios, a presença de tiamina reduziu a esporulação de JAB 45. De acordo com LI e HOLDON (1995), o crescimento e a esporulação dos isolados EF 25 e EF 55 de M. anisopliae não foram incrementados pela adição de várias vitaminas, entre as quais a tiamina. A presença de piridoxina reduziu significativamente o crescimento de EF 25 e a esporulação desse isolado e de EF 55, enquanto biotina e riboflavina reduziram a esporulação de EF 55. O crescimento dos isolados de L. lecanii avaliados neste trabalho não foi afetado pela presença de piridoxina, biotina e riboflavina, mas houve um incremento na esporulação de JAB 02 em presença dessas vitaminas. O efeito da suplementação do meio de cultivo com as diferentes concentrações de extrato de levedura, no crescimento radial do isolado JAB 02, pode ser mais bem analisado por meio do desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre o extrato e o tempo. A análise do desdobramento dessa interação revelou que já na primeira medição (três dias), houve efeito da suplementação, pois no meio isento de extrato de levedura o crescimento do isolado foi menor (Tabela 3). Esse resultado foi ratificado pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas que mostrou maior desenvolvimento do isolado nas concentrações de 0,5 (T= -5,15**), 1,0 (T= -6,19**), 2,0 (T= -8,97**), 3,0 (T= -7,90**) e 5,0 % (T= -9,10**) de extrato de levedura quando comparados com a testemunha. Entretanto, quando os crescimentos obtidos nessas concentrações foram comparados dois a dois pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas verificou-se que o crescimento do isolado JAB 02 foi mais efetivo com a adição de 5% de extrato de levedura (Figura 2). Tabela 3. Valores do crescimento radial médio (mm) no desdobramento dos graus de liberdade da interação dos isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii, pelo tempo, em meio de cultura suplementado com diferentes concentrações de extrato de levedura. T= 25 ± 0,5 C e em ausência de luz Concentração de Dias de cultivo extrato de levedura (%) JAB 02 ( 1 ) 0,0 6,6 b 11,7 b 16,7 b 21,8 b 26,5 b 28,4 b 0,5 8,5 a 13,3 a 20,5 a 26,1 a 31,1 a 36,1 a 1,0 8,7 a 14,2 a 20,9 a 26,5 a 31,9 a 36,8 a 2,0 8,5 a 14,5 a 21,5 a 27,1 a 32,6 a 38,2 a 3,0 7,4 a 13,4 a 20,3 a 26,0 a 31,4 a 37,1 a 5,0 7,5 a 13,1 a 20,7 a 27,3 a 32,9 a 38,3 a JAB 45 ( 2 ) 0,0 8,5 a 12,9 a 17,6 b 21,3 b 24,9 b 28,0 b 0,5 8,9 a 14,5 a 20,7 a 26,0 a 31,5 a 37,4 a 1,0 9,0 a 14,3 a 21,0 a 26,3 a 32,2 a 37,6 a 2,0 8,3 a 14,1 a 21,2 a 26,8 a 32,5 a 38,0 a 3,0 7,6 a 12,8 a 19,5 a 24,9 a 31,5 a 37,0 a 5,0 7,2 a 12,4 a 19,7 a 25,6 a 32,7 a 38,3 a ( 1 ) Cultivado em meio de Czapeck-Dox, contendo maltose com fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio; H 3 HPO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 60:1:6. ( 2 ) Cultivado em meio Mínimo de Pontecorvo, contendo glicose como fonte de carbono; NaNO 3 como fonte de nitrogênio; NH 4 H 2 PO 4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 10:1:2. Médias seguidas de pelo menos uma letra em comum, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

155 Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura 419 O crescimento do isolado JAB 45 foi influenciado (P<0,05) pela suplementação do meio de cultivo com as diferentes concentrações de extrato de levedura, e a análise do desdobramento da interação significativa (P<0,01) entre o extrato e o tempo permitiu verificar que a partir do 9. dia, a suplementação estimulou o crescimento do isolado (Tabela 3). Esse resultado foi confirmado pelo teste de Paralelismo e Coincidência entre retas quando se constatou melhor desempenho do isolado nas concentrações de 0,5 (T= -9,13**), 1,0 (T= -14,31**), 2,0 (T= -14,33**), 3,0 (T= - 14,18**) e 5,0 % (T= -14,58**), ao ser comparado à testemunha. Quando os crescimentos obtidos nessas concentrações foram comparados dois a dois, verificouse que 5,0% foi mais favorável ao desenvolvimento desse isolado (Figura 2) JAB 02 A suplementação com as diferentes concentrações de extrato de levedura teve efeito significativo apenas na esporulação do isolado JAB 02 (Tabela 4), estimulando a produção de conídios. Não houve diferença entre as concentrações de 0,5 e 2,0%, mas pode se destacar a concentração de 1,0% que propiciou a melhor esporulação (14,87 x 10 5 conídios), utilizando uma das menores quantidades do suplemento. A suplementação com o extrato de levedura afetou a esporulação do fungo de modo diverso do observado para a adição de vitaminas. Quando se consideraram todos os tratamentos com o extrato de levedura, os crescimentos médios das colônias de ambos os isolados, no 18. dia de incubação, foram bastante semelhantes (35,82 mm para JAB 02 e 36,05 mm para JAB 45). Para JAB 02 verificaram-se maiores valores de esporulação do que em JAB 45, diferentemente do que ocorreu no experimento com vitaminas. 30 Diâmetro dascolônias (mm) Diâmetrodascolônias(mm) JAB 45 Tempo de incubação (dias) 20 Equação da Reta R 2 15 y= 5, ,3067t 0,97** y=3, ,8993t 0,98** 10 y=3, ,9238t 0,99** x y=2, ,9933t 0,99** 5 y=1, ,9857t 0,99** y=0, ,1171t 0,99** Tempo de incubação (dias) Equação da Reta R 2 y= 2, ,5095t 0,97** y=2, ,8762t 0,98** y=3, ,8971t 0,99** x y=2, ,9828t 0,99** y=1, ,9828t 0,99** y=1, ,0952t 0,99** Figura 2. Crescimento de Lecanicillium lecanii cultivado por dezoito dias a 25 ± 0,5 C e em ausência de luz, em meios suplementados com diferentes concentrações de extrato de levedura [0,0% ( ); 0,5% ( ); 1,0% ( ); 2,0% (x); 3,0% ( ); 5,0% ( )]. ** significativo a 1% de probabilidade. Tabela 4. Esporulação dos isolados JAB 02 e JAB 45 de Lecanicillium lecanii após cultivo, por 18 dias, a 25 ± 0,5 C e em ausência de luz, em meio suplementado com diversas concentrações de extrato de levedura Concentração de n. de conídios x 10 5 ( 1 ) extrato de levedura % JAB 02 ( 2 ) JAB 45 ( 3 ) 0,0 0,32 c 3,45 a 0,5 11,80 ab 6,97 a 1,0 14,87 a 6,50 a 2,0 12,64 ab 5,90 a 3,0 7,62 b 3,83 a 5,0 6,59 bc 4,59 a Teste F 14,00** 2,67n.s. C.V. (%) 27,16 29,67 ( 1 ) Valores calculados para a área total da colônia. ( 2 ) Cultivado em meio de Czapeck-Dox, contendo maltose como fonte de carbono; NaNO3 como fonte de nitrogênio; H3HPO4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 60:1:6. ( 3 ) Cultivado em meio Mínimo de Pontecorvo, contendo glicose como fonte de carbono; NaNO3 como fonte de nitrogênio; NH4H2PO4 como fonte de fósforo e relação C:N:P de 10:1:2. Médias seguidas de pelo menos uma letra em comum, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. ** significativo a 1% de probabilidade pelo teste F. n.s: não significativo. C.V: Coeficiente de Variação. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

156 420 I.M. Wenzel et al. O extrato de levedura incrementou o crescimento de ambos os isolados e a esporulação de JAB 02. Esses resultados se assemelham aos obtidos por outros autores. Estudando a produção em larga escala de Hirsutella thompsonii, em cultura submersa, MCCOY et al. (1972) obtiveram melhor desempenho na presença do extrato de levedura em relação a peptona, ambos utilizados em concentrações iguais. Também verificaram aumento na produção quando a concentração do extrato de levedura passou para 5mg/mL, mas em concentração maior, o extrato teve efeito inibitório. DEVI (1994) verificou que a adição de 1,0% do extrato de levedura ao meio de cultura com sorgo moído aumentou acentuadamente a esporulação de N. rileyi. MONTEIRO (1988) obteve maior crescimento e esporulação de B. bassiana, e ainda maior esporulação de M. anisopliae e Paecilomyces marquandii, em meio contendo extrato de levedura. ROMBACH et al. (1988) observaram que o maior número de conídios/mg de micélio seco de B. bassiana foi produzido no meio com concentração de 0,75% de extrato de levedura. BARROS et al. (1988) verificaram que o meio contendo este extrato foi o que induziu maior porcentagem de germinação de conídios de três linhagens de N. rileyi, em comparação a outros meios testados. OLIVEIRA (2000) obteve aumento significativo na esporulação do fungo S. insectorum suplementando o meio com o mesmo extrato na concentração de 0,5%. KAMP e BIDOCHKA (2002) observaram que V. lecanii produziu maior quantidade de conídios em meio de peptonaagar-extrato de levedura. O incremento no crescimento dos isolados e o fato de JAB 02 ter produzido mais conídios em presença de extrato de levedura, sugere que algum fator nutricional presente neste substrato seja necessário para promover o crescimento e a esporulação do fungo. O extrato de levedura, excelente fonte de vitaminas do complexo B e outros fatores para o crescimento e a esporulação dos fungos (BARNES et al., 1975), é usado como fonte de nitrogênio para o crescimento de fungos (KULKARNI e NIELSEN, 1986) e contém aminoácidos, peptídeos, vitaminas e carboidratos solúveis em água (SIKYTA, 1983). Provavelmente, a utilização de alguns destes nutrientes ou o seu conjunto pelo fungo, foi responsável pelo incremento obtido no crescimento e na produção de conídios. Pelos resultados, verifica-se que a adição de vitaminas não contribuiu para incrementar a esporulação, mas a suplementação do meio de cultivo com baixa concentração de extrato de levedura (1,0%) pode favorecer o crescimento e a esporulação de L. lecanii. A produção comercial do fungo em larga escala deve ser feita empregando-se substratos de baixo custo e fácil obtenção, geralmente grãos ou resíduos agroindustriais. Alguns desses substratos podem necessitar de suplementação com nutrientes importantes para o crescimento e a esporulação do fungo. Para a utilização no controle biológico é importante que a produção massal resulte na maior quantidade possível de conídios, que são as unidades infectivas mais adequadas para a formulação de bioprodutos e o desenvolvimento da doença em insetos. Desse modo, o uso de baixa concentração de extrato de levedura é um aspecto interessante a ser considerado, pois permitiria incrementar a produção de conídios, sem onerar demasiadamente os custos de produção. Os isolados do fungo possuem algumas diferenças nas respostas à adição dos nutrientes ao meio de cultivo. Provavelmente, essas diferenças se devem à variabilidade genética entre os isolados. 4. CONCLUSÕES 1. A adição ao meio de cultura da solução de tiamina e solução com todas as vitaminas favorece o crescimento dos isolados, mas reduz a produção de conídios por JAB A adição das soluções de riboflavina, biotina e piridoxina incrementam a esporulação de JAB 02 e a de ácido nicotínico estimula a produção de conídios por JAB A suplementação do meio com extrato de levedura promove o crescimento de ambos os isolados e a esporulação de JAB 02, mas não tem efeito na produção de conídios pelo isolado JAB 45. A concentração de 1% é a mais favorável para suplementar o meio de cultivo. AGRADECIMENTOS À Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (CAPES) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP n o 00/ ) pela concessão de bolsa de mestrado à primeira autora. REFERÊNCIAS BALARDIN, R.S.; LOCH, L.C. Meios de cultura semisintéticos para a produção massal do fungo Nomuraea rileyi. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 24, n.3, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

157 Desempenho de Lecanicillium lecanii em meios de cultura 421 BARBOSA, C.C.; MONTEIRO, A.C.; CORREIA. A. do C.B.; PEREIRA, G.T. Crescimento e esporulação de isolados de Verticillium lecanii sob diferentes condições nutricionais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 37, n. 6, p , BARNES, G.L.; BOETHEL, D.J.; EIKENBARY, R.D.; CRISWELL, J.T.; GENTRY, C.R. Growth and sporulation of Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana on media containing various peptone sources. Journal of Invertebrate Pathology, Orlando, v. 25, p , BARNETT, E.A.; AYERS, W.A. Nutricional and environmental factors affecting growth and sporulation of Sporisdesmium sclerotivorum. Canadian Journal of Microbiology, Ottawa, v. 27, p , BARROS, N.M.; RICARDO, K.R.; FACCHIN, I. Estudo do crescimento e germinação conidial de linhagens do fungo Nomuraea rileyi em diferentes substratos. Revista do Centro de Ciências Rurais, Santa Maria, v. 18, n. 2, p , BURGE, M.N.; ISAAC, I. 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Efeitos de diferentes meios de cultura sobre o desenvolvimento do fungo Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorokin, 1883 e sua virulência sobre lagartas da broca da cana (Diatraea saccharalis Fabricius, 1974) f. Trabalho de Graduação (Curso de Agronomia) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - Unesp, Jaboticabal, HSIAO, W.F.; BIDOCHKA, M.J.; KHACHATOURIANS, G.G. Effects of diphenols on the growth of three entomopathogenic fungi. Canadian Journal of Microbiology, Ottawa, v.38, p , JENNINGS, D.H. The physiology of fungal nutrition. Cambridge: Cambridge University Press, 1995, 622p. KAMP, A.M.; BIDOCHKA, M.J. Conidium production by three species of insect pathogenic fungi on commercially available agars. Letters in Applied Microbiology, Oxford, v. 35, p , KULKARNI, R.K.; NIELSEN, B.D. Nutritional requeriments for growth of a fungus endophyte of tall fescue grass. Mycologia, New York, v. 78, n. 5, p , LI, D.P.; HOLDOM, D.G. 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Exigências físicas e nutricionais para produção de Sporothrix insectorum em meios de cultura líquidos f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - Unesp, Jaboticabal, PONTECORVO, G.; ROPER, J.A.; HEMMONS, L.M.; MacDONALD, K.D.; BUFTON, A.W.J. The genetics of Aspergillus nidulans. Advances in Genetics, San Diego, v.5, p , ROMBACH, M.C.; AGUDA, R.M.; ROBERTS, D.W. Production of Beauveria bassiana (Deuteromycotina: Hyphomycetes) in different liquid media and subsequent conidiation of dry mycelium. Entomophaga, Paris, v. 33, n. 3, p , S.A.S. INSTITUTE INC. S.A.S./STAT. User s guide release 6, 12 TS level Cary, 1995, p SILVA, C.M.M.S.; MELO, I.S.. Requisitos nutricionais para o fungo Alternaria alternata. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.34, n.3, p , SIKTA, B. Methods in industrial microbiology. Chichester: Ellis Horwood, 1983, 349p. WENZEL. I.M. Fatores nutricionais e produção em massa de Verticillium lecanii em meios naturais sólidos e líquidos f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Unesp, Jaboticabal, YAMAGUCHI, E. Effect of biotin insufficiency on the composition and ultrastructure of cell walls of Candida albicans in relation to its mycelial morphogenesis. Journal of General Applied Microbiology, Tokyo, v.20, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

158 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOSSANIDADE (1 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

159 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Toxicidade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro sobre adultos de Trichogramma pretiosum Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Fabrizio Pinheiro Giolo I, II ; Anderson Dionei Grützmacher I, III, * ; Cristiane Gindri Manzoni I, II ; Crislaine Alves Barcellos de Lima I, IV ; Sandro Daniel Nörnberg I, V I Departamento de Fitossanidade, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, Pelotas (RS). adgrutzm@ufpel.tche.br II Bolsista Doutorado do CNPq. fgiolo.faem@ufpel.tche.br; cristianemanzoni@hotmail.com III Bolsista de Produtividade de Pesquisa do CNPq IV Bióloga, Bolsista de Apoio Técnico de Nível Superior do CNPq, clima@ufpel.tche.br V Acadêmico Agronomia, Bolsista BIC FAPERGS, sandronornberg@terra.com.br RESUMO A toxicidade de dezesseis formulações comerciais de produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro foi avaliada para adultos de Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Os experimentos foram desenvolvidos utilizando-se a metodologia padrão da International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS), em condições de laboratório, sob temperatura de 25 ± 1 ºC, umidade relativa de 70 ± 10% e fotofase de 14 horas. Os testes consistiram na exposição de adultos do parasitóide a resíduos secos dos produtos fitossanitários pulverizados sobre placas de vidro e mensuração do número de ovos parasitados por fêmea. Reduções no número de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum em relação à testemunha (somente água) foram utilizadas para classificar os produtos segundo a IOBC/WPRS nas classes: 1, inócuo (<30%); 2, levemente nocivo (30-79%); 3, moderadamente nocivo (80-99%) e 4, nocivo (>99%). Os fungicidas (g ingrediente ativo 100 L -1 de água) cálcio + cobre (40+100), dodina (79), folpete (125), iprodione (75), mancozebe (2 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

160 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum (160), mancozebe + óxicloreto de cobre (88+60) e triforina (24) e o inseticida teflubenzurom (3,75) foram inócuos (classe 1); o fungicida tebuconazol (20) e óleo mineral (800) foram levemente nocivos (classe 2); o fungicida-acaricida enxofre (480) e o herbicida glufosinato de amônio (200) foram moderadamente nocivos (classe 3); os inseticidas espinosade (6), fenitrotiona (75), fosmete (100) e malationa (200) foram nocivos (classe 4) a T. pretiosum. Palavras-chave: Insecta, seletividade, controle biológico, Prunus persica L. ABSTRACT The toxicity of sixteen commercial formulations of pesticides used in peach orchard was assessed on adults of Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). The experiments were carried out using the International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS) standard methodology, under laboratory conditions at temperature of 25±1ºC, relative humidity of 70±10% and 14h photophase. The tests were carried out by exposing the adult parasitoids to fresh dry pesticide film applied on glass plates and assessed for the number of eggs parasitized by T. pretiosum adult female. Reduction in capacity of parasitism of T. pretiosum female compared with the control (treated with water) was used to measure the effect of the chemical. Pesticides were then classified into four categories, according to the reduction in parasitization (IOBC/WPRS): 1, harmless (<30%); 2, slightly harmful (30-79%); 3, moderately harmful (80-99%); 4, harmful (>99%). The fungicides (g of the active ingredient/100l of water) calcium + copper (40+100), dodine (79), folpet (125), iprodion (75), mancozeb (160), mancozeb + copper oxichloride (88+60) and triforine (24) and the insecticide teflubenzuron (3.75) were considered harmless (class 1); the fungicide tebuconazol (20) and the mineral oil (800) were slightly harmful (class 2); the fungicideacaricide sulphur (480) and the herbicide glufosinate-ammonium (200) were moderately harmful (class 3); the insecticides fenitrothion (75), malathion (200), phosmet (100) and spinosad (6) were harmful (class 4) to T. pretiosum. Key words: Insecta, selectivity, biological control, Prunus persica L. 1. INTRODUÇÃO Dos hectares cultivados no Brasil com frutíferas de clima temperado, a cultura do pessegueiro ocupa uma área de aproximadamente hectares. O Estado do Rio Grande do Sul (RS) é o principal produtor, sendo responsável por aproximadamente 50% da produção nacional, porém com um dos menores rendimentos médios do País (IBGE, 2005). Dentre os fatores responsáveis pelo inferior rendimento da cultura do pessegueiro no Sul do Brasil, destacam-se os insetos-praga. Uma importante espécie-praga dessa cultura é a grafolita (BOTTON et al., 2001), também conhecida como broca-dos-ponteiros ou mariposa (3 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

161 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum oriental, Grapholita molesta (Busck, 1916) (Lepidoptera: Tortricidae). Essa espécie ocorre em todo o Brasil, mas, principalmente na região Centro-Sul do País (SALLES, 1998). As lagartas de G. molesta abrigam-se nos ponteiros, nos frutos ou na região do cálice ou do pedúnculo do pessegueiro, tornando-se difícil atingi-las com pulverizações de inseticidas (SALLES, 1998), sendo, nesse caso, utilizados, principalmente, produtos do grupo dos organofosforados, carbamatos e piretróides. Mais recentemente, outro tortricídeo também foi constatado em pomares de pessegueiro do Rio Grande do Sul, conhecido popularmente como lagarta-dosracemos, Argyrotaenia sphaleropa (Meyrick, 1909) (Lepidoptera: Tortricidae), ocasionando perdas de até 2%, mesmo com a realização do controle químico. Muitos produtores têm confundido o dano de A. sphaleropa com o de G. molesta, empregando inseticidas de forma errônea para o controle da última (BOTTON et al., 2003). Nos últimos anos, vem sendo incentivado pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento do Brasil, o sistema de Produção Integrada de Pêssego (PIP), que visa dentre outros objetivos racionalizar a utilização de agroquímicos síntéticos, priorizando os métodos biológico, cultural e físico no controle de pragas (FACHINELLO et al., 2003). Como método de controle biológico, uma alternativa para ser incorporada ao manejo integrado da grafolita e da lagarta-dos-racemos, seria a utilização de parasitóides de ovos do gênero Trichogramma, reconhecidos pela sua eficácia no controle de diversos lepidópteros-praga (PARRA e ZUCCHI, 2004). Dentre as espécies do gênero Trichogramma, Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae) está amplamente distribuída em vários países da América do Sul (PINTO, 1997) e trabalhos sugerem o potencial de utilização desse microhimenóptero no parasitismo de ovos de G. molesta (PINTO et al., 2002) e também de A. sphaleropa (BASSO et al., 1998). Por outro lado, uma das limitações na utilização desses parasitóides para o controle da grafolita e da lagarta-dos-racemos, é o fato de que ainda não é possível aos persicultores abdicar totalmente do controle químico como meio de supressão populacional de agentes biológicos que prejudicam economicamente a produção de pêssego. Dessa forma, o conhecimento de moléculas seletivas favoreceriam a integração dos métodos de controle químico e biológico. Apesar da toxicidade de produtos fitossanitários a parasitóides do gênero Trichogramma ser objeto de discussão no País (FOERSTER, 2002; DEGRANDE et al., 2002), os estudos de seletividade realizados até o momento, no Brasil, com adultos de Trichogramma, enfocaram basicamente culturas anuais como algodão e tomate (DEGRANDE et al., 2002). No entanto, considerando que os estudos de seletividade devem ser regionalizados e direcionados a cada programa específico de manejo de cada cultura (DEGRANDE et al., 2002), fica evidente a carência de informações, com relação a testes de seletividade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro, sobre parasitóides de ovos do gênero Trichogramma. Dentre os poucos estudos realizados sobre seletividade de pesticidas utilizados na PIP do Brasil, destacam-se aqueles realizados com Trichogramma cacoeciae Marchal, 1927 (Hymenoptera: Trichogrammatidae) por GRÜTZMACHER et al. (2004) e com T. pretiosum por GIOLO et al. (2005). Neste contexto, considerando a importância da espécie T. pretiosum como agente biológico de supressão populacional de G. molesta e de A. sphaleropa em pomares de pessegueiro, objetivou-se neste estudo avaliar a toxicidade de dezesseis produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro a adultos de T. pretiosum em laboratório. (4 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

162 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum 2. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos consistiram na aplicação das metodologias laboratoriais padronizadas pela International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS) para parasitóides de ovos do gênero Trichogramma, de acordo com HASSAN (1998a), HASSAN et al. (2000) e HASSAN e ABDELGADER (2001). O material biológico utilizado nos experimentos foi constituído por parasitóides de ovos da espécie T. pretiosum, coletados sob posturas de G. molesta na cultura do pessegueiro na região de Pelotas, RS, em Esses insetos deram origem a uma criação mantida no laboratório, sob condições controladas de temperatura de 25 ± 1 ºC, umidade relativa de 70 ± 10% e fotofase de 14 horas, utilizando-se ovos inviabilizados em lâmpada germicida (STEIN e PARRA, 1987) do hospedeiro alternativo Anagasta kuehniella (Zeller, 1879) (Lepidoptera: Pyralidae), criado conforme método descrito por PARRA (1997). Devido à capacidade operacional do sistema disponível no laboratório, o qual permite a realização de apenas seis tratamentos simultaneamente por experimento, os estudos de seletividade foram divididos em quatro experimentos. No Experimento I foram avaliados os produtos fitossanitários: espinosade, fenitrotiona, fosmete, e óleo mineral; no Experimento II: cálcio+cobre, iprodione, mancozebe, mancozebe+óxicloreto de cobre; no Experimento III: dodina, glufosinato de amônio, malationa e teflubenzurom e; no Experimento IV: enxofre, folpete, tebuconazole e triforine. Esses produtos fitossanitários, comumente utilizados na cultura do pessegueiro, estão registrados e/ou foram eficazes no controle de pragas da cultura, sendo testados nas dosagens máximas registradas e/ou testadas (Tabela 1). O inseticida triclorfom (Dipterex 500), na concentração de 150 ml do ingrediente ativo 100 L -1, foi utilizado como padrão de toxicidade (testemunha positiva) em cada experimento, por ser reconhecidamente nocivo a parasitóides do gênero Trichogramma (GRÜTZMACHER et al., 2004) e estar registrado na cultura do pessegueiro, enquanto a testemunha negativa constituiuse por água destilada. (5 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

163 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Os testes de toxicidade foram realizados em laboratório sob as mesmas condições climáticas usadas na criação do parasitóide, expondo-se adultos (estágio mais sensível) de T. pretiosum a resíduos secos dos pesticidas. A exposição foi feita em placas quadrangulares de vidro de 2 mm de espessura e 13 cm de lado, pulverizadas com os produtos. Depois de tratadas, as placas permaneceram à temperatura ambiente por cerca de três horas para secagem da calda aplicada, formando uma película seca do produto fitossanitário. As aplicações foram realizadas através de pulverizadores manuais, com capacidade para 580 ml, que proporcionaram um depósito de calda de 1,75 ± 0,25 mg cm -2 da placa de vidro, aferido mediante balança eletrônica de precisão. Gaiolas de exposição foram confeccionadas utilizando-se duas placas de vidro contendo resíduo seco do pesticida testado, servindo como fundo e cobertura, e uma moldura de alumínio (13 cm de comprimento x 1,5 cm de altura x 1 cm de largura) composta por quatro laterais fixas por meio de presilhas metálicas. Em três laterais da moldura de alumínio existiam seis orifícios para ventilação (diâmetro aproximado de 1 cm), cobertos com tecido preto, aderido firmemente com fita adesiva, para evitar a fuga dos insetos. No quarto lado havia dois orifícios: o maior (3,5 cm x 1 cm) foi utilizado para introdução de ovos do hospedeiro (6 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

164 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum alternativo A. kuehniella a serem parasitados e para fornecimento de alimento aos insetos (3 g de gelatina, 100 ml de água e 200 g de mel) e o menor (diâmetro aproximado de 1 cm) serviu para inserção dos tubos de emergência com os indivíduos a serem testados. Esse lado da moldura foi coberto externamente com uma fita isolante preta, protegida na altura dos referidos orifícios com outra fita adesiva evitando assim, a aderência e imobilidade dos insetos. Tubos de emergência contendo adultos de T. pretiosum com aproximadamente 24 horas de idade foram conectados às gaiolas de exposição seis horas após a pulverização, permitindo a entrada dos insetos no interior da gaiola. Cada tubo de emergência foi constituído por uma ampola de vidro transparente de 120 mm de comprimento por 20 mm de diâmetro em uma das extremidades e 7 mm na outra, contendo no seu interior, um círculo de 1 cm de diâmetro com 250 ± 50 ovos previamente parasitados, aderido a uma tira de papel de 80 mm de comprimento por 15 mm de largura com três finos filetes de alimento (3 g de gelatina, 100 ml de água e 200 g de mel). Para acelerar a saída dos insetos dos tubos de emergência, foi acrescida a intensidade luminosa da sala e encapado o tubo de emergência, durante o período de liberação. Os tubos de emergência foram desconectados após 16 horas, e mantidos nas mesmas condições experimentais, por mais três dias para que ocorresse a total emergência dos adultos. Um sistema de sucção de ar constituído por bombas de aquário com fluxo invertido e mangueiras foi conectado às gaiolas de exposição durante todo o período do experimento, evitando o acúmulo de gases tóxicos no ambiente interno das gaiolas. Seis horas após a retirada dos tubos de emergência, cartões contendo três círculos de 1 cm de diâmetro com 450 ± 50 ovos inviabilizados de A. kuehniella e alimento foram oferecidos em sobreposição às 24 (três cartões), 48 (dois cartões) e 96 (um cartão) horas após pulverização, para serem parasitados por fêmeas de T. pretiosum. Durante todo o experimento foram ofertados em cada gaiola 18 círculos, totalizando aproximadamente ovos oferecidos aos parasitóides. O número de adultos que entrou em cada gaiola foi estimado mediante contagem do número de ovos parasitados (de cada círculo de 1 cm de diâmetro utilizado na confecção do tubo de emergência), subtraído do número de adultos que permaneceram no interior do tubo de emergência. Sobre esse valor, aplicou-se a razão sexual da população. Essa foi obtida por amostragem de quatro círculos de 1 cm de diâmetro contendo ovos parasitados, sendo os círculos retirados do mesmo cartão utilizado na confecção dos tubos de emergência. Sete dias após a aplicação dos produtos fitossanitários, as gaiolas foram desmontadas e os cartões contendo ovos do hospedeiro ofertados aos insetos em teste, retirados e acondicionados em placas de Petri (90 x 15 mm). Esses cartões foram mantidos nas mesmas condições do experimento por mais três dias, permitindo o desenvolvimento do parasitóide até o estágio de pupa (escurecimento característico pela deposição de grânulos de urato), para posterior contagem do número de ovos parasitados. Com base no cálculo do número de ovos parasitados e número de fêmeas que entraram em cada gaiola, obteve-se o número médio de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum para cada tratamento. Foram utilizadas quatro repetições para cada tratamento, sendo cada gaiola de exposição considerada uma unidade experimental no delineamento inteiramente casualizado. Inicialmente, todos os resultados foram testados quanto à normalidade pelo teste de Shapiro- Wilk, através do PROC UNIVARIATE, e homocedasticidade pelo teste de Hartley. Para resultados com distribuição tendendo normal, foi realizado análise de variância (ANOVA). Quando o valor de F foi significativo (p < 0,05) as médias foram comparadas pelo teste de (7 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

165 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum Tukey-Kramer através do PROC GLM. Quando não significativo (p > 0,05) as médias foram comparadas pelo teste de Bonferroni-Dunn t, através do PROC GLM. Os resultados dos experimentos, que não apresentaram distribuição tendendo a normal, mesmo após a transformação dos dados, foram submetidas ao teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, através do PROC NPAR1WAY e as médias dos dados ranqueados comparadas pelo teste de Bonferroni-Dunn t, através do PROC GLM. Todas as análises estatísticas foram realizadas através do programa estatístico SAS (SAS Institute, 2002) para um nível de significância de 5% de probabilidade. Além das análises estatísticas tradicionais, foi calculada a redução no parasitismo para cada agrotóxico em relação à testemunha negativa (água destilada). Utilizou-se a fórmula (Hassan et al., 2000) RP = (1 - R t /R c )*100, em que RP é a porcentagem de redução no parasitismo, R t é o valor do parasitismo médio para cada produto e R c o parasitismo médio observado para o tratamento testemunha (negativa). Com base nessas porcentagens de redução, os agrotóxicos foram classificados segundo os índices propostos pela IOBC/WPRS em: 1, inócuo (<30%); 2, levemente nocivo (30-79%); 3, moderadamente nocivo (80-99%) e 4, nocivo (>99%). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO O número médio de fêmeas de T. pretiosum no interior das gaiolas de exposição variou de 111,27 a 162,51 fêmeas por gaiola no Experimento I (Tabela 2); de 99,77 a 129,21 fêmeas por gaiola no Experimento II (Tabela 2); de 135,22 a 212,15 fêmeas por gaiola no Experimento III (Tabela 3) e de 100,63 a 151,71 fêmeas por gaiola no Experimento IV (Tabela 3). O método da IOBC/WPRS para testes de seletividade em laboratório recomenda para T. cacoeciae entre 50 e 400 parasitóides por gaiola de contato (HASSAN, 1998a; HASSAN et al., 2000; ZHANG e HASSAN, 2000). A padronização da população inicial por gaiola é extremamente importante, pois um número elevado de adultos prejudica o desempenho reprodutivo da espécie ou pode ocasionar hiperparasitismo nos ovos. Por outro lado, se a população for muito reduzida, prejudica a boa mensuração dos resultados, que são expressos em número de ovos parasitados por fêmea. (8 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

166 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum (9 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

167 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum O número médio de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum na testemunha (água destilada) foi de 40,19; 38,29; 30,01 e 32,55 nos Experimentos I, II, III e IV, respectivamente (Tabelas 2 e 3). Este é um critério importante na validação de testes de seletividade com parasitóides de ovos. Para T. cacoeciae foi determinado que o número mínimo de ovos parasitados por fêmea deveria ser quinze (HASSAN et al., 2000). Para T. pretiosum ainda não existe este limiar inferior estabelecido. No entanto, observando alguns estudos bioecológicos desta espécie, como por exemplo, trabalho realizado por MACEDA et al. (2003), verifica-se um valor de 5,74 ovos parasitados por fêmea e dia. Comparando esse valor com aqueles obtidos nos experimentos deste estudo (Tabelas 2 e 3), em que ovos do hospedeiro A. kuehniella ficaram expostos às fêmeas para parasitismo durante seis dias, obtém-se valores de 6,70; 6,38; 5,00 e 5,43 ovos parasitados por fêmea, respectivamente, nos Experimentos I, II, III e (10 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

168 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum IV. De maneira geral, aplicando o índice proposto pela IOBC/WPRS, 50,0% dos pesticidas testados foram classificados como inócuos (classe 1), principalmente fungicidas (87,50%); 12,50% foram levemente nocivos (classe 2); 12,50% foram moderadamente nocivos (classe 3) e 25,0% foram classificados como nocivos (classe 4), sendo todos inseticidas (Tabelas 2 e 3). Dentre os fungicidas testados, cálcio + cobre, dodina, folpete, iprodione, mancozebe, oxicloreto de cobre e triforina foram inócuos (classe 1) a T. pretiosum (Tabelas 2 e 3). Apesar de dodina, folpete e mancozebe causarem redução na porcentagem de parasitismo de 8,23%; 15,24% e 15,70%, respectivamente, o número de ovos parasitados não diferiu estatisticamente da testemunha (Tabelas 2 e 3). Para os fungicidas cálcio+cobre e mancozebe + óxicloreto de cobre não há informações de estudos de toxicidade em nenhum organismo benéfico. Testado na mesma concentração avaliada neste trabalho, mancozebe foi moderadamente nocivo (classe 3) a T. cacoeciae (HASSAN, 1998b). Para o fungicida dodina, foram obtidos resultados similares por GRÜTZMACHER et al. (2004) com T. cacoeciae. Também com T. cacoeciae, HASSAN (1994) obteve a classe 1 (inócuo) para folpete, mesmo com uma concentração de ingrediente ativo superior à usada no presente estudo. Para o fungicida iprodione, na mesma concentração testada neste estudo, resultados similares foram obtidos por Hassan et al. (1991) para vários inimigos naturais, dentre eles o parasitóide T. cacoeciae. O fungicida triforina na concentração de 0,15% do produto comercial também foi classificado como inócuo para a espécie T. cacoeciae (HASSAN et al., 1991). O fungicida tebuconazol foi levemente nocivo (classe 2), causando redução no número de ovos parasitados de 42,76% (Tabela 3). A classe 3 (moderadamente nocivo) foi obtida por STERK et al. (1999) com T. cacoeciae para tebuconazol. As diferenças obtidas entre os estudos podem estar relacionadas à concentração do fungicida, que foi 2,5 vezes superior no estudo de STERK et al. (1999). No entanto, diferenças intraespecíficas na metabolização do fungicida também poderiam explicar em parte os resultados discrepantes entre os dois trabalhos. Emergência de adultos significativamente inferior foi observada por TORRES et al. (1996), quando ovos do hospedeiro A. kuehniella foram pulverizados com tebuconazol no estágio larval de T. pretiosum. Analisando os resultados dos estudos de seletividade com fungicidas, observa-se que as formulações comerciais, apesar de possuir modo de ação não relacionado diretamente à fisiologia dos insetos, podem ser nocivas, pois sua toxicidade provavelmente está relacionada à formulação, aos efeitos secundários no metabolismo dos insetos e também à dose utilizada no teste. HASSAN (1998b) apresentou uma listagem contendo 53 fungicidas, e apenas 26 foram inócuos ao parasitóide, o que demonstra a importância da realização de testes de toxicidade sobre inimigos naturais, não somente com inseticidas. O fungicida-acaricida enxofre foi moderadamente nocivo (classe 3) a T. pretiosum, tendo causado 89,59% de redução no parasitismo (Tabela 3). Trabalhando com T. cacoeciae, GRÜTZMACHER et al. (2004) classificaram enxofre como nocivo (classe 4), com 100% de redução no parasitismo dessa espécie. Dentre os inseticidas testados, apenas o regulador de crescimento teflubenzurom foi inócuo (classe 1) ao parasitóide, não afetando o número de ovos parasitados (Tabela 3). A inocuidade de teflubenzurom também foi demonstrada por STERK et al. (1999) para diversos agentes (11 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

169 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum entomófagos e entomopatógenos, dentre eles a espécie T. cacoeciae. Da mesma forma, CARVALHO et al. (2001) obtiveram resultados similares para teflubenzurom (classe 1) para duas linhagens de T. pretiosum em dois experimentos, com 5,64% e 22,95% de redução na capacidade de parasitismo, percentuais superiores aos obtidos no Experimento III (Tabela 3). O ingrediente ativo teflubenzurom ainda não se encontra registrado para a cultura do pessegueiro e se constitui em uma alternativa promissora que deve ser incluída, principalmente, no sistema PIP. O inseticida à base de óleo mineral foi levemente nocivo (classe 2), reduzindo o número de ovos parasitados em 62,30% (Tabela 2). Avaliando óleo mineral, também registrado na cultura do pessegueiro, GRÜTZMACHER et al. (2004) o classificaram como moderadamente nocivo (classe 3). As diferenças obtidas nesse caso, provavelmente, devem-se à superior dose do ingrediente ativo (óleo mineral) testada (GRÜTZMACHER et al., 2004) em relação ao presente estudo. Da mesma forma, como comentado, diferenças intraespecíficas também poderiam contribuir para os distintos resultados. Os demais inseticidas espinosade, fenitrotiona, fosmete e malationa foram nocivos, reduzindo em 100% (classe 4) o parasitismo de T. pretiosum (Tabelas 2 e 3). A classe 4 (nocivo) também foi atribuída para os inseticidas fosmete e fenitrotiona por HASSAN (1998b) para T. cacoeciae. A classe 3 (moderadamente nocivo) foi obtida por YOUSEF et al. (2004) para o inseticida malationa, porém, em uma concentração inferior à utilizada no presente estudo. O inseticida espinosade vem demonstrando resultados satisfatórios no controle da grafolita (ARIOLI et al., 2004). Por outro lado, esse inseticida obtido a partir de um metabólito natural produzido por um actinomiceto de solo, apesar de sua baixa toxicidade para mamíferos (BRET et al., 1997), demonstrou ser nocivo a adultos de T. pretiosum (Tabela 2). A toxicidade de espinosade também foi constatada por CÔNSOLI et al. (2001) sobre estágios imaturos de Trichogramma galloi Zucchi, 1988 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). O herbicida glufosinato sal de amônio foi moderadamente nocivo (classe 3), reduzindo em 96,83% a capacidade de parasitismo do inseto (Tabela 3). Avaliando glufosinato sal de amônio, HASSAN et al. (1991) reportaram que este herbicida foi levemente nocivo (classe 2) a adultos de T. cacoeciae. A discrepância nos resultados, provavelmente, deve-se à concentração de ingrediente ativo, duas vezes superior (HASSAN et al., 1991), utilizada neste estudo. Entretanto, como os estudos foram realizados com distintas espécies, essa fonte de variação tambem não pode ser descartada. De acordo com a seqüência de testes da IOBC/WPRS proposta por HASSAN e ABDELGADER (2001), os fungicidas cálcio + cobre, dodina, folpete, iprodione, mancozebe, mancozebe+óxicloreto de cobre e triforina e o inseticida teflubenzurom foram inócuos (classe 1) em favor do parasitóide de ovos T. pretiosum. Para o fungicida tebuconazole, o fungicida-acaricida enxofre e os inseticidas espinosade, fenitrotiona, fosmete, malationa e óleo mineral foram nocivos (classes 2 a 4); os resultados do laboratório, apesar de oferecerem ótima indicação do comportamento do produto no campo (DEGRANDE et al., 2002), não devem ser extrapolados para essas condições. Testes de toxicidade em laboratório sujeitam os insetos-teste à máxima exposição aos pesticidas e constituem a primeira etapa da seqüência de testes preconizada pelo IOBC/WPRS (HASSAN et al., 2000) na avaliação do potencial de risco de um pesticida para a fauna de artrópodes. Nessa seqüência de testes, a inocuidade de um produto pode ser facilmente demonstrada em experimentação de laboratório, entretanto, sua toxicidade somente poderá ser confirmada sob condições de campo. Com esses pesticidas a etapa seguinte é a realização (12 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

170 Bragantia - Toxicity of pesticides used in peach orchard on adults Trichogramma pretiosum de estudos sobre os estágios imaturos (menos suscetíveis) e testes de persistência biológica. Caso a toxicidade ainda seja confirmada, deverão ser realizados estudos em pomares de pessegueiro. Para o herbicida glufosinato de amônio, devido à impossibilidade da realização de experimentos de persistência biológica, a próxima etapa consiste na avaliação sobre estágios imaturos e experimentos desenvolvidos em pomares da cultura do pessegueiro. 4. CONCLUSÕES 1. Os fungicidas (g do ingrediente ativo 100 L -1 de água) cálcio + cobre ( ), dodina (79), folpete (125), iprodione (75), mancozebe (160), mancozebe + óxicloreto de cobre ( ), triforine (24) e o inseticida teflubenzurom (15) são inócuos (classe 1) a Trichogramma pretiosum. 2. O fungicida tebuconazol (20) e o inseticida óleo mineral (800) são levemente nocivos (classe 2) a essa espécie de parasitóide. 3. O fungicida-acaricida enxofre (480) e o herbicida glufosinato de amônio (200) são moderadamente nocivos (classe 3) a T. pretiosum. 4. Os inseticidas espinosade (6), fenitrotiona (75), fosmete (100) e malationa (200) são nocivos (classe 4) ao parasitóide T. pretiosum. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) pelo apoio financeiro para a realização desta pesquisa. REFERÊNCIAS ARIOLI, C.J.; BOTTON, M.; CARVALHO, G.A. Controle químico da Grapholita molesta (Busck) (Lepidoptera: Tortricidae) na cultura do pessegueiro. Ciência Rural, Santa Maria, v.34, n.6, p , [ Links ] BASSO, C.; GRILLE, G.; POMPANON, F.; ALLEMAND, R.; PINTUREAU, B. Comparación de los caracteres biológicos y etológicos de Trichogramma pretiosum y de T. exiguum (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Revista Chilena de Entomologia, Santiago, v.25, n.1, p.45-53, [ Links ] BOTTON, M.; ARIOLI, C.J.; COLLETTA, V.D. Monitoramento da mariposa oriental (13 de 17) [23/10/ :43:43 p.m.]

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174 Toxicidade de produtos fitossanitários sobre Trichogramma pretiosum 423 TOXICIDADE DE PRODUTOS FITOSSANITÁRIOS UTILIZADOS NA CULTURA DO PESSEGUEIRO SOBRE ADULTOS DE TRICHOGRAMMA PRETIOSUM ( 1 ) FABRIZIO PINHEIRO GIOLO ( 2, 3 ); ANDERSON DIONEI GRÜTZMACHER ( 2, 4 ); CRISTIANE GINDRI MANZONI ( 2, 3 ); CRISLAINE ALVES BARCELLOS DE LIMA ( 2, 5 ); SANDRO DANIEL NÖRNBERG ( 2, 6 ) RESUMO A toxicidade de dezesseis formulações comerciais de produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro foi avaliada para adultos de Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Os experimentos foram desenvolvidos utilizando-se a metodologia padrão da International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS), em condições de laboratório, sob temperatura de 25 ± 1 o C, umidade relativa de 70 ± 10% e fotofase de 14 horas. Os testes consistiram na exposição de adultos do parasitóide a resíduos secos dos produtos fitossanitários pulverizados sobre placas de vidro e mensuração do número de ovos parasitados por fêmea. Reduções no número de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum em relação à testemunha (somente água) foram utilizadas para classificar os produtos segundo a IOBC/WPRS nas classes: 1, inócuo (<30%); 2, levemente nocivo (30-79%); 3, moderadamente nocivo (80-99%) e 4, nocivo (>99%). Os fungicidas (g ingrediente ativo 100 L -1 de água) cálcio + cobre (40+100), dodina (79), folpete (125), iprodione (75), mancozebe (160), mancozebe + óxicloreto de cobre (88+60) e triforina (24) e o inseticida teflubenzurom (3,75) foram inócuos (classe 1); o fungicida tebuconazol (20) e óleo mineral (800) foram levemente nocivos (classe 2); o fungicida-acaricida enxofre (480) e o herbicida glufosinato de amônio (200) foram moderadamente nocivos (classe 3); os inseticidas espinosade (6), fenitrotiona (75), fosmete (100) e malationa (200) foram nocivos (classe 4) a T. pretiosum. Palavras-chave: Insecta, seletividade, controle biológico, Prunus persica L. ABSTRACT TOXICITY OF PESTICIDES USED IN PEACH ORCHARD ON ADULTS TRICHOGRAMMA PRETIOSUM The toxicity of sixteen commercial formulations of pesticides used in peach orchard was assessed on adults of Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). The experiments were carried out using the International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS) standard methodology, under laboratory conditions at temperature of 25±1 o C, relative humidity of 70±10% and 14h photophase. The tests were carried out by exposing the adult parasitoids to fresh dry pesticide film applied on glass plates and assessed for the number of eggs parasitized by T. pretiosum adult female. Reduction in capacity ( 1 ) Recebido para publicação em 21 de setembro de 2005 e aceito em 23 de fevereiro de ( 2 ) Departamento de Fitossanidade, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, Pelotas (RS). adgrutzm@ufpel.tche.br (*) Autor correspondente. ( 3 ) Bolsista Doutorado do CNPq. fgiolo.faem@ufpel.tche.br; cristianemanzoni@hotmail.com ( 4 ) Bolsista de Produtividade de Pesquisa do CNPq. ( 5 ) Bióloga, Bolsista de Apoio Técnico de Nível Superior do CNPq, clima@ufpel.tche.br ( 6 ) Acadêmico Agronomia, Bolsista BIC FAPERGS, sandronornberg@terra.com.br Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

175 424 F.P. Giolo et al. of parasitism of T. pretiosum female compared with the control (treated with water) was used to measure the effect of the chemical. Pesticides were then classified into four categories, according to the reduction in parasitization (IOBC/WPRS): 1, harmless (<30%); 2, slightly harmful (30-79%); 3, moderately harmful (80-99%); 4, harmful (>99%). The fungicides (g of the active ingredient/100l of water) calcium + copper (40+100), dodine (79), folpet (125), iprodion (75), mancozeb (160), mancozeb + copper oxichloride (88+60) and triforine (24) and the insecticide teflubenzuron (3.75) were considered harmless (class 1); the fungicide tebuconazol (20) and the mineral oil (800) were slightly harmful (class 2); the fungicide-acaricide sulphur (480) and the herbicide glufosinate-ammonium (200) were moderately harmful (class 3); the insecticides fenitrothion (75), malathion (200), phosmet (100) and spinosad (6) were harmful (class 4) to T. pretiosum. Key words: Insecta, selectivity, biological control, Prunus persica L. 1. INTRODUÇÃO Dos hectares cultivados no Brasil com frutíferas de clima temperado, a cultura do pessegueiro ocupa uma área de aproximadamente hectares. O Estado do Rio Grande do Sul (RS) é o principal produtor, sendo responsável por aproximadamente 50% da produção nacional, porém com um dos menores rendimentos médios do País (IBGE, 2005). Dentre os fatores responsáveis pelo inferior rendimento da cultura do pessegueiro no Sul do Brasil, destacam-se os insetos-praga. Uma importante espécie-praga dessa cultura é a grafolita (BOTTON et al., 2001), também conhecida como brocados-ponteiros ou mariposa oriental, Grapholita molesta (Busck, 1916) (Lepidoptera: Tortricidae). Essa espécie ocorre em todo o Brasil, mas, principalmente na região Centro-Sul do País (SALLES, 1998). As lagartas de G. molesta abrigam-se nos ponteiros, nos frutos ou na região do cálice ou do pedúnculo do pessegueiro, tornando-se difícil atingi-las com pulverizações de inseticidas (SALLES, 1998), sendo, nesse caso, utilizados, principalmente, produtos do grupo dos organofosforados, carbamatos e piretróides. Mais recentemente, outro tortricídeo também foi constatado em pomares de pessegueiro do Rio Grande do Sul, conhecido popularmente como lagarta-dos-racemos, Argyrotaenia sphaleropa (Meyrick, 1909) (Lepidoptera: Tortricidae), ocasionando perdas de até 2%, mesmo com a realização do controle químico. Muitos produtores têm confundido o dano de A. sphaleropa com o de G. molesta, empregando inseticidas de forma errônea para o controle da última (BOTTON et al., 2003). Nos últimos anos, vem sendo incentivado pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento do Brasil, o sistema de Produção Integrada de Pêssego (PIP), que visa dentre outros objetivos racionalizar a utilização de agroquímicos síntéticos, priorizando os métodos biológico, cultural e físico no controle de pragas (FACHINELLO et al., 2003). Como método de controle biológico, uma alternativa para ser incorporada ao manejo integrado da grafolita e da lagarta-dos-racemos, seria a utilização de parasitóides de ovos do gênero Trichogramma, reconhecidos pela sua eficácia no controle de diversos lepidópteros-praga (PARRA e ZUCCHI, 2004). Dentre as espécies do gênero Trichogramma, Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae) está amplamente distribuída em vários países da América do Sul (PINTO, 1997) e trabalhos sugerem o potencial de utilização desse microhimenóptero no parasitismo de ovos de G. molesta (PINTO et al., 2002) e também de A. sphaleropa (BASSO et al., 1998). Por outro lado, uma das limitações na utilização desses parasitóides para o controle da grafolita e da lagarta-dos-racemos, é o fato de que ainda não é possível aos persicultores abdicar totalmente do controle químico como meio de supressão populacional de agentes biológicos que prejudicam economicamente a produção de pêssego. Dessa forma, o conhecimento de moléculas seletivas favoreceriam a integração dos métodos de controle químico e biológico. Apesar da toxicidade de produtos fitossanitários a parasitóides do gênero Trichogramma ser objeto de discussão no País (FOERSTER, 2002; DEGRANDE et al., 2002), os estudos de seletividade realizados até o momento, no Brasil, com adultos de Trichogramma, enfocaram basicamente culturas anuais como algodão e tomate (DEGRANDE et al., 2002). No entanto, considerando que os estudos de seletividade devem ser regionalizados e direcionados a cada programa específico de manejo de cada cultura (DEGRANDE et al., 2002), fica evidente a carência de informações, com relação a testes de seletividade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro, sobre parasitóides de ovos do gênero Trichogramma. Dentre os poucos estudos realizados sobre seletividade de pesticidas utilizados na PIP do Brasil, destacam-se aqueles realizados com Trichogramma cacoeciae Marchal, 1927 (Hymenoptera: Trichogrammatidae) por GRÜTZMACHER et al. (2004) e com T. pretiosum por GIOLO et al. (2005). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

176 Toxicidade de produtos fitossanitários sobre Trichogramma pretiosum 425 Neste contexto, considerando a importância da espécie T. pretiosum como agente biológico de supressão populacional de G. molesta e de A. sphaleropa em pomares de pessegueiro, objetivou-se neste estudo avaliar a toxicidade de dezesseis produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro a adultos de T. pretiosum em laboratório. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os experimentos consistiram na aplicação das metodologias laboratoriais padronizadas pela International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants, West Palaearctic Regional Section (IOBC/WPRS) para parasitóides de ovos do gênero Trichogramma, de acordo com HASSAN (1998a), HASSAN et al. (2000) e HASSAN e ABDELGADER (2001). O material biológico utilizado nos experimentos foi constituído por parasitóides de ovos da espécie T. pretiosum, coletados sob posturas de G. molesta na cultura do pessegueiro na região de Pelotas, RS, em Esses insetos deram origem a uma criação mantida no laboratório, sob condições controladas de temperatura de 25 ± 1 ºC, umidade relativa de 70 ± 10% e fotofase de 14 horas, utilizandose ovos inviabilizados em lâmpada germicida (STEIN e PARRA, 1987) do hospedeiro alternativo Anagasta kuehniella (Zeller, 1879) (Lepidoptera: Pyralidae), criado conforme método descrito por PARRA (1997). Devido à capacidade operacional do sistema disponível no laboratório, o qual permite a realização de apenas seis tratamentos simultaneamente por experimento, os estudos de seletividade foram divididos em quatro experimentos. No Experimento I foram avaliados os produtos fitossanitários: espinosade, fenitrotiona, fosmete, e óleo mineral; no Experimento II: cálcio+cobre, iprodione, mancozebe, mancozebe+óxicloreto de cobre; no Experimento III: dodina, glufosinato de amônio, malationa e teflubenzurom e; no Experimento IV: enxofre, folpete, tebuconazole e triforine. Esses produtos fitossanitários, comumente utilizados na cultura do pessegueiro, estão registrados e/ou foram eficazes no controle de pragas da cultura, sendo testados nas dosagens máximas registradas e/ou testadas (Tabela 1). O inseticida triclorfom (Dipterex 500), na concentração de 150 ml do ingrediente ativo 100 L -1, foi utilizado como padrão de toxicidade (testemunha positiva) em cada experimento, por ser reconhecidamente nocivo a parasitóides do gênero Trichogramma (GRÜTZMACHER et al., 2004) e estar registrado na cultura do pessegueiro, enquanto a testemunha negativa constituiu-se por água destilada. Tabela 1. Produtos fitossanitários utilizados na cultura do pessegueiro e avaliados nos testes de seletividade a adultos de Trichogramma pretiosum Ingrediente ativo Formulação comercial Classe Grupo químico FC C.I.A. Cálcio + cobre Bordasul DF F Não determinado Dodina Dodex 450 SC F Guanidina Enxofre Kumulus DF-AG F/A Inorgânico Espinosade Tracer I Espinosinas 12,6 6 Fenitrotiona Sumithion 500 CE I Organofosforado Folpete Folpan Agricur 500 PM F Dicarboximida Fosmete Imidan 500 WP I Organofosforado Glufosinato sal de amônio Finale H Homoalanina substituída 2 * 200 Iprodione Rovral SC F Dicarboximida Malationa Malathion 1000 CE I Organofosforado Mancozebe Dithane PM F Ditiocarbamato Mancozebe + Óxicloreto Cuprozeb F Ditiocarbamato de cobre + Inorgânico Óleo mineral Triona I Hidrocarboneto Tebuconazol Folicur 200 CE F Triazol Teflubenzurom Nomolt 150 CE I Benzoiluréia 25 3,75 Triforina Saprol F Análogo Triazol A=acaricida; F = fungicida; H = herbicida; I = inseticida. FC = Concentração da formulação comercial (g 100 L -1 de água) * L ha -1. C.I.A. = Concentração do ingrediente ativo (g 100 L -1 de água). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

177 426 F.P. Giolo et al. Os testes de toxicidade foram realizados em laboratório sob as mesmas condições climáticas usadas na criação do parasitóide, expondo-se adultos (estágio mais sensível) de T. pretiosum a resíduos secos dos pesticidas. A exposição foi feita em placas quadrangulares de vidro de 2 mm de espessura e 13 cm de lado, pulverizadas com os produtos. Depois de tratadas, as placas permaneceram à temperatura ambiente por cerca de três horas para secagem da calda aplicada, formando uma película seca do produto fitossanitário. As aplicações foram realizadas através de pulverizadores manuais, com capacidade para 580 ml, que proporcionaram um depósito de calda de 1,75 ± 0,25 mg cm -2 da placa de vidro, aferido mediante balança eletrônica de precisão. Gaiolas de exposição foram confeccionadas utilizando-se duas placas de vidro contendo resíduo seco do pesticida testado, servindo como fundo e cobertura, e uma moldura de alumínio (13 cm de comprimento x 1,5 cm de altura x 1 cm de largura) composta por quatro laterais fixas por meio de presilhas metálicas. Em três laterais da moldura de alumínio existiam seis orifícios para ventilação (diâmetro aproximado de 1 cm), cobertos com tecido preto, aderido firmemente com fita adesiva, para evitar a fuga dos insetos. No quarto lado havia dois orifícios: o maior (3,5 cm x 1 cm) foi utilizado para introdução de ovos do hospedeiro alternativo A. kuehniella a serem parasitados e para fornecimento de alimento aos insetos (3 g de gelatina, 100 ml de água e 200 g de mel) e o menor (diâmetro aproximado de 1 cm) serviu para inserção dos tubos de emergência com os indivíduos a serem testados. Esse lado da moldura foi coberto externamente com uma fita isolante preta, protegida na altura dos referidos orifícios com outra fita adesiva evitando assim, a aderência e imobilidade dos insetos. Tubos de emergência contendo adultos de T. pretiosum com aproximadamente 24 horas de idade foram conectados às gaiolas de exposição seis horas após a pulverização, permitindo a entrada dos insetos no interior da gaiola. Cada tubo de emergência foi constituído por uma ampola de vidro transparente de 120 mm de comprimento por 20 mm de diâmetro em uma das extremidades e 7 mm na outra, contendo no seu interior, um círculo de 1 cm de diâmetro com 250 ± 50 ovos previamente parasitados, aderido a uma tira de papel de 80 mm de comprimento por 15 mm de largura com três finos filetes de alimento (3 g de gelatina, 100 ml de água e 200 g de mel). Para acelerar a saída dos insetos dos tubos de emergência, foi acrescida a intensidade luminosa da sala e encapado o tubo de emergência, durante o período de liberação. Os tubos de emergência foram desconectados após 16 horas, e mantidos nas mesmas condições experimentais, por mais três dias para que ocorresse a total emergência dos adultos. Um sistema de sucção de ar constituído por bombas de aquário com fluxo invertido e mangueiras foi conectado às gaiolas de exposição durante todo o período do experimento, evitando o acúmulo de gases tóxicos no ambiente interno das gaiolas. Seis horas após a retirada dos tubos de emergência, cartões contendo três círculos de 1 cm de diâmetro com 450 ± 50 ovos inviabilizados de A. kuehniella e alimento foram oferecidos em sobreposição às 24 (três cartões), 48 (dois cartões) e 96 (um cartão) horas após pulverização, para serem parasitados por fêmeas de T. pretiosum. Durante todo o experimento foram ofertados em cada gaiola 18 círculos, totalizando aproximadamente ovos oferecidos aos parasitóides. O número de adultos que entrou em cada gaiola foi estimado mediante contagem do número de ovos parasitados (de cada círculo de 1 cm de diâmetro utilizado na confecção do tubo de emergência), subtraído do número de adultos que permaneceram no interior do tubo de emergência. Sobre esse valor, aplicou-se a razão sexual da população. Essa foi obtida por amostragem de quatro círculos de 1 cm de diâmetro contendo ovos parasitados, sendo os círculos retirados do mesmo cartão utilizado na confecção dos tubos de emergência. Sete dias após a aplicação dos produtos fitossanitários, as gaiolas foram desmontadas e os cartões contendo ovos do hospedeiro ofertados aos insetos em teste, retirados e acondicionados em placas de Petri (90 x 15 mm). Esses cartões foram mantidos nas mesmas condições do experimento por mais três dias, permitindo o desenvolvimento do parasitóide até o estágio de pupa (escurecimento característico pela deposição de grânulos de urato), para posterior contagem do número de ovos parasitados. Com base no cálculo do número de ovos parasitados e número de fêmeas que entraram em cada gaiola, obteve-se o número médio de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum para cada tratamento. Foram utilizadas quatro repetições para cada tratamento, sendo cada gaiola de exposição considerada uma unidade experimental no delineamento inteiramente casualizado. Inicialmente, todos os resultados foram testados quanto à normalidade pelo teste de Shapiro-Wilk, através do PROC UNIVARIATE, e homocedasticidade pelo teste de Hartley. Para resultados com distribuição tendendo normal, foi realizado análise de variância (ANOVA). Quando o valor de F foi significativo (p < 0,05) as médias foram comparadas pelo teste de Tukey-Kramer Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

178 Toxicidade de produtos fitossanitários sobre Trichogramma pretiosum 427 através do PROC GLM. Quando não significativo (p > 0,05) as médias foram comparadas pelo teste de Bonferroni-Dunn t, através do PROC GLM. Os resultados dos experimentos, que não apresentaram distribuição tendendo a normal, mesmo após a transformação dos dados, foram submetidas ao teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, através do PROC NPAR1WAY e as médias dos dados ranqueados comparadas pelo teste de Bonferroni- Dunn t, através do PROC GLM. Todas as análises estatísticas foram realizadas através do programa estatístico SAS (SAS Institute, 2002) para um nível de significância de 5% de probabilidade. Além das análises estatísticas tradicionais, foi calculada a redução no parasitismo para cada agrotóxico em relação à testemunha negativa (água destilada). Utilizou-se a fórmula (Hassan et al., 2000) RP = (1 - R t /R c )*100, em que RP é a porcentagem de redução no parasitismo, R t é o valor do parasitismo médio para cada produto e R c o parasitismo médio observado para o tratamento testemunha (negativa). Com base nessas porcentagens de redução, os agrotóxicos foram classificados segundo os índices propostos pela IOBC/WPRS em: 1, inócuo (<30%); 2, levemente nocivo (30-79%); 3, moderadamente nocivo (80-99%) e 4, nocivo (>99%). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO O número médio de fêmeas de T. pretiosum no interior das gaiolas de exposição variou de 111,27 a 162,51 fêmeas por gaiola no Experimento I (Tabela 2); de 99,77 a 129,21 fêmeas por gaiola no Experimento II (Tabela 2); de 135,22 a 212,15 fêmeas por gaiola no Experimento III (Tabela 3) e de 100,63 a 151,71 fêmeas por gaiola no Experimento IV (Tabela 3). O método da IOBC/WPRS para testes de seletividade em laboratório recomenda para T. cacoeciae entre 50 e 400 parasitóides por gaiola de contato (HASSAN, 1998a; HASSAN et al., 2000; ZHANG e HASSAN, 2000). A padronização da população inicial por gaiola é extremamente importante, pois um número elevado de adultos prejudica o desempenho reprodutivo da espécie ou pode ocasionar hiperparasitismo nos ovos. Por outro lado, se a população for muito reduzida, prejudica a boa mensuração dos resultados, que são expressos em número de ovos parasitados por fêmea. Tabela 2. Número médio (±EP) de fêmeas por gaiola de contato e efeito de pesticidas utilizados na cultura do pessegueiro sobre o número (±EP) de ovos parasitados por fêmea, redução (%) na capacidade de parasitismo de Trichogramma pretiosum e classificação de toxicidade destes produtos. Experimentos I e II. Temperatura: 25±1ºC; UR: 70±10%; fotofase: 14 horas Formulação comercial IA Número de fêmeas Ovos parasitados por gaiola por fêmea RP IOBC Experimento I Testemunha - 154,56 ± 7,87 40,19 ± 2,27 a - - Espinosade 6 160,05 ± 17,57 0,00 ± 0,00 c 100,0 4 Fenitrotiona ,27 ± 11,43 0,00 ± 0,00 c 100,0 4 Fosmete ,51 ± 4,80 0,00 ± 0,00 c 100,0 4 Óleo mineral ,43 ± 14,19 15,15 ± 1,18 b 62,3 2 Triclorfom ,40 ± 7,05 0,00 ± 0,00 c 100,0 4 Experimento II Testemunha - 129,21 ± 16,71 38,29 ± 3,19 a - - Cálcio + cobre ,14 ± 13,57 38,83 ± 2,93 a 0,0 1 Iprodione ,26 ± 8,91 40,04 ± 2,78 a 0,0 1 Mancozebe ,27 ± 15,77 32,28 ± 5,14 a 15,7 1 Mancozebe + Óxicloreto de cobre ,77 ± 6,48 39,97 ± 0,95 a 0,0 1 Triclorfom ,37 ± 19,71 0,00 ± 0,00 b 100,0 4 I.A. = Concentração do ingrediente ativo (g ou ml 100 L -1 de água). Médias acompanhadas pela mesma letra não diferem significativamente (p>0,05) pelo teste de (Kruskal-Wallis) Bonferroni-Dunn t (Experimento I: K=22,72; p=0,0004) ou (ANOVA) Tukey-Kramer (Experimento II: F=27,64; gl=5,18; p=0,0001). RP = Redução na capacidade de parasitismo comparado com a testemunha. Classes da IOBC/WPRS para teste de toxicidade inicial sobre adultos: 1= inócuo (<30%); 2= levemente nocivo (30-79%); 3= moderadamente nocivo (80-99%); 4=nocivo (>99%). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

179 428 F.P. Giolo et al. Tabela 3. Número médio (±EP) de fêmeas por gaiola de contato e efeito de pesticidas utilizados na cultura do pessegueiro sobre o número (±EP) de ovos parasitados por fêmea, redução (%) na capacidade de parasitismo de Trichogramma pretiosum e classificação de toxicidade destes produtos. Experimentos III e IV. Temperatura: 25±1ºC; UR: 70±10%; fotofase: 14 horas Formulação comercial IA Número de fêmeas por gaiola Experimento III Ovos parasitados por fêmea Testemunha - 212,15 ± 9,07 30,01 ± 2,39 a - - Dodina ,94 ± 14,80 27,54 ± 2,45 a 8,2 1 Glufosinato de Amônio ,24 ± 19,22 0,95 ± 0,21 b 96,8 3 Malationa ,22 ± 19,34 0,00 ± 0,00 b 100,0 4 Teflubenzurom 3,75 169,68 ± 38,60 32,35 ± 5,66 a 0,0 1 Triclorfom ,57 ± 8,19 0,00 ± 0,00 b 100,0 4 Experimento IV Testemunha - 151,71 ± 8,48 32,55 ± 4,85 a - - Enxofre ,92 ± 12,79 3,39 ± 0,84 c 89,5 3 Folpete ,45 ± 8,45 27,59 ± 2,61 a 15,2 1 Tebuconazol ,17 ± 23,12 18,63 ± 5,17 b 42,7 2 Triforina ,63 ± 12,21 35,01 ± 2,60 a 0,0 1 Triclorfom ,53 ± 13,44 0,00 ± 0,00 d 100,0 4 I.A. = Concentração do ingrediente ativo (g ou ml 100 L -1 de água). Médias acompanhadas pela mesma letra não diferem significativamente (p>0,05) por (Kruskal-Wallis) Bonferroni-Dunn t (Experimento III: K=20,25; p=0,0011) ou (ANOVA) Tukey-Kramer (Experimento IV: F=20,76; gl=5,18; p=0,0001). RP= Redução na capacidade de parasitismo comparado com a testemunha. Classes da IOBC/WPRS para teste de toxicidade inicial sobre adultos: 1= inócuo (<30%); 2= levemente nocivo (30-79%); 3= moderadamente nocivo (80-99%), 4= nocivo (>99%). RP IOBC O número médio de ovos parasitados por fêmea de T. pretiosum na testemunha (água destilada) foi de 40,19; 38,29; 30,01 e 32,55 nos Experimentos I, II, III e IV, respectivamente (Tabelas 2 e 3). Este é um critério importante na validação de testes de seletividade com parasitóides de ovos. Para T. cacoeciae foi determinado que o número mínimo de ovos parasitados por fêmea deveria ser quinze (HASSAN et al., 2000). Para T. pretiosum ainda não existe este limiar inferior estabelecido. No entanto, observando alguns estudos bioecológicos desta espécie, como por exemplo, trabalho realizado por MACEDA et al. (2003), verifica-se um valor de 5,74 ovos parasitados por fêmea e dia. Comparando esse valor com aqueles obtidos nos experimentos deste estudo (Tabelas 2 e 3), em que ovos do hospedeiro A. kuehniella ficaram expostos às fêmeas para parasitismo durante seis dias, obtém-se valores de 6,70; 6,38; 5,00 e 5,43 ovos parasitados por fêmea, respectivamente, nos Experimentos I, II, III e IV. De maneira geral, aplicando o índice proposto pela IOBC/WPRS, 50,0% dos pesticidas testados foram classificados como inócuos (classe 1), principalmente fungicidas (87,50%); 12,50% foram levemente nocivos (classe 2); 12,50% foram moderadamente nocivos (classe 3) e 25,0% foram classificados como nocivos (classe 4), sendo todos inseticidas (Tabelas 2 e 3). Dentre os fungicidas testados, cálcio + cobre, dodina, folpete, iprodione, mancozebe, oxicloreto de cobre e triforina foram inócuos (classe 1) a T. pretiosum (Tabelas 2 e 3). Apesar de dodina, folpete e mancozebe causarem redução na porcentagem de parasitismo de 8,23%; 15,24% e 15,70%, respectivamente, o número de ovos parasitados não diferiu estatisticamente da testemunha (Tabelas 2 e 3). Para os fungicidas cálcio+cobre e mancozebe + óxicloreto de cobre não há informações de estudos de toxicidade em nenhum organismo benéfico. Testado na mesma concentração avaliada neste trabalho, mancozebe foi moderadamente nocivo (classe 3) a T. cacoeciae (HASSAN, 1998b). Para o fungicida dodina, foram obtidos resultados similares por GRÜTZMACHER et al. (2004) com T. cacoeciae. Também com T. cacoeciae, HASSAN (1994) obteve a classe 1 (inócuo) para folpete, mesmo com uma concentração de ingrediente ativo superior à usada no presente estudo. Para o fungicida Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

180 Toxicidade de produtos fitossanitários sobre Trichogramma pretiosum 429 iprodione, na mesma concentração testada neste estudo, resultados similares foram obtidos por HASSAN et al. (1991) para vários inimigos naturais, dentre eles o parasitóide T. cacoeciae. O fungicida triforina na concentração de 0,15% do produto comercial também foi classificado como inócuo para a espécie T. cacoeciae (HASSAN et al., 1991). O fungicida tebuconazol foi levemente nocivo (classe 2), causando redução no número de ovos parasitados de 42,76% (Tabela 3). A classe 3 (moderadamente nocivo) foi obtida por STERK et al. (1999) com T. cacoeciae para tebuconazol. As diferenças obtidas entre os estudos podem estar relacionadas à concentração do fungicida, que foi 2,5 vezes superior no estudo de STERK et al. (1999). No entanto, diferenças intraespecíficas na metabolização do fungicida também poderiam explicar em parte os resultados discrepantes entre os dois trabalhos. Emergência de adultos significativamente inferior foi observada por TORRES et al. (1996), quando ovos do hospedeiro A. kuehniella foram pulverizados com tebuconazol no estágio larval de T. pretiosum. Analisando os resultados dos estudos de seletividade com fungicidas, observa-se que as formulações comerciais, apesar de possuir modo de ação não relacionado diretamente à fisiologia dos insetos, podem ser nocivas, pois sua toxicidade provavelmente está relacionada à formulação, aos efeitos secundários no metabolismo dos insetos e também à dose utilizada no teste. HASSAN (1998b) apresentou uma listagem contendo 53 fungicidas, e apenas 26 foram inócuos ao parasitóide, o que demonstra a importância da realização de testes de toxicidade sobre inimigos naturais, não somente com inseticidas. O fungicida-acaricida enxofre foi moderadamente nocivo (classe 3) a T. pretiosum, tendo causado 89,59% de redução no parasitismo (Tabela 3). Trabalhando com T. cacoeciae, GRÜTZMACHER et al. (2004) classificaram enxofre como nocivo (classe 4), com 100% de redução no parasitismo dessa espécie. Dentre os inseticidas testados, apenas o regulador de crescimento teflubenzurom foi inócuo (classe 1) ao parasitóide, não afetando o número de ovos parasitados (Tabela 3). A inocuidade de teflubenzurom também foi demonstrada por STERK et al. (1999) para diversos agentes entomófagos e entomopatógenos, dentre eles a espécie T. cacoeciae. Da mesma forma, CARVALHO et al. (2001) obtiveram resultados similares para teflubenzurom (classe 1) para duas linhagens de T. pretiosum em dois experimentos, com 5,64% e 22,95% de redução na capacidade de parasitismo, percentuais superiores aos obtidos no Experimento III (Tabela 3). O ingrediente ativo teflubenzurom ainda não se encontra registrado para a cultura do pessegueiro e se constitui em uma alternativa promissora que deve ser incluída, principalmente, no sistema PIP. O inseticida à base de óleo mineral foi levemente nocivo (classe 2), reduzindo o número de ovos parasitados em 62,30% (Tabela 2). Avaliando óleo mineral, também registrado na cultura do pessegueiro, GRÜTZMACHER et al. (2004) o classificaram como moderadamente nocivo (classe 3). As diferenças obtidas nesse caso, provavelmente, devem-se à superior dose do ingrediente ativo (óleo mineral) testada (GRÜTZMACHER et al., 2004) em relação ao presente estudo. Da mesma forma, como comentado, diferenças intraespecíficas também poderiam contribuir para os distintos resultados. Os demais inseticidas espinosade, fenitrotiona, fosmete e malationa foram nocivos, reduzindo em 100% (classe 4) o parasitismo de T. pretiosum (Tabelas 2 e 3). A classe 4 (nocivo) também foi atribuída para os inseticidas fosmete e fenitrotiona por HASSAN (1998b) para T. cacoeciae. A classe 3 (moderadamente nocivo) foi obtida por YOUSEF et al. (2004) para o inseticida malationa, porém, em uma concentração inferior à utilizada no presente estudo. O inseticida espinosade vem demonstrando resultados satisfatórios no controle da grafolita (ARIOLI et al., 2004). Por outro lado, esse inseticida obtido a partir de um metabólito natural produzido por um actinomiceto de solo, apesar de sua baixa toxicidade para mamíferos (BRET et al., 1997), demonstrou ser nocivo a adultos de T. pretiosum (Tabela 2). A toxicidade de espinosade também foi constatada por CÔNSOLI et al. (2001) sobre estágios imaturos de Trichogramma galloi Zucchi, 1988 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). O herbicida glufosinato sal de amônio foi moderadamente nocivo (classe 3), reduzindo em 96,83% a capacidade de parasitismo do inseto (Tabela 3). Avaliando glufosinato sal de amônio, HASSAN et al. (1991) reportaram que este herbicida foi levemente nocivo (classe 2) a adultos de T. cacoeciae. A discrepância nos resultados, provavelmente, deve-se à concentração de ingrediente ativo, duas vezes superior (HASSAN et al., 1991), utilizada neste estudo. Entretanto, como os estudos foram realizados com distintas espécies, essa fonte de variação tambem não pode ser descartada. De acordo com a seqüência de testes da IOBC/ WPRS proposta por HASSAN e ABDELGADER (2001), os fungicidas cálcio + cobre, dodina, folpete, iprodione, mancozebe, mancozebe+óxicloreto de cobre e triforina e o inseticida teflubenzurom foram inócuos (classe 1) em favor do parasitóide de ovos T. pretiosum. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

181 430 F.P. Giolo et al. Para o fungicida tebuconazole, o fungicidaacaricida enxofre e os inseticidas espinosade, fenitrotiona, fosmete, malationa e óleo mineral foram nocivos (classes 2 a 4); os resultados do laboratório, apesar de oferecerem ótima indicação do comportamento do produto no campo (DEGRANDE et al., 2002), não devem ser extrapolados para essas condições. Testes de toxicidade em laboratório sujeitam os insetos-teste à máxima exposição aos pesticidas e constituem a primeira etapa da seqüência de testes preconizada pelo IOBC/WPRS (HASSAN et al., 2000) na avaliação do potencial de risco de um pesticida para a fauna de artrópodes. Nessa seqüência de testes, a inocuidade de um produto pode ser facilmente demonstrada em experimentação de laboratório, entretanto, sua toxicidade somente poderá ser confirmada sob condições de campo. Com esses pesticidas a etapa seguinte é a realização de estudos sobre os estágios imaturos (menos suscetíveis) e testes de persistência biológica. Caso a toxicidade ainda seja confirmada, deverão ser realizados estudos em pomares de pessegueiro. Para o herbicida glufosinato de amônio, devido à impossibilidade da realização de experimentos de persistência biológica, a próxima etapa consiste na avaliação sobre estágios imaturos e experimentos desenvolvidos em pomares da cultura do pessegueiro. 4. CONCLUSÕES 1. Os fungicidas (g do ingrediente ativo 100 L -1 de água) cálcio + cobre ( ), dodina (79), folpete (125), iprodione (75), mancozebe (160), mancozebe + óxicloreto de cobre ( ), triforine (24) e o inseticida teflubenzurom (15) são inócuos (classe 1) a Trichogramma pretiosum. 2. O fungicida tebuconazol (20) e o inseticida óleo mineral (800) são levemente nocivos (classe 2) a essa espécie de parasitóide. 3. O fungicida-acaricida enxofre (480) e o herbicida glufosinato de amônio (200) são moderadamente nocivos (classe 3) a T. pretiosum. 4. Os inseticidas espinosade (6), fenitrotiona (75), fosmete (100) e malationa (200) são nocivos (classe 4) ao parasitóide T. pretiosum. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) pelo apoio financeiro para a realização desta pesquisa. REFERÊNCIAS ARIOLI, C.J.; BOTTON, M.; CARVALHO, G.A. Controle químico da Grapholita molesta (Busck) (Lepidoptera: Tortricidae) na cultura do pessegueiro. Ciência Rural, Santa Maria, v.34, n.6, p , BASSO, C.; GRILLE, G.; POMPANON, F.; ALLEMAND, R.; PINTUREAU, B. Comparación de los caracteres biológicos y etológicos de Trichogramma pretiosum y de T. exiguum (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Revista Chilena de Entomologia, Santiago, v.25, n.1, p.45-53, BOTTON, M.; ARIOLI, C.J.; COLLETTA, V.D. Monitoramento da mariposa oriental Grapholita molesta (Busck, 1916) (Lepidoptera: Tortricidae) na cultura do pessegueiro. Bento Gonçalves: Embrapa CNPUV, p. (Embrapa-CNPUV. Comunicado Técnico, 38) BOTTON, M.; BAVARESCO, A.; GARCIA, M.S. Ocorrência de Argyrotaenia sphaleropa (Meyrick) (Lepidoptera: Tortricidae) danificando pêssegos na Serra Gaúcha, Rio Grande do Sul. Neotropical Entomology, Londrina, v.32, n.3, p , BRET, B.L.; LARSON, L.; SCHOONOVER, J.R.; SPARKS, T.C.; THOMPSON, G.D. Biological properties of spinosad. Down to Earth, New Delhi, v.52, n.1, p.6-13, CARVALHO, G.A.; PARRA, J.R.P.; BAPTISTA, G.C. Impacto de produtos fitossanitários utilizados na cultura do tomateiro na fase adulta de duas linhagens de Trichogramma pretiosum Riley, 1879 (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.25, n.3, p , CÔNSOLI, F.L.; BOTELHO, P.S.M.; PARRA, J.R.P. Selectivity of insecticides to the egg parasitoid Trichogramma galloi Zucchi, 1988 (Hym., Trichogrammatidae). Journal of Applied Entomology, Berlin, v.125, n.1-2, p.34-43, DEGRANDE, P.E.; REIS, P.R.; CARVALHO, G.A.; BELARMINO, L.C. Metodologia para avaliar o impacto de pesticidas sobre inimigos naturais. In: PARRA, J.R.P.; BOTELHO, P.S.M.; CORRÊA-FERREIRA, B.S.; BENTO, J.M.S. (Ed.). Controle biológico no Brasil: parasitóides e predadores. São Paulo: Manole, cap.5, p FACHINELLO, J.C.; TIBOLA, C.S.; VICENZI, M.; PARISOTO, E. ; PICOLOTTO, L.; MATTOS, M.L.T. Produção integrada de pêssegos: três anos de experiência na região de Pelotas-RS. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.25, n.2, p , FOERSTER, L.A. Seletividade de inseticidas a predadores e parasitóides. In: PARRA, J.R.P.; BOTELHO, P.S.M.; CORRÊA- FERREIRA, B.S.; BENTO, J.M.S. (Ed.). Controle biológico no Brasil: parasitóides e predadores. São Paulo: Manole, cap.6, p GIOLO, F.P.; GRÜTZMACHER, A.D.;MANZONI, C.G.; FACHINELLO, J.C.; NÖRNBERG, S.D.; STEFANELLO JÚNIOR, G.J. Seletividade de agrotóxico indicados na produção integrada de pêssego a Trichogramma pretiosum (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.27, n.2, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

182 Toxicidade de produtos fitossanitários sobre Trichogramma pretiosum 431 GRÜTZMACHER, A.D.; ZIMMERMANN, O.; YOUSEF, A.; HASSAN, S.A. The side-effects of pesticides used in integrated production of peaches in Brazil on the egg parasitoid Trichogramma cacoeciae Marchal (Hym., Trichogrammatidae). Journal of Applied Entomology, Berlin, v.128, n.6, p , HASSAN, S.A. Comparison of three different laboratory methods and one semi-field test method to assess the side effects of pesticides on Trichogramma cacoeciae Marchal (Hym., Trichogrammatidae). Bulletin IOBC/WPRS, Darmstadt, v.17, n.1, p , HASSAN, S.A. Guidelines for the evaluation of side effects of plant protection products on Trichogramma cacoeciae Marchal (Hym., Trichogrammatidae). Bulletin IOBC/WPRS, Darmstadt, v.21, n.6, p , 1998a. HASSAN, S.A. The side-effects of 161 pesticides on the egg parasitoid Trichogramma cacoeciae Marchal (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Egg Parasitoids, Cali, p.63-76, 1998b. HASSAN, S.A.; ABDELGADER, H. A sequential testing program to assess the effects of pesticides on Trichogramma cacoeciae Marchal (Hym., Trichogrammatidae). Bulletin IOBC/ WPRS, Darmstadt, v.24, p.71-81, HASSAN, S.A.; BIGLER, F.; BOGENSCHÜTZ, H.; BOLLER, E.; BRUN, J.; CALIS, J.N.M.; CHIVERTON, P.; COREMANS- PELSENEER, J.; DUSO, C.; LEWIS, G.B.; MANSOUR, F.; MORETH, L.; OOMEN, P.A.; OVERMEER, W.P.J.; POLGAR, L.; RIECKMANN, W.; SAMSOE-PETERSEN, L.; STÄUBLI, A.; STERK, G.; TAVARES, K.; TUSET, J.J.; VIGGIANI, G. Results of the fifth joint pesticide testing programme carried out by the IOBC/WPRS - Working Group Pesticides and Beneficial Organisms. Entomophaga, Darmstadt, v.36, n.1, p.55-67, HASSAN, S.A.; HALSALL, N.; GRAY, A.P.; KUEHNER, C.; MOLL, M.; BAKKER, F.M.; ROEMBKE, J.; YOUSEF, A.; NASR, F.; ABDELGADER, H. A laboratory method to evaluate the side effects of plant protection products on Trichogramma cacoeciae Marchal (Hym., Trichogrammatidae). In: CANDOLFI, M.P.; BLÜMEL, S.; FORSTER, R.; BAKKER, F.M.; GRIMM, C.; HASSAN, S.A.; HEIMBACH, U.; MEAD-BRIGGS, M.A.; REBER, B.; SCHMUCK, R.; VOGT, H. (eds.). Guidelines to evaluate side-effects of plant protection products to non-target arthropods. IOBC/ WPRS, Gent. 2000, p IBGE. Produção agrícola municipal: culturas temporárias e permanentes. Disponível em < bda>. Acesso em: 23 de junho de MACEDA, A.; HOHMANN C.L.; SANTOS. H.R. Temperature effects on Trichogramma pretiosum Riley and Trichogrammatoidea annulata De Santis. Brazilian Archives of Biology and Technology, Curitiba, v.46, n.1, p.27-32, PARRA, J.R.P.; ZUCCHI, R.A. Trichogramma no Brasil: viabilidade de uso após vinte anos de pesquisa. Neotropical Entomology, Londrina, v.33, n.3, p , PINTO, J.D. Taxonomia de Trichogrammatidae (Hymenoptera) com ênfase nos gêneros que parasitam Lepidoptera. In: PARRA, J.R.P.; ZUCCHI, R.A. (ed.). Trichogramma e o controle biológico aplicado. Piracicaba: FEALQ. 1997, cap.1, p PINTO, J.D.; KOOPMANSCHAP, A.B.; PLATNER, G.R.; STOUTHAMER, R. The North American Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) parasitizing certain Tortricidae (Lepidoptera) on apple and pear, with ITS2 DNA characterizations and description of a new species. Biological Control, San Diego, v.23, n.2, p , SALLES, L.A.B. Principais pragas e seu controle. In: MEDEIROS, C.A.B.; RASEIRA, M.C.B. (eds.) A cultura do pessegueiro. Brasília: Embrapa-SPI; Pelotas: Embrapa-CPACT cap.8, p SAS Institute. Getting Started with the SAS Learning Edition. Cary, NC: SAS Institute Inc STEIN, C.P.; PARRA, J.R.P. Uso da radiação ultravioleta para inviabilizar ovos de Anagasta kuehniella (Zeller, 1879) visando estudos com Trichogramma spp. Anais da Sociedade Entomológica do Brasil, Londrina, v.16, n.1, p , STERK, G.; HASSAN, S.A.; BAILLOD, M.; BAKKER, F.; BIGLER, F.; BLÜMEL, S.; BOGENSCHÜTZ, H.; BOLLER, E.; BROMAND, B.; BRUN, J.; CALIS, J.N.M.; COREMANS-PELSENEER, J.; DUSO, C.; GARRIDO, A.; GROVE, A.; HEIMBACH, U.; HOKKANEN, H.; JACAS, J.; LEWIS, G.; MORETH, L.; POLGAR, L.; ROVERSTI, L.; SAMSOE-PETERSEN, L.; SAUPHANOR, B.; SCHAUB, L.; STÄUBLI, A.; TUSET, J.J.; VAINIO, A.; VAN DE VEIRE, M.; VIGGIANI, G.; VIÑUELA, E.; VOGT, H. Results of the seventh joint pesticide testing programme carried out by the IOBC/WPRS-Working Group Pesticides and Beneficial Organisms. BioControl, Rotterdam, v.44, n.1, p , TORRES, J.B.; PRATISSOLI, D.; SALES, F.F. Susceptibilidade de Trichogramma pretiosum aos fungicidas utilizados em tomateiro no Espírito Santo. 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183 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOSSANIDADE (1 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

184 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Seletividade de inseticidas a Orius insidiosus Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Fabrícia Zimermann Vilela Torres I, II ; Geraldo Andrade Carvalho I, II, * ; Jander Rodrigues de Souza I, II ; Liuz Carlos Dias RochaI, II I Departamento de Entomologia, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 3037, Lavras, Brasil. fabriciazimermann@yahoo.com.br; gacarval@ufla.br II Bolsista do CNPq RESUMO A utilização de produtos fitossanitários seletivos a inimigos naturais é importante para o sucesso de programas de manejo integrado de pragas em agroecossistemas. Objetivou-se investigar efeitos letais e subletais de inseticidas empregados para o controle de pragas da roseira sobre ovos e ninfas de quinto ínstar de Orius insidiosus (Say) Hemiptera: Anthocoridae, em condições laboratoriais. Formulações comerciais dos seguintes inseticidas foram diluídas em água destilada (concentração em g i.a./100 ml): endosulfam (0,021), formetanato (0,04), espinosade (0,0144) e deltametrina (0,0008). O tratamento testemunha foi somente com água destilada. Os bioensaios foram mantidos em câmara climática a 25 ± 2ºC, UR de 70 ± 10% e fotofase de 12 horas. Ovos do predador colocados em hastes de picão-preto (Bidens pilosa L.) foram imersos nas caldas inseticidas por cinco segundos. As ninfas de quinto ínstar do predador foram tratadas com os inseticidas em torre de Potter. O efeito total dos inseticidas foi estimado e enquadrados em classes toxicológicas de acordo com a IOBC. O inseticida deltametrina foi nocivo a ovos e ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus; endosulfam, formetanato e espinosade foram levemente nocivos. Endosulfam e formetanato não afetaram negativamente as características reprodutivas de fêmeas oriundas de ovos tratados. Endosulfam e espinosade reduziram o número de ovos colocados por fêmeas oriundas de ninfas de quinto ínstar que receberam tratamento, e espinosade afetou negativamente a viabilidade desses ovos. Palavras-chave: seletividade, manejo integrado de pragas, controle biológico. (2 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

185 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus ABSTRACT The use of selective pesticides to natural enemies is important for the success of integrated pest management programs. The objective of this study was to investigate lethal and sublethal effects of some insecticides, used to control pests in rose crops, on eggs and fifth instarnymphs of Orius insidiosus (Say) under laboratory conditions. Commercial formulations of the following insecticides were diluted in distilled water (concentration in g a.i./100 ml): endosulfan (0.021), formetanate (0.04), spinosad (0.0144) and deltamethrin (0.0008). Distilled water was used as control. The tests were carried out in climatic chamber at 25±2ºC, RH of 70±10% and 12 h-photophase. The eggs of the predator laid on Bidens pilosa L. stems were treated by dipping the stems containing eggs into insecticide solutions for five seconds. Fifth instarnymphs were treated with the insecticides using a Potter spray tower. The total effect of the insecticides was estimated and they were classified according to the toxicity categories proposed by the IOBC. Deltamethrin was harmful and, endosulfan, formetanate and spinosad were slightly harmful to eggs and fifth instar-nymphs of O. insidiosus. Endosulfan and formetanate did not affect negatively the reproductive characteristics of the females originated from treated eggs. Endosulfan and spinosad reduced the number off eggs laid by the females originated from the treated fifth instar-nymphs, and spinosad affected negatively the viability of these eggs. Key words: selectivity, integrated pest management, biological control. 1. INTRODUÇÃO No Brasil, existem cerca de produtores de flores, distribuídos em municípios, ocupando uma área de hectares (KIYUNA et al., 2002). No plantio de roseiras destacamse os municípios de Atibaia e Holambra, no Estado de São Paulo, e Barbacena, Munhoz, Antônio Carlos, Andradas e Senador Amaral, em Minas Gerais (BARBOSA et al., 2005; LANDGRAF e PAIVA, 2005). Na cultura da roseira, as pragas de maior ocorrência são ácaros, pulgões, tripes, cochonilhas e besouros, controladas na maioria das vezes por produtos químicos (SILVA, 1987; LARSON, 1992), que podem causar desequilíbrios biológicos e contaminação ambiental. Entre as alternativas potenciais de controle de tripes em roseira, cita-se o uso de percevejos predadores do gênero Orius (Wolff) (Hemiptera: Anthocoridae), insetos pequenos e ágeis, presentes em diversos agroecossistemas, alimentando-se também de ácaros, afídeos, ovos e pequenas lagartas de lepidópteros (ELLINGTON et al., 1998; BUENO, 2000). Porém, para que esses percevejos possam demonstrar sua máxima potencialidade como predadores, é importante o uso de inseticidas seletivos nas áreas onde se deseja realizar o controle biológico de pragas com esses inimigos naturais. Assim, sua preservação em cultivos agrícolas pode contribuir para a redução do número de aplicações de inseticidas, proporcionando maior (3 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

186 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus economia e menor impacto ao ambiente. Estudos a respeito dos efeitos de pesticidas sobre O. insidiosus estão em fase inicial no Brasil, destacando-se trabalhos de CARVALHO et al. (2002), MORAIS et al. (2003) e ROCHA et al. (2006), que buscaram avaliar, além da mortalidade causada por produtos químicos, seu efeito sobre a reprodução desse predador. Em virtude da necessidade de se conhecer mais a respeito da toxicidade de pesticidas para O. insidiosus, objetivou-se, neste estudo, investigar em laboratório o efeito letal dos inseticidas endosulfam, formetanato, espinosade e deltametrina sobre ovos e ninfas de quinto ínstar desse predador e o efeito subletal em sua reprodução. 2. MATERIAL E MÉTODOS Avaliaram-se os efeitos dos inseticidas (em g i.a./100 ml): endosulfam (0,021) (Endosulfan Fersol 350 CE), formetanato (0,04) (Dicarzol 500 PS), espinosade (0,0144) (Tracer 480 SC) e deltametrina (0,0008) (Decis 25 CE), sobre O. insidiosus. Os produtos e as concentrações avaliados são utilizados por produtores de roseira em municípios do Sul de Minas Gerais. O tratamento-testemunha foi constituído apenas de água destilada. 2.1 Efeito dos inseticidas sobre ovos de O. insidiosus Utilizaram-se 200 ovos com até 24 horas de idade, depositados em hastes de picão-preto por adultos da criação de laboratório, pertencentes à sexta geração. As hastes foram imersas nas caldas dos inseticidas por cinco segundos e dispostas em placas de Petri de 10 cm de diâmetro, com suas bases envolvidas por chumaço de algodão umedecido em água destilada, para evitar sua dessecação. As placas foram fechadas com filme plástico de cloreto de polivinila (PVC) e mantidas em câmara climática a 25 ± 2 ºC, UR de 70 ± 10% e fotofase de 12 horas. As ninfas recém-eclodidas foram individualizadas em placas de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo chumaço de algodão umedecido em água destilada para manutenção da umidade e alimentadas ad libitum, a cada 48 horas, com ovos inviabilizados de Anagasta kuehniella (Zeller). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso, com cinco tratamentos (quatro inseticidas e testemunha) e quatro repetições, sendo cada parcela constituída por 10 ovos do predador. Avaliaram-se a viabilidade dos ovos, a duração do período embrionário e de cada estádio ninfal e a sobrevivência das ninfas de primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto ínstares oriundas desses ovos tratados. Os dados de viabilidade dos ovos tratados e da duração dos ínstares subseqüentes foram submetidos à análise de variância sem transformação de dados. Quanto à sobrevivência das ninfas oriundas de ovos tratados, os dados foram submetidos à análise de variância em esquema fatorial 5 5 (tratamentos ínstares) e as médias de sobrevivência de cada ínstar foram transformadas para arco-seno. 2.2 Efeito dos inseticidas sobre a reprodução de espécimes oriundos de ovos tratados de O. insidiosus (4 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

187 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Para os tratamentos em que houve produção de adultos, logo após sua emergência, foram separados um mínimo de seis casais por tratamento, conforme recomendação da "International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants (IOBC)" (FRANZ et al., 1980). Cada casal foi colocado em placa de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo ovos inviabilizados de A. kuehniella para sua alimentação e algodão umedecido. As placas foram fechadas com filme plástico de PVC e mantidas em câmara climática regulada conforme descrito anteriormente. Os casais receberam diariamente uma haste de inflorescência de picão-preto envolvida na base por chumaço de algodão umedecido em água, para oviposição, por um período de 24 horas, e alimento a cada 48 horas. Diariamente, as hastes foram substituídas e registrado o número de ovos depositados por haste. As hastes contendo os ovos foram condicionadas em tubos de vidro de 8,5 cm de comprimento 2,5 cm de diâmetro. Após sete dias foi realizada a avaliação da viabilidade de ovos, sendo considerados viáveis aqueles com opérculos abertos. O experimento com os adultos provenientes de ovos tratados foi realizado em delineamento inteiramente ao acaso, com três tratamentos (dois inseticidas e testemunha) e número mínimo de seis repetições, sendo cada uma composta por um casal de O. insidiosus. O número de ovos depositados diariamente e o total durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram determinados, bem como sua viabilidade. Para se proceder à análise de variância, os dados referentes ao número diário e total de ovos depositados durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram transformados para, e os referentes à viabilidade dos ovos foram analisados sem transformação. 2.3 Efeito dos inseticidas sobre ninfas de quinto ínstar Ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus da criação de laboratório foram agrupadas em placas de Petri de 15 cm de diâmetro, onde receberam os inseticidas. Para pulverização foi utilizada torre de Potter calibrada a 15 lb/pol 2, assegurando uma aplicação de 1,5 ± 0,5 ml de calda/cm 2, conforme as recomendações da IOBC "West Palaearctic Regional Section (WPRS)" (STERK et al., 1999). Após a pulverização, as ninfas foram individualizadas em placas de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo chumaço de algodão umedecido com água destilada, e foram oferecidos como alimento ovos inviabilizados de A. kuehniella em abundância. As placas foram fechadas com filme plástico de PVC e mantidas em câmara climática regulada como descrito anteriormente. O alimento foi oferecido a cada 48 horas e o algodão umedecido a cada 24 horas. O delineamento utilizado foi inteiramente ao acaso, em parcelas subdivididas no tempo, sendo os tratamentos na parcela (quatro inseticidas e testemunha) e quatro repetições, sendo cada uma composta por oito ninfas. A mortalidade das ninfas foi avaliada 1, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 e 120 horas após aplicação dos inseticidas, com auxílio de um microscópio estereoscópico (40 ), sendo consideradas mortas aquelas que não se moviam ao toque de um pincel. Os dados foram transformados para arco-seno e submetidos à análise de variância para comparação dos produtos entre si. Para avaliação dos efeitos dos produtos ao longo do tempo, foi testado o ajuste de uma equação de regressão. 2.4 Efeito dos inseticidas sobre a reprodução de espécimes provenientes de ninfas tratadas de O. insidiosus de quinto ínstar (5 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

188 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Nos tratamentos em que ocorreu emergência de adultos oriundos das ninfas tratadas, os insetos foram agrupados em casais, e o bioensaio foi desenvolvido semelhantemente ao realizado com predadores adultos oriundos de ovos tratados. Utilizou-se delineamento inteiramente ao acaso, com três tratamentos (dois inseticidas e testemunha) e número mínimo de seis repetições, sendo cada uma formada por um casal de O. insidiosus. Para se proceder às análises de variância, os dados relativos ao número total de ovos depositados durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram transformados para e os de viabilidade dos ovos para arco-seno. Os dados referentes ao número diário de ovos foram analisados sem qualquer transformação. Em todos os bioensaios, nos casos em que o teste F da ANOVA foi significativo, a comparação das médias foi feita pelo teste de Scott- Knott a 5% de significância (SCOTT e KNOTT, 1974). Calculou-se o efeito total dos produtos, que foram enquadrados em classes toxicológicas, segundo método proposto pela IOBC (van de VEIRE et al., 1996). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nenhum dos compostos afetou a viabilidade dos ovos de O. insidiosus, com médias acima de 80% e média geral de 87,0 ± 1,29%. Também não foi constatado efeito negativo na duração do período embrionário, que variou de 3,9 a 4,1 dias, para nenhum dos produtos, com média geral de 4,0 ± 0,02 dias. A postura endofítica realizada pelas fêmeas de O. insidiosus possivelmente deve impedir maior contato dos ovos com os produtos aplicados, uma vez que apenas o opérculo do ovo fica exposto. Além disso, a espessura do córion, bem como sua composição, provavelmente foi a causa da redução na capacidade de penetração dos inseticidas, permitindo o desenvolvimento embrionário normal. Outros pesquisadores, como SMITH e SALKELD (1966), observaram registros de que em Heteroptera, durante o desenvolvimento embrionário, ocorre uma impregnação de cera adicional na superfície interna do córion, conferindo mais uma camada de proteção contra a penetração de substâncias químicas. Deltametrina não permitiu a sobrevivência de ninfas de O. insidiosus recém-eclodidas que, em muitos casos, não conseguiram abandonar os ovos. Endosulfam, formetanato e espinosade diminuíram a sobrevivência de ninfas, não diferindo entre si, com médias de sobrevivência na fase ninfal de 43,5%; 35,5% e 25,5%, respectivamente (Tabela 1). A redução na sobrevivência das ninfas provenientes de ovos tratados ocorreu possivelmente devido a dois fatores: o rompimento da camada cerosa do ovo, no momento da eclosão, o que pode ter gerado uma superfície na qual houve maior contato do inseticida com as ninfas recémeclodidas; além disso, o contato das ninfas com resíduos dos produtos presentes nas hastes de picão-preto pode ter provocado sua mortalidade. (6 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

189 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus STERK et al. (2002) estudando os efeitos de alguns inseticidas sobre artrópodes benéficos, verificaram que espinosade (0,0096 g i.a./100 ml) foi inócuo para ninfas de primeiro e segundo ínstares de Orius laevigatus (Fieber), quando entraram em contato com resíduos do inseticida pulverizado sobre folhas de pimentão em casa de vegetação. As divergências de resultados em relação ao presente trabalho, possivelmente ocorreram em vista da utilização de uma espécie diferente do gênero Orius, do ambiente de exposição dos predadores aos compostos e também da menor concentração de espinosade utilizada por esses autores. Referente à duração dos estádios ninfais, observou-se que endosulfam e espinosade prolongaram a duração do primeiro estádio, alcançando média de 2,5 dias para ambos os compostos (Tabela 1). A duração dos demais ínstares não foi afetada por nenhum dos inseticidas, assim como a duração total do período ninfal. Quanto às características reprodutivas de O. insidiosus avaliadas, endosulfam e formetanato não reduziram o número total de ovos colocados em 15 dias por fêmeas oriundas de ovos tratados, observando-se média geral para os tratamentos de 75,1 ± 1,19 ovos; também não houve efeito sobre a viabilidade desses ovos, constatando-se a média para os tratamentos de 58,2 ± 1,82% de ovos viáveis. Em virtude do baixo número de insetos sobreviventes nos tratamentos à base de espinosade e deltametrina, não foi possível separar casais suficientes para avaliar seus efeitos sobre as características reprodutivas desse predador. Calculando o efeito total (E) dos produtos, verificou-se que deltametrina foi o mais tóxico (100% de mortalidade), sendo categorizado na classe 4 (Tabela 2). Endosulfam, formetanato e espinosade provocaram, respectivamente, mortalidade média de 54,3; 60,0 e 71,4% e foram enquadrados na classe 2 (levemente nocivos). (7 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

190 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Em se tratando dos efeitos dos inseticidas sobre ninfas de quinto ínstar ao longo do período de avaliações, constatou-se que deltametrina provocou 100% de mortalidade ao redor de 48 horas; espinosade e formetanato causaram níveis de mortalidade próximos ao longo do tempo, com médias, respectivamente, de 40,6% e 46,9%, 120 horas após aplicação, e endosulfam causou apenas 6,3% de mortalidade no fim das avaliações (Figura 1). Os resultados com deltametrina neste trabalho confirmam aqueles de CONTE (2001), que verificou alta toxicidade desse inseticida para a espécie O. laevigatus. (8 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

191 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Embora tenha provocado baixa mortalidade de ninfas de quinto ínstar, endosulfam reduziu o número total de ovos depositados em 15 dias por fêmeas provenientes dessas ninfas tratadas, com média de 14,5 ovos (Tabela 3). Espinosade também causou redução, observando-se média de 11,8 ovos. Quanto à viabilidade desses ovos para endosulfam, a média foi de 44,6%, causando pouco ou nenhum efeito sobre essa característica. Entretanto, tais respostas não estão bem definidas, carecendo de mais estudos para sua melhor compreensão. Já espinosade reduziu a viabilidade de ovos para 24%. (9 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

192 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Para os tratamentos à base de formetanato e deltametrina não foi possível a formação de número mínimo de casais necessários para avaliação dos efeitos sobre a reprodução. Calculando-se o efeito total (E) dos inseticidas, deltametrina foi considerado nocivo (classe 4), enquanto endosulfam, formetanato e espinosade foram enquadrados na classe 2, ou seja, levemente nocivos (Tabela 4). (10 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

193 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Como se observaram nos inseticidas avaliados diferentes níveis de toxicidade a ovos e ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus e nenhum deles foi considerado inócuo, tornam-se necessários estudos em condições de casa de vegetação e campo para comprovação final de seus efeitos e possível recomendação em programas de manejo integrado de pragas da roseira que utilizem esse predador como agente de controle biológico. 4. CONCLUSÕES 1. O inseticida deltametrina foi nocivo a ovos e ninfas de O. insidiosus, enquanto endosulfam, formetanato e espinosade foram levemente nocivos. 2. Com endosulfam e formetanato, as características reprodutivas de fêmeas adultas oriundas de ovos tratados não foram afetadas negativamente. 3. Endosulfam e espinosade reduziram o número de ovos colocados por fêmeas adultas oriundas de ninfas de quinto ínstar que receberam tratamento, e espinosade afetou negativamente a viabilidade desses ovos. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pela concessão de bolsa à Fabrícia Zimermann Vilela Torres. REFERÊNCIAS ABBOTT, W.S. A method of computing the effectiveness of an insecticide. Journal of Economic Entomology, Lanham, v.18, p , [ Links ] BARBOSA, J.G.; GROSSI, J.A.S.; PIVETTA, K.F.L.; FINGER, F.L.; SANTOS, J.M. Cultivo de rosas. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.26, n.227, p.20-29, [ Links ] BUENO, V.H.P. Desenvolvimento e multiplicação de percevejos predadores do gênero Orius Wolff.. In: CONTROLE biológico de pragas: produção massal e controle de qualidade. Lavras: UFLA, Cap. 5, p [ Links ] CARVALHO, G.A.; DRUMOND, F.A.; ULHÔA J.L.R.; ROCHA, L.C.D. Efeito de inseticidas sobre Orius insidiosus (Say, 1832) (Hemiptera: Anthocoridae). Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.26, p.52-56, [ Links ] CONTE, L. Orius laevigatus (Fieber). Apresenta informações sobre o predador Orius laevigatus. (11 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

194 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus Disponível em: < esterni/wwwentom/orius.htm> Acesso em: 16 dez [ Links ] ELLINGTON, J.; SOUTHWARD, M.; CARRILLO, T. Association among cotton arthropods. Environmental Entomology, Lanham, v.26, n.5, p , [ Links ] FRANZ, J.M.; BOGENSCHÜTZ, H.; HASSAN, S.A.; HUANG, P.; NATON, E.; SUTER H.; VIGGIANI, G. Results of a joint pesticide test programme by the working group: pesticides and beneficial arthropods. Entomophaga, Paris, v.25, n.3, p , [ Links ] KIYUNA, I.; FRANCISCO, V.L.F.S; COELHO, P.J.; CASER, D.V.; ASSUMPÇÃO, R.; ÂNGELO, J.A. A floricultura brasileira no início do século. XXI: o perfil do produtor. Revista Brasileira de Horticultura Ornamental, Campinas, v.8, p.57-76, [ Links ] LANDGRAF, P.R.C.; PAIVA, P.D.O. Produção e comercialização de flores em Minas Gerais. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.26, n.227, p.7-11, [ Links ] LARSON, R.A. (Ed.). Introduction to floriculture. 2.ed. London: Academic, p. [ Links ] MORAIS, A.A.; CARVALHO, G.A.; MORAES, J.C.; GODOY, M.S.; COSME, L.V. Avaliação de seletividade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do crisântemo a adultos de Orius insidiosus (Say, 1832) (Hemiptera: Anthocoridae) em laboratório. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.27, p , [ Links ] ROCHA, L.C.D.; CARVALHO, G.A.; MOURA, A.P.; COSME, L.V.; VILELA, F.Z. Toxicidade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do crisântemo para ovos e ninfas de Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae). Neotropical Entomology, Vacaria, v.35, n.1, p.83-92, [ Links ] SCOTT, A.J.; KNOTT, M.A. A cluster analysis method for grouping means in the analysis of variance. Biometrics, Washington, v.30, n.3, p , [ Links ] SILVA, W. Cultivo de rosas no Brasil. 3.ed. São Paulo: Nobel, p. SMITH, E.H.; SALKELD, E.H. The use and action of ovicides. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.11, p , [ Links ] STERK, G.; HASSAN, S.A.; BAILLOD, M.; BAKKER, F.; BIGLER, F.; BLIIMEL, S.; BOGENSCHIITZ, H.; BOLLER, E.; BROMAND, B.; BRUM, J.; CALIS, J.N.M.; COREMANS- PELSENEER, J.; DUSO, C.; GARRIDO, A.; GROVE, A.; HEIMBACH, U.; HOKKANEN, H.; JACAS, J.; LEWIS, G.; MORETH, L.; POLGAR, L.; ROVERSTI, L.; SAMSE-PETERSEN, L.; SAUPHANOR, B.; SCHAREB, L.; STÁUBLI, A.; TUSET, J.J.; VAINIO, A.; VAN DE VEIRE, M.; VIGGIANI, G.; (12 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

195 Bragantia - Selectivity of insecticides to Orius insidiosus VIÑUELA, E.; VOGT, H. Results of the seventh joint pesticide testing programme carried out by the IOBC/WPRS - Working Group 'Pesticides and Beneficial Organisms'. BioControl, Netherlands, v.44, p , [ Links ] STERK, G.; HEUTS, F.; MERCK N.; BOCK J. Sensitivity of non-target arthropods and beneficial fungal species to chemical and biological plant protection products: results of laboratory and semi-field trials. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON BIOLOGICAL CONTROL OF ARTHROPODS, 1., 2002, Netherlands. Anais... Netherlands, 2002, p [ Links ] van de VEIRE, M.; SMAGGHE, G.; DEGHEELE, D. Laboratory test method to evaluate the effect of 31 pesticides on the predatory bug, Orius laevigatus (Heteroptera: Anthocoridae). Entomophaga, Paris, v.41, n.2, p , [ Links ] Recebido para publicação em 24 de outubro de 2005 e aceito em 13 de fevereiro de * Autor correspondente Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal 215 editor@iac.sp.gov.br (13 de 13) [23/10/ :45:48 p.m.]

196 Seletividade de inseticidas a Orius insidiosus 433 SELETIVIDADE DE INSETICIDAS A ORIUS INSIDIOSUS ( 1 ) FABRÍCIA ZIMERMANN VILELA TORRES ( 2,3 ); GERALDO ANDRADE CARVALHO ( 2*,3 ); JANDER RODRIGUES DE SOUZA( 2,3 ); LUIZ CARLOS DIAS ROCHA ( 2,3 ) RESUMO A utilização de produtos fitossanitários seletivos a inimigos naturais é importante para o sucesso de programas de manejo integrado de pragas em agroecossistemas. Objetivou-se investigar efeitos letais e subletais de inseticidas empregados para o controle de pragas da roseira sobre ovos e ninfas de quinto ínstar de Orius insidiosus (Say) Hemiptera: Anthocoridae, em condições laboratoriais. Formulações comerciais dos seguintes inseticidas foram diluídas em água destilada (concentração em g i.a./100 ml): endosulfam (0,021), formetanato (0,04), espinosade (0,0144) e deltametrina (0,0008). O tratamento testemunha foi somente com água destilada. Os bioensaios foram mantidos em câmara climática a 25 ± 2ºC, UR de 70 ± 10% e fotofase de 12 horas. Ovos do predador colocados em hastes de picão-preto (Bidens pilosa L.) foram imersos nas caldas inseticidas por cinco segundos. As ninfas de quinto ínstar do predador foram tratadas com os inseticidas em torre de Potter. O efeito total dos inseticidas foi estimado e enquadrados em classes toxicológicas de acordo com a IOBC. O inseticida deltametrina foi nocivo a ovos e ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus; endosulfam, formetanato e espinosade foram levemente nocivos. Endosulfam e formetanato não afetaram negativamente as características reprodutivas de fêmeas oriundas de ovos tratados. Endosulfam e espinosade reduziram o número de ovos colocados por fêmeas oriundas de ninfas de quinto ínstar que receberam tratamento, e espinosade afetou negativamente a viabilidade desses ovos. Palavras-chave: seletividade, manejo integrado de pragas, controle biológico. ABSTRACT SELECTIVITY OF INSECTICIDES TO ORIUS INSIDIOSUS The use of selective pesticides to natural enemies is important for the success of integrated pest management programs. The objective of this study was to investigate lethal and sublethal effects of some insecticides, used to control pests in rose crops, on eggs and fifth instar-nymphs of Orius insidiosus (Say) under laboratory conditions. Commercial formulations of the following insecticides were diluted in distilled water (concentration in g a.i./100 ml): endosulfan (0.021), formetanate (0.04), spinosad (0.0144) and deltamethrin (0.0008). Distilled water was used as control. The tests were carried out in climatic chamber at 25±2ºC, RH of 70±10% and 12 h-photophase. The eggs of the predator laid on Bidens pilosa L. stems were treated by dipping the stems containing eggs into insecticide solutions for five seconds. Fifth instar-nymphs were treated with the insecticides using a Potter spray tower. The total effect of the insecticides was estimated and they were classified according to the toxicity categories proposed by the IOBC. Deltamethrin was harmful and, endosulfan, formetanate and spinosad were slightly harmful to eggs and fifth instar-nymphs of O. insidiosus. Endosulfan and formetanate did not affect negatively the reproductive characteristics of the females originated from treated eggs. Endosulfan and spinosad reduced the number off eggs laid by the females originated from the treated fifth instar-nymphs, and spinosad affected negatively the viability of these eggs. Key words: selectivity, integrated pest management, biological control. ( 1 ) Recebido para publicação em 24 de outubro de 2005 e aceito em 13 de fevereiro de ( 2 ) Departamento de Entomologia, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 3037, Lavras, Brasil. fabriciazimermann@yahoo.com.br; gacarval@ufla.br (*) Autor correspondente. ( 3 ) Bolsista do CNPq. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

197 434 F.Z.V. Torres et al. 1. INTRODUÇÃO No Brasil, existem cerca de produtores de flores, distribuídos em municípios, ocupando uma área de hectares (KIYUNA et al., 2002). No plantio de roseiras destacam-se os municípios de Atibaia e Holambra, no Estado de São Paulo, e Barbacena, Munhoz, Antônio Carlos, Andradas e Senador Amaral, em Minas Gerais (BARBOSA et al., 2005; LANDGRAF e PAIVA, 2005). Na cultura da roseira, as pragas de maior ocorrência são ácaros, pulgões, tripes, cochonilhas e besouros, controladas na maioria das vezes por produtos químicos (SILVA, 1987; LARSON, 1992), que podem causar desequilíbrios biológicos e contaminação ambiental. Entre as alternativas potenciais de controle de tripes em roseira, cita-se o uso de percevejos predadores do gênero Orius (Wolff) (Hemiptera: Anthocoridae), insetos pequenos e ágeis, presentes em diversos agroecossistemas, alimentando-se também de ácaros, afídeos, ovos e pequenas lagartas de lepidópteros (ELLINGTON et al., 1998; BUENO, 2000). Porém, para que esses percevejos possam demonstrar sua máxima potencialidade como predadores, é importante o uso de inseticidas seletivos nas áreas onde se deseja realizar o controle biológico de pragas com esses inimigos naturais. Assim, sua preservação em cultivos agrícolas pode contribuir para a redução do número de aplicações de inseticidas, proporcionando maior economia e menor impacto ao ambiente. Estudos a respeito dos efeitos de pesticidas sobre O. insidiosus estão em fase inicial no Brasil, destacando-se trabalhos de CARVALHO et al. (2002), MORAIS et al. (2003) e ROCHA et al. (2006), que buscaram avaliar, além da mortalidade causada por produtos químicos, seu efeito sobre a reprodução desse predador. Em virtude da necessidade de se conhecer mais a respeito da toxicidade de pesticidas para O. insidiosus, objetivou-se, neste estudo, investigar em laboratório o efeito letal dos inseticidas endosulfam, formetanato, espinosade e deltametrina sobre ovos e ninfas de quinto ínstar desse predador e o efeito subletal em sua reprodução. 2. MATERIAL E MÉTODOS Avaliaram-se os efeitos dos inseticidas (em g i.a./100 ml): endosulfam (0,021) (Endosulfan Fersol 350 CE), formetanato (0,04) (Dicarzol 500 PS), espinosade (0,0144) (Tracer 480 SC) e deltametrina (0,0008) (Decis 25 CE), sobre O. insidiosus. Os produtos e as concentrações avaliados são utilizados por produtores de roseira em municípios do Sul de Minas Gerais. O tratamento-testemunha foi constituído apenas de água destilada. 2.1 Efeito dos inseticidas sobre ovos de O. insidiosus Utilizaram-se 200 ovos com até 24 horas de idade, depositados em hastes de picão-preto por adultos da criação de laboratório, pertencentes à sexta geração. As hastes foram imersas nas caldas dos inseticidas por cinco segundos e dispostas em placas de Petri de 10 cm de diâmetro, com suas bases envolvidas por chumaço de algodão umedecido em água destilada, para evitar sua dessecação. As placas foram fechadas com filme plástico de cloreto de polivinila (PVC) e mantidas em câmara climática a 25 ± 2 ºC, UR de 70 ± 10% e fotofase de 12 horas. As ninfas recém-eclodidas foram individualizadas em placas de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo chumaço de algodão umedecido em água destilada para manutenção da umidade e alimentadas ad libitum, a cada 48 horas, com ovos inviabilizados de Anagasta kuehniella (Zeller). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso, com cinco tratamentos (quatro inseticidas e testemunha) e quatro repetições, sendo cada parcela constituída por 10 ovos do predador. Avaliaram-se a viabilidade dos ovos, a duração do período embrionário e de cada estádio ninfal e a sobrevivência das ninfas de primeiro, segundo, terceiro, quarto e quinto ínstares oriundas desses ovos tratados. Os dados de viabilidade dos ovos tratados e da duração dos ínstares subseqüentes foram submetidos à análise de variância sem transformação de dados. Quanto à sobrevivência das ninfas oriundas de ovos tratados, os dados foram submetidos à análise de variância em esquema fatorial 5 5 (tratamentos ínstares) e as médias de sobrevivência de cada ínstar foram transformadas para arco-seno x / Efeito dos inseticidas sobre a reprodução de espécimes oriundos de ovos tratados de O. insidiosus Para os tratamentos em que houve produção de adultos, logo após sua emergência, foram separados um mínimo de seis casais por tratamento, conforme recomendação da International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants (IOBC) (FRANZ et al., 1980). Cada casal foi colocado em placa de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo ovos inviabilizados de A. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

198 Seletividade de inseticidas a Orius insidiosus 435 kuehniella para sua alimentação e algodão umedecido. As placas foram fechadas com filme plástico de PVC e mantidas em câmara climática regulada conforme descrito anteriormente. Os casais receberam diariamente uma haste de inflorescência de picãopreto envolvida na base por chumaço de algodão umedecido em água, para oviposição, por um período de 24 horas, e alimento a cada 48 horas. Diariamente, as hastes foram substituídas e registrado o número de ovos depositados por haste. As hastes contendo os ovos foram condicionadas em tubos de vidro de 8,5 cm de comprimento 2,5 cm de diâmetro. Após sete dias foi realizada a avaliação da viabilidade de ovos, sendo considerados viáveis aqueles com opérculos abertos. O experimento com os adultos provenientes de ovos tratados foi realizado em delineamento inteiramente ao acaso, com três tratamentos (dois inseticidas e testemunha) e número mínimo de seis repetições, sendo cada uma composta por um casal de O. insidiosus. O número de ovos depositados diariamente e o total durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram determinados, bem como sua viabilidade. Para se proceder à análise de variância, os dados referentes ao número diário e total de ovos depositados durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram transformados para x +1, e os referentes à viabilidade dos ovos foram analisados sem transformação. 2.3 Efeito dos inseticidas sobre ninfas de quinto ínstar Ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus da criação de laboratório foram agrupadas em placas de Petri de 15 cm de diâmetro, onde receberam os inseticidas. Para pulverização foi utilizada torre de Potter calibrada a 15 lb/pol 2, assegurando uma aplicação de 1,5 ± 0,5 ml de calda/cm 2, conforme as recomendações da IOBC West Palaearctic Regional Section (WPRS) (STERK et al., 1999). Após a pulverização, as ninfas foram individualizadas em placas de Petri de 5 cm de diâmetro, contendo chumaço de algodão umedecido com água destilada, e foram oferecidos como alimento ovos inviabilizados de A. kuehniella em abundância. As placas foram fechadas com filme plástico de PVC e mantidas em câmara climática regulada como descrito anteriormente. O alimento foi oferecido a cada 48 horas e o algodão umedecido a cada 24 horas. O delineamento utilizado foi inteiramente ao acaso, em parcelas subdivididas no tempo, sendo os tratamentos na parcela (quatro inseticidas e testemunha) e quatro repetições, sendo cada uma composta por oito ninfas. A mortalidade das ninfas foi avaliada 1, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 e 120 horas após aplicação dos inseticidas, com auxílio de um microscópio estereoscópico (40 ), sendo consideradas mortas aquelas que não se moviam ao toque de um pincel. Os dados foram transformados para arco-seno x e submetidos à análise de variância para comparação dos produtos entre si. Para avaliação dos efeitos dos produtos ao longo do tempo, foi testado o ajuste de uma equação de regressão. 2.4 Efeito dos inseticidas sobre a reprodução de espécimes provenientes de ninfas tratadas de O. insidiosus de quinto ínstar Nos tratamentos em que ocorreu emergência de adultos oriundos das ninfas tratadas, os insetos foram agrupados em casais, e o bioensaio foi desenvolvido semelhantemente ao realizado com predadores adultos oriundos de ovos tratados. Utilizou-se delineamento inteiramente ao acaso, com três tratamentos (dois inseticidas e testemunha) e número mínimo de seis repetições, sendo cada uma formada por um casal de O. insidiosus. Para se proceder às análises de variância, os dados relativos ao número total de ovos depositados durante os primeiros 15 dias de vida dos adultos foram transformados para x +1 e os de viabilidade dos ovos para arco-seno x /100. Os dados referentes ao número diário de ovos foram analisados sem qualquer transformação. Em todos os bioensaios, nos casos em que o teste F da ANOVA foi significativo, a comparação das médias foi feita pelo teste de Scott-Knott a 5% de significância (SCOTT e KNOTT, 1974). Calculou-se o efeito total dos produtos, que foram enquadrados em classes toxicológicas, segundo método proposto pela IOBC (van de VEIRE et al., 1996). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nenhum dos compostos afetou a viabilidade dos ovos de O. insidiosus, com médias acima de 80% e média geral de 87,0 ± 1,29%. Também não foi constatado efeito negativo na duração do período embrionário, que variou de 3,9 a 4,1 dias, para nenhum dos produtos, com média geral de 4,0 ± 0,02 dias. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

199 436 F.Z.V. Torres et al. Tabela 1. Sobrevivência na fase ninfal e duração dos ínstares (± EP) de O. insidiosus provenientes de ovos tratados com inseticidas (n = 40). Temp.: 25 ± 2ºC, UR: 70 ± 10% e fotofase: 12 horas Período ninfal (dias) ** Tratamento Sobrevivência na fase ninfal * Duração (dias) 1º ínstar * 2º ínstar ** 3º ínstar ** 4º ínstar ** 5º ínstar ** % Testemunha 88,5 ± 0,27 a 2,2 ± 0,01 b 2,2 ± 0,04 2,0 ± 0,04 2,0 ± 0,02 2,8 ± 0,07 11,2 ± 0,01 Endosulfam 43,5 ± 0,57 b 2,5 ± 0,06 a 2,2 ± 0,10 2,2 ± 0,06 2,1 ± 0,06 3,1 ± 0,15 12,1 ± 0,18 Formetanato 35,5 ± 0,22 b 2,3 ± 0,05 b 2,1 ± 0,04 2,1 ± 0,13 2,1 ± 0,05 3,0 ± 0,09 11,5 ± 0,09 Espinosade 25,5 ± 0,22 b 2,5 ± 0,08 a 2,2 ± 0,04 2,1 ± 0,05 2,0 ± 0,04 2,7 ± 0,09 11,5 ± 0,12 Deltametrina CV(%) 19,59 9,3 11,0 14,8 9,2 14,5 5,0 * Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (P>0,05). ** Médias com diferenças não significativas pelo teste F (P>0,05). A postura endofítica realizada pelas fêmeas de O. insidiosus possivelmente deve impedir maior contato dos ovos com os produtos aplicados, uma vez que apenas o opérculo do ovo fica exposto. Além disso, a espessura do córion, bem como sua composição, provavelmente foi a causa da redução na capacidade de penetração dos inseticidas, permitindo o desenvolvimento embrionário normal. Outros pesquisadores, como SMITH e SALKELD (1966), observaram registros de que em Heteroptera, durante o desenvolvimento embrionário, ocorre uma impregnação de cera adicional na superfície interna do córion, conferindo mais uma camada de proteção contra a penetração de substâncias químicas. Deltametrina não permitiu a sobrevivência de ninfas de O. insidiosus recém-eclodidas que, em muitos casos, não conseguiram abandonar os ovos. Endosulfam, formetanato e espinosade diminuíram a sobrevivência de ninfas, não diferindo entre si, com médias de sobrevivência na fase ninfal de 43,5%; 35,5% e 25,5%, respectivamente (Tabela 1). A redução na sobrevivência das ninfas provenientes de ovos tratados ocorreu possivelmente devido a dois fatores: o rompimento da camada cerosa do ovo, no momento da eclosão, o que pode ter gerado uma superfície na qual houve maior contato do inseticida com as ninfas recém-eclodidas; além disso, o contato das ninfas com resíduos dos produtos presentes nas hastes de picãopreto pode ter provocado sua mortalidade. STERK et al. (2002) estudando os efeitos de alguns inseticidas sobre artrópodes benéficos, verificaram que espinosade (0,0096 g i.a./100 ml) foi inócuo para ninfas de primeiro e segundo ínstares de Orius laevigatus (Fieber), quando entraram em contato com resíduos do inseticida pulverizado sobre folhas de pimentão em casa de vegetação. As divergências de resultados em relação ao presente trabalho, possivelmente ocorreram em vista da utilização de uma espécie diferente do gênero Orius, do ambiente de exposição dos predadores aos compostos e também da menor concentração de espinosade utilizada por esses autores. Referente à duração dos estádios ninfais, observou-se que endosulfam e espinosade prolongaram a duração do primeiro estádio, alcançando média de 2,5 dias para ambos os compostos (Tabela 1). A duração dos demais ínstares não foi afetada por nenhum dos inseticidas, assim como a duração total do período ninfal. Quanto às características reprodutivas de O. insidiosus avaliadas, endosulfam e formetanato não reduziram o número total de ovos colocados em 15 dias por fêmeas oriundas de ovos tratados, observando-se média geral para os tratamentos de 75,1 ± 1,19 ovos; Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

200 Seletividade de inseticidas a Orius insidiosus 437 também não houve efeito sobre a viabilidade desses ovos, constatando-se a média para os tratamentos de 58,2 ± 1,82% de ovos viáveis. Em virtude do baixo número de insetos sobreviventes nos tratamentos à base de espinosade e deltametrina, não foi possível separar casais suficientes para avaliar seus efeitos sobre as características reprodutivas desse predador. Calculando o efeito total (E) dos produtos, verificou-se que deltametrina foi o mais tóxico (100% de mortalidade), sendo categorizado na classe 4 (Tabela 2). Endosulfam, formetanato e espinosade provocaram, respectivamente, mortalidade média de 54,3; 60,0 e 71,4% e foram enquadrados na classe 2 (levemente nocivos). Tabela 2. Mortalidade de O. insidiosus oriundos de ovos tratados, efeito total (E) e classes de toxicidade dos inseticidas (n = 40). Temp.: 25±2ºC, UR: 70±10% e fotofase: 12 horas Tratamentos M ( 1 ) Ma ( 2 ) N. de casais N. total de ovos/15 dias E ( 3 ) Classe ( 4 ) % % Testemunha 12, ,3 - - Endosulfam 60,0 54,3 6 72,0 55,7 2 Formetanato 65,0 60,0 6 80,8 56,4 2 Espinosade 75,0 71, ,4 2 Deltametrina 100,0 100, ,0 4 ( 1 ) Mortalidade acumulada ao longo do desenvolvimento do predador. ( 2 ) Mortalidade corrigida pela fórmula de Abbott (1925). ( 3 ) Efeito total do produto sobre o predador. ( 4 ) Classe de toxicidade segundo a IOBC. Em se tratando dos efeitos dos inseticidas sobre ninfas de quinto ínstar ao longo do período de avaliações, constatou-se que deltametrina provocou 100% de mortalidade ao redor de 48 horas; espinosade e formetanato causaram níveis de mortalidade próximos ao longo do tempo, com médias, respectivamente, de 40,6% e 46,9%, 120 horas após aplicação, e endosulfam causou apenas 6,3% de mortalidade no fim das avaliações (Figura 1). Os resultados com deltametrina neste trabalho confirmam aqueles de CONTE (2001), que verificou alta toxicidade desse inseticida para a espécie O. laevigatus. Mortalidade (%) Tempo de avaliação (h) testemunha: ŷ = 0,25 + 0,077x 0,003x + 0,00002x ; R = 0,95 endosulfam: 2 2 ŷ = 0,105 0,035x + 0,0008x ; R = 0, formetanato: ŷ = 0,50 + 0,89x 0,004x ; R = 0,98 2 espinosade: ŷ = 6,03 + 0,34x; R = 0, deltametrina: ŷ = 9,14 + 4,75x 0,07x + 0,0003x ; R = 0,98 Figura 1. Curvas de mortalidade (%) ao longo do tempo para ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus tratadas com inseticidas (n=32). Temp.: 25±2ºC, UR: 70±10% e fotofase: 12 horas. Embora tenha provocado baixa mortalidade de ninfas de quinto ínstar, endosulfam reduziu o número total de ovos depositados em 15 dias por fêmeas provenientes dessas ninfas tratadas, com média de 14,5 ovos (Tabela 3). Espinosade também causou redução, observando-se média de 11,8 ovos. Quanto à viabilidade desses ovos para endosulfam, a média foi de 44,6%, causando pouco ou nenhum efeito sobre essa característica. Entretanto, tais respostas não estão bem definidas, carecendo de mais estudos para sua melhor compreensão. Já espinosade reduziu a viabilidade de ovos para 24%. Tabela 3. Número total de ovos em 15 dias e viabilidade (± EP) dos ovos de fêmeas oriundas de ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus tratadas com inseticidas. Temp.: 25±2ºC, UR: 70±10% e fotofase: 12 horas Tratamentos Número total Viabilidade Testemunha (n = 10) 26,0 ± 2,24 a 51,9 ± 2,64 a Endosulfam (n = 10) 14,5 ± 1,63 b 44,6 ± 2,53 a Espinosade (n = 6) 11,8 ± 3,58 b 24,0 ± 7,06 b Formetanato - - Deltametrina - - CV (%) 46,3 43,9 Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (P>0,05). n = número de casais. - teste não realizado. % Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

201 438 F.Z.V. Torres et al. Tabela 4. Mortalidade de ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus, efeito total (E) e classe de toxicidade de inseticidas (n=32); Temp.: 25±2ºC, UR: 70±10% e fotofase: 12 horas Tratamentos M ( 1 ) Ma ( 2 ) N.º de casais N.º total de ovos/15 dias E ( 3 ) Classe ( 4 ) % % Testemunha 6, ,0 - - Endosulfam 6,3 0, ,5 44,0 2 Formetanato 46,9 43, ,3 2 Espinosade 40,6 36,7 6 11,8 70,9 2 Deltametrina 100,0 100, ,0 4 ( 1 ) Mortalidade acumulada ao longo do desenvolvimento do predador. ( 2 ) Mortalidade corrigida pela fórmula de Abbott (1925). ( 3 ) Efeito total do produto sobre o predador. ( 4 ) Classe de toxicidade segundo a IOBC. Para os tratamentos à base de formetanato e deltametrina não foi possível a formação de número mínimo de casais necessários para avaliação dos efeitos sobre a reprodução. Calculando-se o efeito total (E) dos inseticidas, deltametrina foi considerado nocivo (classe 4), enquanto endosulfam, formetanato e espinosade foram enquadrados na classe 2, ou seja, levemente nocivos (Tabela 4). Como se observaram nos inseticidas avaliados diferentes níveis de toxicidade a ovos e ninfas de quinto ínstar de O. insidiosus e nenhum deles foi considerado inócuo, tornam-se necessários estudos em condições de casa de vegetação e campo para comprovação final de seus efeitos e possível recomendação em programas de manejo integrado de pragas da roseira que utilizem esse predador como agente de controle biológico. 4. CONCLUSÕES 1. O inseticida deltametrina foi nocivo a ovos e ninfas de O. insidiosus, enquanto endosulfam, formetanato e espinosade foram levemente nocivos. 2. Com endosulfam e formetanato, as características reprodutivas de fêmeas adultas oriundas de ovos tratados não foram afetadas negativamente. 3. Endosulfam e espinosade reduziram o número de ovos colocados por fêmeas adultas oriundas de ninfas de quinto ínstar que receberam tratamento, e espinosade afetou negativamente a viabilidade desses ovos. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pela concessão de bolsa à Fabrícia Zimermann Vilela Torres. REFERÊNCIAS ABBOTT, W.S. A method of computing the effectiveness of an insecticide. Journal of Economic Entomology, Lanham, v.18, p , BARBOSA, J.G.; GROSSI, J.A.S.; PIVETTA, K.F.L.; FINGER, F.L.; SANTOS, J.M. Cultivo de rosas. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.26, n.227, p.20-29, BUENO, V.H.P. Desenvolvimento e multiplicação de percevejos predadores do gênero Orius Wolff.. In: CONTROLE biológico de pragas: produção massal e controle de qualidade. Lavras: UFLA, Cap. 5, p CARVALHO, G.A.; DRUMOND, F.A.; ULHÔA J.L.R.; ROCHA, L.C.D. Efeito de inseticidas sobre Orius insidiosus (Say, 1832) (Hemiptera: Anthocoridae). Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.26, p.52-56, CONTE, L. Orius laevigatus (Fieber). Apresenta informações sobre o predador Orius laevigatus Disponível em: < / Acesso em: 16 dez ELLINGTON, J.; SOUTHWARD, M.; CARRILLO, T. Association among cotton arthropods. Environmental Entomology, Lanham, v.26, n.5, p , FRANZ, J.M.; BOGENSCHÜTZ, H.; HASSAN, S.A.; HUANG, P.; NATON, E.; SUTER H.; VIGGIANI, G. Results of a joint pesticide test programme by the working group: pesticides and beneficial arthropods. Entomophaga, Paris, v.25, n.3, p , KIYUNA, I.; FRANCISCO, V.L.F.S; COELHO, P.J.; CASER, D.V.; ASSUMPÇÃO, R.; ÂNGELO, J.A. A floricultura brasileira no início do século. XXI: o perfil do produtor. Revista Brasileira de Horticultura Ornamental, Campinas, v.8, p.57-76, LANDGRAF, P.R.C.; PAIVA, P.D.O. Produção e comercialização de flores em Minas Gerais. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.26, n.227, p.7-11, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

202 Seletividade de inseticidas a Orius insidiosus 439 LARSON, R.A. (Ed.). Introduction to floriculture. 2.ed. London: Academic, p. MORAIS, A.A.; CARVALHO, G.A.; MORAES, J.C.; GODOY, M.S.; COSME, L.V. Avaliação de seletividade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do crisântemo a adultos de Orius insidiosus (Say, 1832) (Hemiptera: Anthocoridae) em laboratório. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.27, p , ROCHA, L.C.D.; CARVALHO, G.A.; MOURA, A.P.; COSME, L.V.; VILELA, F.Z. Toxicidade de produtos fitossanitários utilizados na cultura do crisântemo para ovos e ninfas de Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae). Neotropical Entomology, Vacaria, v.35, n.1, p.83-92, SCOTT, A.J.; KNOTT, M.A. A cluster analysis method for grouping means in the analysis of variance. Biometrics, Washington, v.30, n.3, p , SILVA, W. Cultivo de rosas no Brasil. 3.ed. São Paulo: Nobel, p. SMITH, E.H.; SALKELD, E.H. The use and action of ovicides. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.11, p , STERK, G.; HASSAN, S.A.; BAILLOD, M.; BAKKER, F.; BIGLER, F.; BLIIMEL, S.; BOGENSCHIITZ, H.; BOLLER, E.; BROMAND, B.; BRUM, J.; CALIS, J.N.M.; COREMANS-PELSENEER, J.; DUSO, C.; GARRIDO, A.; GROVE, A.; HEIMBACH, U.; HOKKANEN, H.; JACAS, J.; LEWIS, G.; MORETH, L.; POLGAR, L.; ROVERSTI, L.; SAMSE-PETERSEN, L.; SAUPHANOR, B.; SCHAREB, L.; STÁUBLI, A.; TUSET, J.J.; VAINIO, A.; VAN DE VEIRE, M.; VIGGIANI, G.; VIÑUELA, E.; VOGT, H. Results of the seventh joint pesticide testing programme carried out by the IOBC/WPRS Working Group Pesticides and Beneficial Organisms. BioControl, Netherlands, v.44, p , STERK, G.; HEUTS, F.; MERCK N.; BOCK J. Sensitivity of nontarget arthropods and beneficial fungal species to chemical and biological plant protection products: results of laboratory and semi-field trials. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON BIOLOGICAL CONTROL OF ARTHROPODS, 1., 2002, Netherlands. Anais... Netherlands, 2002, p van de VEIRE, M.; SMAGGHE, G.; DEGHEELE, D. Laboratory test method to evaluate the effect of 31 pesticides on the predatory bug, Orius laevigatus (Heteroptera: Anthocoridae). Entomophaga, Paris, v.41, n.2, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

203 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOSSANIDADE (1 de 15) [23/10/ :47:29 p.m.]

204 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Caracterização da transmissão do vírus do mosaico-dasnervuras do algodoeiro pelo pulgão Aphis gossyphii com relação à persistência e ao tempo necessário para inoculação Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphii transmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Marcos Doniseti Michelotto I, * ; Antonio Carlos Busoli II I Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios, Pólo Regional do Centro Norte, Rodovia Washington Luiz, km 372, Caixa Postal 24, Pindorama (SP). michelotto@aptaregional.sp.gov.br II Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Departamento de Fitossanidade, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, Jaboticabal (SP). acbusoli@fcav.unesp.br RESUMO Na cultura do algodoeiro, Gossypium hirsutum L., o pulgão Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) destaca-se pela transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro. O objetivo deste trabalho foi avaliar a persistência da transmissão desse vírus por A. gossypii e determinar o período necessário para sua inoculação. No ensaio de persistência, 20 pulgões ápteros virulíferos foram individualizados e transferidos diariamente para plantas de algodoeiro sadias. O período necessário para inoculação foi determinado em adultos ápteros e alados virulíferos, que permaneceram confinados isoladamente em plantas sadias por períodos de 40 segundos, 45 minutos, 1,5 hora, 3, 6, 12, 24 e 48 horas. Observou-se que 35% dos pulgões transmitiram o vírus por mais de cinco plantas sucessivamente, no ensaio de persistência. Verificou-se transmissão por um período máximo de 12 dias após a aquisição, o que caracteriza a relação vírus-vetor como persistente. Os adultos ápteros transmitiram o vírus para maior percentual de plantas (75,0%) quando o período de acesso à inoculação foi de 24 horas. Os alados transmitiram o vírus em todos os períodos de acesso à inoculação, com (2 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

205 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation porcentagens variando de 5,0% (40 segundos) a 60,0% (48 horas). A persistência da transmissão do vírus pelo pulgão e o aumento na eficiência de transmissão em função do aumento do período de acesso à inoculação revelam que a transmissão é do tipo circulativa. Palavras-chaves: Gossypium hirsutum, Cotton leafroll dwarf virus, afídeo, interação vírusvetor, doença azul. ABSTRACT In cotton crops (Gossypium hirsutum L.), the aphid Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) is a major sanitary factor due forts efficiency on transmission of cotton vein mosaic virus (CVMV). The objective of this work was to evaluate the persistence of CVMV on transmission by A. gossypii and to determine the necessary feeding period for inoculation. In the persistence assay, individual aphids wingless viruliferous were separately transferred daily to successive series of healthy plants. The necessary period for inoculation was determined in individual winged and wingless adults viruliferous that were confined in healthy plants for different periods (40 s, 45 min, 1.5 h, 3.0 h, 6.0 h, 12.0 h, 24.0 h and 48.0 h). In the persistence assay, 35% of total aphids transmitted the virus for more that five plants. Transmission for a maximum period of 12 days was verified after the acquisition, thus characterizing the relation virus-vector as persistent. The viruliferous wingless adults transmitted the virus from 1.50 h (5.0% of plants) and attain the maximum percentage in inoculation access period of the 24 h (75.0%). The viruliferous winged adults transmitted in all inoculation access periods, with maximum transmission in period of the 48 h (60.0%). The persistence mode of transmission of CVMV by aphid and the increased efficiency of transmission in function of increased inoculation access period suggest that the transmission of CVMV is indeed of circulative type. Key words: Gossypium hirsutum, Cotton leafroll dwarf virus, aphid, virus-vector relationship, cotton blue disease. 1. INTRODUÇÃO O vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro (VMNA) ou doença azul, como é comumente denominado, foi constatado pela primeira vez no Brasil em 1937, em algodoeiros plantados no Instituto Agronômico, em Campinas (COSTA e FORSTER, 1938). Em 1962/1963, foi detectada uma forma mais severa do vírus em algodoeiros do município de Ribeirão Bonito e, posteriormente, nos municípios de Dourado, Boa Esperança e Bocaina, no Estado de São Paulo, com potencial altamente destrutivo e sendo denominada forma "Ribeirão Bonito" (COSTA et al., 1997). Recentemente, com o plantio de cultivares mais suscetíveis, o VMNA tem sido detectado com maior freqüência causando, em determinados casos, sérios prejuízos na Região Centro- Oeste (FREIRE, 1999). (3 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

206 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Os sintomas do VMNA consistem em redução do porte das plantas infectadas devido ao encurtamento dos entrenós, o que lhes dá a aparência mais compacta que o normal. Quando a infecção ocorre em planta parcialmente desenvolvida, observa-se o encurtamento dos entrenós apenas nos ponteiros, originando o sintoma denominado "topo compacto". Nas folhas das plantas afetadas, ocorrem mosaico nas nervuras, rugosidade e curvatura dos bordos para baixo. A forma Ribeirão Bonito provoca sintomas mais acentuados, reduzindo drasticamente o porte e desenvolvimento das plantas (COSTA e CARVALHO, 1962). A transmissão do VMNA é efetuada pelo pulgão Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) (CAUQUIL, 1977; CAUQUIL e FOLLIN, 1983; COSTA et al., 1997). Por se tratar da mesma espécie vetora, além da semelhança dos sintomas do VMNA no Brasil, com os da "maladie bleue" e "enfermidad azul" que ocorrem, respectivamente, na África e Argentina, supõe-se que seja a mesma virose (TAKIMOTO, 2003). Recentemente, CORRÊA et al. (2005) comprovaram que o agente causal da doença azul do algodoeiro ou VMNA é um vírus da família Luteoviridae, para o qual propuseram o nome Cotton Leafroll Dwarf Virus. O conhecimento dos fatores que interferem na aquisição e transmissão do vírus pelo vetor é necessário para a compreensão das relações que envolvem a interação vírus-vetor-hospedeiro e conseqüentemente seu manejo (SWENSON, 1970). Para muitos vírus como, por exemplo, o vírus-do-nanismo- amarelo-da-cevada (Barley Yellow Dwarf Virus - BYDV), muitas dessas questões foram esclarecidas em vista dos grandes avanços ocorridos nos últimos anos (COSTA, 1998). No entanto, para o VMNA poucos trabalhos foram realizados até o momento e dessa forma pouco se avançou na caracterização de sua transmissão pelo pulgão. Em estudos de transmissão realizados na África, CAUQUIL e VAISSAYRE (1971) obtiveram eficiência de 60% a 100% das plantas de algodoeiro com os sintomas da "maladie bleue" após alimentação do pulgão A. gossypii. No Brasil, MICHELOTTO e BUSOLI (2003a) observaram 77,8% e 95,6% das plantas de algodoeiro com os sintomas do VMNA transmitido por ninfas e adultos do pulgão respectivamente. Este trabalho teve por objetivo caracterizar a transmissão do VMNA por A. gossypii com relação à persistência e ao tempo necessário para inoculação em plantas suscetíveis. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os ensaios de transmissão foram realizados em casa de vegetação, no Departamento de Fitossanidade da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, em Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil, no ano agrícola de 2004/ Criação de manutenção dos pulgões virulíferos O VMNA empregado no estudo da interação vetor-patógeno foi obtido de plantas da cultivar CNPA ITA 90, considerada altamente suscetível (CIA e FUZATTO, 1999; FREIRE, 1999), originárias de plantio comercial da Estação Experimental da Fundação Chapadão no município de Chapadão do Sul, Estado de Mato Grosso do Sul, com os sintomas da doença (Figura 1). Os procedimentos utilizados foram semelhantes aos descritos por MICHELOTTO e BUSOLI (2003b), envolvendo o transplante das plantas infectadas para vasos de polietileno de 5 L isoladamente em gaiolas de estrutura metálica revestida por tela antiafídeo (60 cm de diâmetro x 120 cm de altura). Nessas plantas foram colocados exemplares de A. gossypii para se alimentarem e (4 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

207 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation reproduzirem, oriundos de plantas de algodoeiro, cultivar DeltaOpal, resistente ao vírus (CIA e FUZATTO, 1999), do Campus da FCAV/UNESP, em Jaboticabal (SP). 2.2 Ensaio de persistência da transmissão do VMNA por A. gossypii O ensaio foi iniciado com a semeadura da cultivar CNP ITA 90 em recipientes de polietileno de 500 ml contendo uma mistura de solo, vermiculita e esterco (2:2:1). Optou-se pela utilização dessa cultivar como planta-teste, por sua alta suscetibilidade ao VMNA (CIA e FUZATTO, 1999) e rápida expressão dos sintomas, sendo possível observá-los a partir de 20 dias após a transmissão (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a). Após a germinação das plântulas, foi realizado um desbaste, mantendo-se apenas uma plantateste por recipiente. Essas plantas, ao atingirem um par de folhas verdadeiras desenvolvidas (15 dias após a emergência), receberam um pulgão adulto áptero da criação de manutenção. Esse pulgão permaneceu confinado isoladamente em uma pequena gaiola, formada por um cilindro de plástico incolor de 4 cm de diâmetro e 1 cm de altura, com a extremidade superior fechada com "voile" e a outra fixada à folha por uma presilha de metal (Figura 2), por um período de acesso à inoculação (PAI) de 24 horas. Após esse período, os pulgões foram transferidos para novas plantas-teste e novo PAI de 24 horas, e assim sucessivamente até que ocorresse a morte do pulgão. Neste estudo, foram utilizados 20 pulgões adultos ápteros da criação de manutenção. (5 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

208 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Após as transferências e a morte dos pulgões virulíferos, as plantas-teste foram pulverizadas com inseticida endosulfan (Thiodan 350 CE) na dose de 1,5 L.ha -1 de p.c. para eliminar e evitar a ocorrência de pulgões e/ou outros insetos indesejáveis. Essas plantas foram isoladas em casa-de-vegetação para a expressão ou não dos sintomas da doença. Decorridos 60 dias após a morte do último pulgão, tempo mais que suficiente para a exteriorização dos sintomas do VMNA nas plantas contaminadas (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a), determinou-se a porcentagem de plantas sintomáticas. Para melhor caracterização de uma possível relação entre as percentagens (diária e acumulada) de transmissão por A. gossypii e o tempo após a aquisição do VMNA em plantas infectadas, realizou-se uma análise de Regressão Polinomial, determinando-se as curvas mais ajustadas e os respectivos coeficientes de determinação (R 2 ). 2.3 Ensaio de diferentes períodos de acesso à inoculação do VMNA. Este ensaio foi realizado em plantas-testes semeadas em vasos, como no ensaio anterior e sob estufa telada. Foi iniciado quando havia nas plantas um par de folhas verdadeiras, transferindose para cada planta, com o auxílio de pincel, um pulgão áptero ou um alado virulífero da criação e desta forma não houve controle do período de acesso à aquisição do vírus (PAA). Os pulgões permaneceram nas folhas, confinados em pequenas gaiolas (Figura 2). (6 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

209 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Em função da ausência de dados na literatura brasileira, relacionados com o período de acesso à inoculação (PAI) necessário para que os pulgões fossem capazes de transmitir o VMNA, os períodos foram definidos baseando-se em trabalhos realizados por GILL (1970), SYLVESTER (1980) e CUPERTINO et al. (1995). Os períodos (tratamentos) definidos foram: 40 segundos (simulando "picada de prova" do inseto), 45 minutos, 1,5 h, 3, 6, 12, 24 e 48 horas, com 20 pulgões ápteros e alados por tratamento. Após cada PAI, os pulgões foram eliminados manualmente e as plantas-teste foram pulverizadas com inseticida endosulfan (Thiodan 350 CE) na dose de 1,5 L ha -1 de p.c. e mantidas em casa-de-vegetação para a expressão dos sintomas da doença. Decorridos 60 dias após os PAI's (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a), realizou-se a contagem de plantas de algodoeiro com os sintomas do VMNA, e determinou-se a percentagem de transmissão. As taxas de transmissão obtidas nas 20 plantas de cada tratamento (PAI) para pulgões ápteros e alados foram comparadas pelo teste de Qui-quadrado (χ 2 ), ao nível de 5% de probabilidade de erro. Para caracterizar a relação entre a porcentagem de transmissão do VMNA e a duração do PAI, realizou-se análise de Regressão Polinomial, determinando-se as curvas mais ajustadas e os respectivos coeficientes de determinação (R 2 ). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Persistência da transmissão do VMNA Observou-se que 14 pulgões (70%) transmitiram o VMNA a pelo menos uma planta (Tabela 1). MICHELOTTO e BUSOLI (2003a), em ensaio de eficiência de transmissão desse vírus por A. gossypii, observaram que após um PAI de 48 horas para ninfas e 24 horas para adultos ápteros, respectivamente, em 77,8% e 95,6% das plantas da cultivar CNPA ITA 90 ocorreram sintomas do VMNA. (7 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

210 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation O maior número de plantas infectadas por um mesmo pulgão foi de 11 plantas, e não sucessivas, porque na 6.ª planta que recebeu o mesmo pulgão não houve sintomas; da 7.ª até 12.ª transferência diária, ocorreram sintomas nas plantas (Tabela 1). O maior percentual de transmissão foi obtido aos dois dias após a aquisição, isto é, após a transferência dos pulgões para as segundas plantas, com 65% das 20 plantas. O PAA e a idade dos pulgões, que não (8 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

211 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation foram controlados neste estudo, podem ter influenciado na eficiência de transmissão do vírus, uma vez que os pulgões usados no teste foram coletados ao acaso da criação de manutenção. ROCHOW (1959) realizou ensaio semelhante ao alimentar pulgões em plantas infectadas por BYDV por diferentes PAA, e verificou que os pulgões que se alimentaram de plantas infectadas por 72 horas transmitiram o vírus para o maior número de plantas em sucessão, enquanto para pulgões que adquiriram o vírus por 1 hora transmitiram apenas ocasionalmente. Dessa forma, os pulgões dependem da quantidade de vírus que adquiriram para realizar a transmissão. GILL (1970), realizando ensaio semelhante com BYDV e seu vetor, o pulgão Rophalosiphum maidis Fitch, porém com idade conhecida do vetor, observou enorme variação na transmissão do vírus, tanto por ninfas, quanto por adultos. A eficiência de transmissão do VMNA foi diminuindo após transferências sucessivas para plantastestes, seguindo um modelo linear (Figura 3). Já a curva ajustada entre a porcentagem acumulada e a transferência diária seguiu um modelo cúbico; o maior número de plantas com sintomas do vírus ocorreu até o 8.º dia, observando-se transmissão até, no máximo, a 12.º dia (Tabela 1 e Figura 3). Do total de pulgões utilizados, 6 (30%) transmitiram o vírus até a sua morte, mesmo após mais de cinco dias alimentando-se de plantas sadias diferentes, corroborando as afirmações de CAUQUIL e FOLLIN (1983), COSTA et al. (1997) e TAKIMOTO (2003) de que a transmissão do VMNA pelo pulgão A. gossypii é do tipo circulativa, que se caracteriza pela retenção da infectividade por um período de vários dias após o término da aquisição do vírus em plantas infectadas. (9 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

212 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation 3.2 Eficiência de transmissão em diferentes períodos de acesso à inoculação O VMNA foi transmitido tanto por ápteros quanto por alados de A. gossypii, porém em proporções diferentes. Os pulgões ápteros transmitiram o vírus a partir do PAI de 1,50 h, com 5,0% de eficiência (Tabela 2). Esta porcentagem atingiu seu máximo quando os ápteros tiveram um PAI de 24 horas, e 75,0% das plantas com sintomas da doença. Através da análise de Regressão Polinomial entre a porcentagem de transmissão do VMNA e a duração dos PAI's, observou-se que a curva mais ajustada foi a quadrática (Figura 4), em que o aumento do período de inoculação resultou em aumento da percentagem de transmissão até aproximadamente 30 horas. (10 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

213 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation Alados de A. gossypii transmitiram o VMNA em todos os períodos de acesso, com percentagens crescentes, variando de 5,0% (40 segundos) a 60,0% (48 horas) (Tabela 2). No entanto, os tratamentos com PAI's de 6 até 48 horas não diferiram na eficiência de transmissão. A curva mais ajustada para a regressão entre os PAI's e eficiência de transmissão do VMNA por alados também seguiu o modelo quadrático (Figura 4), observando-se que no intervalo estudado, ocorreu um aumento na eficiência de transmissão com o incremento do período de acesso à inoculação até próximo de 42 horas. Uma das características dos vírus pertencentes à família Luteoviridae é a necessidade de um período de inoculação pelo vetor superior a 15 minutos para sua transmissão (HULL, 2001). No entanto, a transmissão do VMNA por um pulgão alado através da "picada de prova" assemelhou-se aos vírus de transmissão não persistentes. WATSON e MULLIGAN (1960) observaram uma relação positiva entre o PAA e o PAI de BYDV pelo pulgão R. maidis, na qual as maiores transmissões foram verificadas para os maiores períodos. No entanto, considerando apenas o PAA de 48 horas, não se verificou diferença na eficiência transmissão para os diferentes PAI's utilizados, notando-se que o PAA do vírus pelo pulgão reflete na eficiência de transmissão independentemente do PAI. Quando os resultados de transmissão por ápteros e alados foram analisados em conjunto, observou-se que as maiores percentagens de transmissão ocorreram entre 24 e 48 h de PAI, com 62,5% e 55,0% das plantas com sintomas, respectivamente (Tabela 2). TAKIMOTO (2003), trabalhando com a mesma espécie de pulgão e vírus, não observou plantas infectadas (11 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

214 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation nas diferentes densidades de pulgões utilizadas (1, 3, 9 e 27) com PAI de 15 e 60 minutos, sugerindo que a transmissão seja do tipo circulativa. ZHOU e ROCHOW (1984) observaram um aumento na transmissão de BYDV por Schizaphis graminum Rondani em função do aumento nos períodos de aquisição e inoculação do vírus e que esses aumentos na transmissão podem estar relacionados com a possível existência de um período latente envolvido na transmissão do BYDV pelo pulgão. CUPERTINO et al. (1995), trabalhando com o vírus-do-enrolamento-dafolha-da-batata (PLRV), transmitido pelo pulgão Myzus nicotianae Blackman, também observaram maior eficiência na transmissão do vírus em maiores PAA e PAI. No presente trabalho, a maior eficiência na transmissão do VMNA por adultos ápteros e alados de A. gossypii obtida com o aumento dos períodos de acesso à inoculação, sugerindo que o vírus deve ser inoculado no floema, demandando períodos prolongados de acesso à inoculação para que o pulgão atinja o floema e passe a inocular o vírus, indicando ser uma transmissão do tipo circulativa. No entanto, vale salientar que essa transmissão poderia ser do tipo semipersistente/não circulativa. Segundo NG e PERRY (2004), a transmissão do vírus do tipo circulativa necessita de períodos de acesso à inoculação variando de horas a dias para que se obtenha maior eficiência. SYLVESTER (1980) destaca que na transmissão circulativa, tanto a eficiência de aquisição, quanto de inoculação aumentam com o incremento do período de acesso à aquisição ou inoculação do vírus. 4. CONCLUSÕES 1. A transmissão do VMNA por A. gossypii persiste por vários dias após a aquisição revelando ser a relação com o vetor do tipo circulativa. 2. O VMNA é mais eficientemente transmitido por ápteros e alados do pulgão quando mantidos por um PAI 24 horas em plantas da cultivar suscetível CNPA ITA O aumento na eficiência da transmissão do VMNA por adultos ápteros e alados de A. gossypii com o incremento dos PAI's representa uma evidência adicional de que a transmissão desse vírus pelo vetor é do tipo circulativa. AGRADECIMENTO Os autores agradecem à CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela bolsa de doutorado concedida ao primeiro autor. REFERÊNCIAS CAUQUIL, J. Estudes ser une maladie d'origine virale du cotonnier: la maladie bleue. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.32, n.3, p , [ Links ] (12 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

215 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation CAUQUIL, J.; FOLLIN, J.C. Presumed virus and mycoplasma-like organism diseases in subsaharan Africa and the rest of the world. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.38, n.4, p , [ Links ] CAUQUIL, J.; VAISSAYRE, M. La "maladie bleue" du cotonier en Afrique: transmission de cotonnier a cotonnier par Aphis gossypii Glover. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.26, n.3, p , [ Links ] CIA, E.; FUZATTO, M.G. Manejo das doenças na cultura do algodão. In: CIA, E.; FREIRE E.C.; SANTOS, W.J. (Ed.). Cultura do algodoeiro. Piracicaba: Potafós, p [ Links ] CORRÊA, R.L.; SILVA, T.F.; SIMÕES-ARAÚJO, J.L.; BARROSO, P.A.V.; VIDAL, M.S.; VASLIN, M.F.S. Molecular characterization of a virus from the family Luteoviridae associated with cotton blue disease. Archives of Virology, Viena, v.150, n.7, p , [ Links ] COSTA, A.S.; CARVALHO, A.M.B. Moléstias de vírus do algodoeiro. Bragantia, Campinas, v.21, p.45-62, [ Links ] COSTA, A.S.; FORSTER, R. Nota preliminar sobre uma nova moléstia de vírus do algodoeiro - mosaico das nervuras. Revista de Agricultura, Piracicaba, n.3-4, p , [ Links ] COSTA, A.S.; JULIATTI, F.C.; RUANO, O. Algodão (Gossypium hirsutum L.): doenças causadas por vírus. In: DO VALE, F.X.R.; ZAMBOLIM, L. (Ed.). Controle de Doenças de Plantas: grandes culturas. Viçosa: UFV, p [ Links ] COSTA, C.L. Vetores de vírus de plantas - 1. Insetos. In: Luz, Q.C. (Ed.). Revisão anual de patologia de plantas. Passo Fundo, v.6. p [ Links ] CUPERTINO, F.P.; DUSI, A.N.; AVILA, A.C.; COSTA, C.L.; SILVA, A.M.R.; BUSO, J.A. Transmissão do vírus do enrolamento da folha da batata pelo pulgão vermelho do fumo, Myzus nicotiniae. Fitopatologia Brasileira, Brasília, v.20, n.3, p , [ Links ] FREIRE, E.C. Doença azul tem solução. Cultivar, Pelotas, v.1, p.64-65, [ Links ] GILL, C.C. Aphid nymphs transmit an isolate of barley yellow dwarf virus more efficiently than do adults. Phytopathology, Saint Paul, v.60, p , [ Links ] HULL, R. Matthews' Plant Virology. San Diego: Academic Press, p. [ Links ] MICHELOTTO M.D.; BUSOLI A.C. Eficiência de ninfas e adultos de Aphis gossypii Glov. na (13 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

216 Bragantia - Characterization of cotton vein mosaic vírus by Aphis gossyphi...ansmission with relation to persistence and time necessary for inoculation transmissão do vírus do mosaico das nervuras do algodoeiro. Bragantia, Campinas, v.62, n.2, p , 2003a. [ Links ] MICHELOTTO, M.D.; BUSOLI, A.C. Aspectos biológicos de Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) em três cultivares de algodoeiro e em três espécies de plantas daninhas. Ciência Rural, Santa Maria, v.33, n.6, p , 2003b. [ Links ] NG, J.C.K.; PERRY, K.L. Transmission of plant viruses by aphid vectors. Molecular Plant Pathology, Oxford, v.5, n.5, p , [ Links ] ROCHOW, W.F. Transmission of strains of barley yellow dwarf virus by two aphid species. Phytopathology, Saint Paul, v.49, p.744, [ Links ] SWENSON, K.G. Role of aphids in the ecology of plants viruses. Annual Review of Phytopathology, Saint Paul, v.6, p , [ Links ] SYLVESTER, E.S. Circulative and propagative virus transmission by aphids. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.25, p , [ Links ] TAKIMOTO, J.K. Estudo da relação vetor-patógeno-hospedeiro para a doença azul do algodoeiro p. Dissertação (Mestrado) - Instituto Agronômico, Campinas. [ Links ] WATSON, M.A.; MULLIGAN, T. The manner of transmission of some barley yellow-dwarf viruses by different aphid species. Annals of Applied Biology, Wellesbourne, v.48, p , [ Links ] ZHOU, G.; ROCHOW, W.F. Differences among five stages of Schizaphis graminum in transmission of a barley yellow dwarf luteovirus. Phytopathology, Saint Paul, v.74, p , [ Links ] Recebido para publicação em 8 de maio de 2006 e aceito em 4 de abril de * Autor correspondente. (14 de 15) [23/10/ :47:30 p.m.]

217 Transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro 441 CARACTERIZAÇÃO DA TRANSMISSÃO DO VÍRUS DO MOSAICO-DAS-NERVURAS DO ALGODOEIRO PELO PULGÃO APHIS GOSSYPII COM RELAÇÃO À PERSISTÊNCIA E AO TEMPO NECESSÁRIO PARA INOCULAÇÃO ( 1 ) MARCOS DONISETI MICHELOTTO ( 2* ); ANTONIO CARLOS BUSOLI ( 3 ) RESUMO Na cultura do algodoeiro, Gossypium hirsutum L., o pulgão Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) destaca-se pela transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro. O objetivo deste trabalho foi avaliar a persistência da transmissão desse vírus por A. gossypii e determinar o período necessário para sua inoculação. No ensaio de persistência, 20 pulgões ápteros virulíferos foram individualizados e transferidos diariamente para plantas de algodoeiro sadias. O período necessário para inoculação foi determinado em adultos ápteros e alados virulíferos, que permaneceram confinados isoladamente em plantas sadias por períodos de 40 segundos, 45 minutos, 1,5 hora, 3, 6, 12, 24 e 48 horas. Observou-se que 35% dos pulgões transmitiram o vírus por mais de cinco plantas sucessivamente, no ensaio de persistência. Verificouse transmissão por um período máximo de 12 dias após a aquisição, o que caracteriza a relação vírus-vetor como persistente. Os adultos ápteros transmitiram o vírus para maior percentual de plantas (75,0%) quando o período de acesso à inoculação foi de 24 horas. Os alados transmitiram o vírus em todos os períodos de acesso à inoculação, com porcentagens variando de 5,0% (40 segundos) a 60,0% (48 horas). A persistência da transmissão do vírus pelo pulgão e o aumento na eficiência de transmissão em função do aumento do período de acesso à inoculação revelam que a transmissão é do tipo circulativa. Palavras-chaves: Gossypium hirsutum, Cotton leafroll dwarf virus, afídeo, interação vírus-vetor, doença azul. ABSTRACT CHARACTERIZATION OF THE COTTON VEIN MOSAIC VIRUS BY APHIS GOSSYPII TRANSMISSION WITH RELATION TO PERSISTENCE AND TIME NECESSARY FOR INOCULATION In cotton crops (Gossypium hirsutum L.), the aphid Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) is a major sanitary factor due forts efficiency on transmission of cotton vein mosaic virus (CVMV). The objective of this work was to evaluate the persistence of CVMV on transmission by A. gossypii and to determine the necessary feeding period for inoculation. In the persistence assay, individual aphids wingless viruliferous were separately transferred daily to successive series of healthy plants. The necessary period for inoculation was determined in individual winged and wingless adults viruliferous that were confined in healthy plants for different periods (40 s, 45 min, 1.5 h, 3.0 h, 6.0 h, 12.0 h, 24.0 h and 48.0 h). In the persistence assay, 35% of total aphids transmitted the virus for more that five plants. Transmission for a maximum period of 12 days was verified after the acquisition, thus characterizing the relation virus-vector as persistent. The viruliferous wingless adults transmitted the virus from 1.50 h (5.0% of plants) and attain the maximum percentage in inoculation access period of the 24 h (75.0%). The viruliferous winged adults transmitted in all inoculation access periods, with maximum transmission in period of the 48 h (60.0%). The persistence mode of transmission of CVMV by aphid and the increased efficiency of transmission in function of increased inoculation access period suggest that the transmission of CVMV is indeed of circulative type. Key words: Gossypium hirsutum, Cotton leafroll dwarf virus, aphid, virus-vector relationship, cotton blue disease. ( 1 ) Recebido para publicação em 8 de maio de 2006 e aceito em 4 de abril de ( 2 ) Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios, Pólo Regional do Centro Norte, Rodovia Washington Luiz, km 372, Caixa Postal 24, Pindorama (SP). michelotto@aptaregional.sp.gov.br (*) Autor correspondente. ( 3 ) Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Departamento de Fitossanidade, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane, s/n, Jaboticabal (SP). acbusoli@fcav.unesp.br. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

218 442 M.D. Michelotto e A.C Busoli 1. INTRODUÇÃO O vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro (VMNA) ou doença azul, como é comumente denominado, foi constatado pela primeira vez no Brasil em 1937, em algodoeiros plantados no Instituto Agronômico, em Campinas (COSTA e FORSTER, 1938). Em 1962/1963, foi detectada uma forma mais severa do vírus em algodoeiros do município de Ribeirão Bonito e, posteriormente, nos municípios de Dourado, Boa Esperança e Bocaina, no Estado de São Paulo, com potencial altamente destrutivo e sendo denominada forma Ribeirão Bonito (COSTA et al., 1997). Recentemente, com o plantio de cultivares mais suscetíveis, o VMNA tem sido detectado com maior freqüência causando, em determinados casos, sérios prejuízos na Região Centro-Oeste (FREIRE, 1999). Os sintomas do VMNA consistem em redução do porte das plantas infectadas devido ao encurtamento dos entrenós, o que lhes dá a aparência mais compacta que o normal. Quando a infecção ocorre em planta parcialmente desenvolvida, observa-se o encurtamento dos entrenós apenas nos ponteiros, originando o sintoma denominado topo compacto. Nas folhas das plantas afetadas, ocorrem mosaico nas nervuras, rugosidade e curvatura dos bordos para baixo. A forma Ribeirão Bonito provoca sintomas mais acentuados, reduzindo drasticamente o porte e desenvolvimento das plantas (COSTA e CARVALHO, 1962). A transmissão do VMNA é efetuada pelo pulgão Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) (CAUQUIL, 1977; CAUQUIL e FOLLIN, 1983; COSTA et al., 1997). Por se tratar da mesma espécie vetora, além da semelhança dos sintomas do VMNA no Brasil, com os da maladie bleue e enfermidad azul que ocorrem, respectivamente, na África e Argentina, supõe-se que seja a mesma virose (TAKIMOTO, 2003). Recentemente, CORRÊA et al. (2005) comprovaram que o agente causal da doença azul do algodoeiro ou VMNA é um vírus da família Luteoviridae, para o qual propuseram o nome Cotton Leafroll Dwarf Virus. O conhecimento dos fatores que interferem na aquisição e transmissão do vírus pelo vetor é necessário para a compreensão das relações que envolvem a interação vírus-vetor-hospedeiro e conseqüentemente seu manejo (SWENSON, 1970). Para muitos vírus como, por exemplo, o vírus-do-nanismoamarelo-da-cevada (Barley Yellow Dwarf Virus BYDV), muitas dessas questões foram esclarecidas em vista dos grandes avanços ocorridos nos últimos anos (COSTA, 1998). No entanto, para o VMNA poucos trabalhos foram realizados até o momento e dessa forma pouco se avançou na caracterização de sua transmissão pelo pulgão. Em estudos de transmissão realizados na África, CAUQUIL e VAISSAYRE (1971) obtiveram eficiência de 60% a 100% das plantas de algodoeiro com os sintomas da maladie bleue após alimentação do pulgão A. gossypii. No Brasil, MICHELOTTO e BUSOLI (2003a) observaram 77,8% e 95,6% das plantas de algodoeiro com os sintomas do VMNA transmitido por ninfas e adultos do pulgão respectivamente. Este trabalho teve por objetivo caracterizar a transmissão do VMNA por A. gossypii com relação à persistência e ao tempo necessário para inoculação em plantas suscetíveis. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os ensaios de transmissão foram realizados em casa de vegetação, no Departamento de Fitossanidade da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, em Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil, no ano agrícola de 2004/ Criação de manutenção dos pulgões virulíferos O VMNA empregado no estudo da interação vetor-patógeno foi obtido de plantas da cultivar CNPA ITA 90, considerada altamente suscetível (CIA e FUZATTO, 1999; FREIRE, 1999), originárias de plantio comercial da Estação Experimental da Fundação Chapadão no município de Chapadão do Sul, Estado de Mato Grosso do Sul, com os sintomas da doença (Figura 1). Os procedimentos utilizados foram semelhantes aos descritos por MICHELOTTO e BUSOLI (2003b), envolvendo o transplante das plantas infectadas para vasos de polietileno de 5 L isoladamente em gaiolas de estrutura metálica revestida por tela antiafídeo (60 cm de diâmetro x 120 cm de altura). Nessas plantas foram colocados exemplares de A. gossypii para se alimentarem e reproduzirem, oriundos de plantas de algodoeiro, cultivar DeltaOpal, resistente ao vírus (CIA e FUZATTO, 1999), do Campus da FCAV/UNESP, em Jaboticabal (SP). 2.2 Ensaio de persistência da transmissão do VMNA por A. gossypii O ensaio foi iniciado com a semeadura da cultivar CNP ITA 90 em recipientes de polietileno de 500 ml contendo uma mistura de solo, vermiculita e esterco (2:2:1). Optou-se pela utilização dessa cultivar como planta-teste, por sua alta suscetibilidade ao VMNA (CIA e FUZATTO, 1999) e rápida expressão dos sintomas, sendo possível observá-los a partir de 20 dias após a transmissão (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

219 Transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro 443 Após a germinação das plântulas, foi realizado um desbaste, mantendo-se apenas uma planta-teste por recipiente. Essas plantas, ao atingirem um par de folhas verdadeiras desenvolvidas (15 dias após a emergência), receberam um pulgão adulto áptero da criação de manutenção. Esse pulgão permaneceu confinado isoladamente em uma pequena gaiola, formada por um cilindro de plástico incolor de 4 cm de diâmetro e 1 cm de altura, com a extremidade superior fechada com voile e a outra fixada à folha por uma presilha de metal (Figura 2), por um período de acesso à inoculação (PAI) de 24 horas. Após esse período, os pulgões foram transferidos para novas plantas-teste e novo PAI de 24 horas, e assim sucessivamente até que ocorresse a morte do pulgão. Neste estudo, foram utilizados 20 pulgões adultos ápteros da criação de manutenção. Após as transferências e a morte dos pulgões virulíferos, as plantas-teste foram pulverizadas com inseticida endosulfan (Thiodan 350 CE) na dose de 1,5 L.ha -1 de p.c. para eliminar e evitar a ocorrência de pulgões e/ou outros insetos indesejáveis. Essas plantas foram isoladas em casa-de-vegetação para a expressão ou não dos sintomas da doença. Decorridos 60 dias após a morte do último pulgão, tempo mais que suficiente para a exteriorização dos sintomas do VMNA nas plantas contaminadas (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a), determinou-se a porcentagem de plantas sintomáticas. Para melhor caracterização de uma possível relação entre as percentagens (diária e acumulada) de transmissão por A. gossypii e o tempo após a aquisição do VMNA em plantas infectadas, realizou-se uma análise de Regressão Polinomial, determinando-se as curvas mais ajustadas e os respectivos coeficientes de determinação (R 2 ). por GILL (1970), SYLVESTER (1980) e CUPERTINO et al. (1995). Os períodos (tratamentos) definidos foram: 40 segundos (simulando picada de prova do inseto), 45 minutos, 1,5 h, 3, 6, 12, 24 e 48 horas, com 20 pulgões ápteros e alados por tratamento. Após cada PAI, os pulgões foram eliminados manualmente e as plantas-teste foram pulverizadas com inseticida endosulfan (Thiodan 350 CE) na dose de 1,5 L ha -1 de p.c. e mantidas em casa-de-vegetação para a expressão dos sintomas da doença. Figura 1. Plantas com os sintomas do VMNA. 2.3 Ensaio de diferentes períodos de acesso à inoculação do VMNA. Este ensaio foi realizado em plantas-testes semeadas em vasos, como no ensaio anterior e sob estufa telada. Foi iniciado quando havia nas plantas um par de folhas verdadeiras, transferindo-se para cada planta, com o auxílio de pincel, um pulgão áptero ou um alado virulífero da criação e desta forma não houve controle do período de acesso à aquisição do vírus (PAA). Os pulgões permaneceram nas folhas, confinados em pequenas gaiolas (Figura 2). Em função da ausência de dados na literatura brasileira, relacionados com o período de acesso à inoculação (PAI) necessário para que os pulgões fossem capazes de transmitir o VMNA, os períodos foram definidos baseando-se em trabalhos realizados Figura 2. Detalhe da gaiola utilizada para confinamento do pulgão. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

220 444 M.D. Michelotto e A.C Busoli Decorridos 60 dias após os PAI s (MICHELOTTO e BUSOLI, 2003a), realizou-se a contagem de plantas de algodoeiro com os sintomas do VMNA, e determinouse a percentagem de transmissão. As taxas de transmissão obtidas nas 20 plantas de cada tratamento (PAI) para pulgões ápteros e alados foram comparadas pelo teste de Qui-quadrado (χ 2 ), ao nível de 5% de probabilidade de erro. Para caracterizar a relação entre a porcentagem de transmissão do VMNA e a duração do PAI, realizou-se análise de Regressão Polinomial, determinando-se as curvas mais ajustadas e os respectivos coeficientes de determinação (R 2 ). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Persistência da transmissão do VMNA Observou-se que 14 pulgões (70%) transmitiram o VMNA a pelo menos uma planta (Tabela 1). MICHELOTTO e BUSOLI (2003a), em ensaio de eficiência de transmissão desse vírus por A. gossypii, observaram que após um PAI de 48 horas para ninfas e 24 horas para adultos ápteros, respectivamente, em 77,8% e 95,6% das plantas da cultivar CNPA ITA 90 ocorreram sintomas do VMNA. O maior número de plantas infectadas por um mesmo pulgão foi de 11 plantas, e não sucessivas, porque na 6. a planta que recebeu o mesmo pulgão não houve sintomas; da 7. a até 12. a transferência diária, ocorreram sintomas nas plantas (Tabela 1). O maior percentual de transmissão foi obtido aos dois dias após a aquisição, isto é, após a transferência dos pulgões para as segundas plantas, com 65% das 20 plantas. O PAA e a idade dos pulgões, que não foram controlados neste estudo, podem ter influenciado na eficiência de transmissão do vírus, uma vez que os pulgões usados no teste foram coletados ao acaso da criação de manutenção. ROCHOW (1959) realizou ensaio semelhante ao alimentar pulgões em plantas infectadas por BYDV por diferentes PAA, e verificou que os pulgões que se alimentaram de plantas infectadas por 72 horas transmitiram o vírus para o maior número de plantas em sucessão, enquanto para pulgões que adquiriram o vírus por 1 hora transmitiram apenas ocasionalmente. Dessa forma, os pulgões dependem da quantidade de vírus que adquiriram para realizar a transmissão. GILL (1970), realizando ensaio semelhante com BYDV e seu vetor, o pulgão Rophalosiphum maidis Fitch, porém com idade conhecida do vetor, observou enorme variação na transmissão do vírus, tanto por ninfas, quanto por adultos. A eficiência de transmissão do VMNA foi diminuindo após transferências sucessivas para plantas-testes, seguindo um modelo linear (Figura 3). Já a curva ajustada entre a porcentagem acumulada e a transferência diária seguiu um modelo cúbico; o maior número de plantas com sintomas do vírus ocorreu até o 8. dia, observando-se transmissão até, no máximo, a 12. o dia (Tabela 1 e Figura 3). Do total de pulgões utilizados, 6 (30%) transmitiram o vírus até a sua morte, mesmo após mais de cinco dias alimentando-se de plantas sadias diferentes, corroborando as afirmações de CAUQUIL e FOLLIN (1983), COSTA et al. (1997) e TAKIMOTO (2003) de que a transmissão do VMNA pelo pulgão A. gossypii é do tipo circulativa, que se caracteriza pela retenção da infectividade por um período de vários dias após o término da aquisição do vírus em plantas infectadas. 3.2 Eficiência de transmissão em diferentes períodos de acesso à inoculação O VMNA foi transmitido tanto por ápteros quanto por alados de A. gossypii, porém em proporções diferentes. Os pulgões ápteros transmitiram o vírus a partir do PAI de 1,50 h, com 5,0% de eficiência (Tabela 2). Esta porcentagem atingiu seu máximo quando os ápteros tiveram um PAI de 24 horas, e 75,0% das plantas com sintomas da doença. Através da análise de Regressão Polinomial entre a porcentagem de transmissão do VMNA e a duração dos PAI s, observou-se que a curva mais ajustada foi a quadrática (Figura 4), em que o aumento do período de inoculação resultou em aumento da percentagem de transmissão até aproximadamente 30 horas. Alados de A. gossypii transmitiram o VMNA em todos os períodos de acesso, com percentagens crescentes, variando de 5,0% (40 segundos) a 60,0% (48 horas) (Tabela 2). No entanto, os tratamentos com PAI s de 6 até 48 horas não diferiram na eficiência de transmissão. A curva mais ajustada para a regressão entre os PAI s e eficiência de transmissão do VMNA por alados também seguiu o modelo quadrático (Figura 4), observando-se que no intervalo estudado, ocorreu um aumento na eficiência de transmissão com o incremento do período de acesso à inoculação até próximo de 42 horas. Uma das características dos vírus pertencentes à família Luteoviridae é a necessidade de um período de inoculação pelo vetor superior a 15 minutos para sua transmissão (HULL, 2001). No entanto, a transmissão do VMNA por um pulgão alado através da picada de prova assemelhou-se aos vírus de transmissão não persistentes. WATSON e MULLIGAN (1960) observaram uma relação positiva entre o PAA e o PAI de BYDV pelo pulgão R. maidis, na qual as maiores transmissões Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

221 Transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro 445 foram verificadas para os maiores períodos. No entanto, considerando apenas o PAA de 48 horas, não se verificou diferença na eficiência transmissão para os diferentes PAI s utilizados, notando-se que o PAA do vírus pelo pulgão reflete na eficiência de transmissão independentemente do PAI. Quando os resultados de transmissão por ápteros e alados foram analisados em conjunto, observou-se que as maiores percentagens de transmissão ocorreram entre 24 e 48 h de PAI, com 62,5% e 55,0% das plantas com sintomas, respectivamente (Tabela 2). TAKIMOTO (2003), trabalhando com a mesma espécie de pulgão e vírus, não observou plantas infectadas nas diferentes densidades de pulgões utilizadas (1, 3, 9 e 27) com PAI de 15 e 60 minutos, sugerindo que a transmissão seja do tipo circulativa. ZHOU e ROCHOW (1984) observaram um aumento na transmissão de BYDV por Schizaphis graminum Rondani em função do aumento nos períodos de aquisição e inoculação do vírus e que esses aumentos na transmissão podem estar relacionados com a possível existência de um período latente envolvido na transmissão do BYDV pelo pulgão. CUPERTINO et al. (1995), trabalhando com o vírus-do-enrolamento-da-folha-da-batata (PLRV), transmitido pelo pulgão Myzus nicotianae Blackman, também observaram maior eficiência na transmissão do vírus em maiores PAA e PAI. Tabela 1. Persistência da transmissão do VMNA em adultos ápteros de Aphis gossypii em períodos sucessivos de acesso à inoculação de 24 h em plantas de algodoeiro (Cultivar CNPA ITA 90) Pulgões Plantas e dias sucessivos de inoculação (Repetições) 1 a 2 a 3 a 4 a 5 a 6 a 7 a 8 a 9 a 10 a 11 a 12 a 13 a 14 a 15 a 16 a Total ( 1 ) / / / / / / / / / / / / / /5 15 0/ / / /9 19 0/6 20 0/5 Plantas com ,5 sintomas (%) + plantas com os sintomas do VMNA; plantas sem os sintomas do VMNA. ( 1 ) Número de plantas com vírus / número de plantas inoculadas. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

222 446 M.D. Michelotto e A.C Busoli Tabela 2. Percentagem de transmissão do VMNA após diferentes períodos de acesso à inoculação em plantas de algodoeiro (cultivar CNPA ITA 90) por adultos ápteros e alados de Aphis gossypii Períodos de acesso à inoculação 80 Plantas com sintomas Ápteros Alados Ambos 40 segundos 0,0 a 5,0 a 2,5 a (0/20) ( 1 ) (1/20) (1/40) 45 minutos 0,0 a 10,0 ab 5,0 a (0/20) (2/20) (2/40) 1,5 hora 5,0 a 10,0 ab 7,5 a (1/20) (2/20) (3/40) 3 horas 40,0 b 25,0 abc 32,5 b (8/20) (5/20) (13/40) 6 horas 40,0 b 30,0 bcd 35,0 b (8/20) (6/20) (14/40) 12 horas 35,0 b 35,0 bcd 35,0 b (7/20) (7/20) (14/40) 24 horas 75,0 c 50,0 cd 62,5 c (15/20) (10/20) (25/40) 48 horas 50,0 bc 60,0 d 55,0 c (10/20) (12/20) (22/40) Teste χ 2 47,73** 28,17** 69,84** Porcentagens seguidas de mesma letra na coluna não diferem significativamente entre si pelo teste de χ 2 a 5% de probabilidade de erro; ** Significativo a 1% de probabilidade. ( 1 ) Número de plantas com sintomas / número de plantas inoculadas. % Taxa de transmissão (%) Acumulada Diária y = 0,0274x 3-1,3099x ,4x - 3,541 R 2 = 0,9987 F= 55,31** y = -3,7104x + 61,306 R 2 = 0,7513 F = 43,33** Dias após a aquisição Figura 3. Curvas ajustadas para a regressão polinomial entre a percentagem diária ( ) ou acumulada ( ) de transmissão do VMNA por adultos ápteros de Aphis gossypii e o tempo (dias) após a aquisição em plantas infectadas. ** significativo a 1% de probabilidade de erro. % de transmissão Ápteros Alados Ambos y = -0,0776x 2 + 4,6645x + 4,8688 R 2 = 0,8152 F = 8,28* y = -0,0321x 2 + 2,5704x + 9,8381 R 2 = 0,9471 F = 14,82* y = -0,0548x 2 + 3,6175x + 7,3535 R 2 = 0,8842 F = 9,79* 0 0,0 6,0 12,0 18,0 24,0 30,0 36,0 42,0 48,0 54,0 Períodos de acesso à inoculação (horas) Figura 4. Curva ajustada para a regressão polinomial entre a porcentagem de transmissão do VMNA e os diferentes períodos de acesso à inoculação por adultos do pulgão-do-algodoeiro: ápteros (ο), alados ( ) e ambos ( ). (* significativo a 5% de probabilidade de erro). No presente trabalho, a maior eficiência na transmissão do VMNA por adultos ápteros e alados de A. gossypii obtida com o aumento dos períodos de acesso à inoculação, sugerindo que o vírus deve ser inoculado no floema, demandando períodos prolongados de acesso à inoculação para que o pulgão atinja o floema e passe a inocular o vírus, indicando ser uma transmissão do tipo circulativa. No entanto, vale salientar que essa transmissão poderia ser do tipo semipersistente/não circulativa. Segundo NG e PERRY (2004), a transmissão do vírus do tipo circulativa necessita de períodos de acesso à inoculação variando de horas a dias para que se obtenha maior eficiência. SYLVESTER (1980) destaca que na transmissão circulativa, tanto a eficiência de aquisição, quanto de inoculação aumentam com o incremento do período de acesso à aquisição ou inoculação do vírus. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

223 Transmissão do vírus do mosaico-das-nervuras do algodoeiro CONCLUSÕES 1. A transmissão do VMNA por A. gossypii persiste por vários dias após a aquisição revelando ser a relação com o vetor do tipo circulativa. 2. O VMNA é mais eficientemente transmitido por ápteros e alados do pulgão quando mantidos por um PAI 24 horas em plantas da cultivar suscetível CNPA ITA O aumento na eficiência da transmissão do VMNA por adultos ápteros e alados de A. gossypii com o incremento dos PAI s representa uma evidência adicional de que a transmissão desse vírus pelo vetor é do tipo circulativa. AGRADECIMENTO Os autores agradecem à CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela bolsa de doutorado concedida ao primeiro autor. REFERÊNCIAS CAUQUIL, J. Estudes ser une maladie d origine virale du cotonnier: la maladie bleue. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.32, n.3, p , CAUQUIL, J.; FOLLIN, J.C. Presumed virus and mycoplasmalike organism diseases in subsaharan Africa and the rest of the world. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.38, n.4, p , CAUQUIL, J.; VAISSAYRE, M. La maladie bleue du cotonier en Afrique: transmission de cotonnier a cotonnier par Aphis gossypii Glover. Coton et Fibres Tropicales, Paris, v.26, n.3, p , CIA, E.; FUZATTO, M.G. Manejo das doenças na cultura do algodão. In: CIA, E.; FREIRE E.C.; SANTOS, W.J. (Ed.). Cultura do algodoeiro. Piracicaba: Potafós, p CORRÊA, R.L.; SILVA, T.F.; SIMÕES-ARAÚJO, J.L.; BARROSO, P.A.V.; VIDAL, M.S.; VASLIN, M.F.S. Molecular characterization of a virus from the family Luteoviridae associated with cotton blue disease. Archives of Virology, Viena, v.150, n.7, p , COSTA, A.S.; CARVALHO, A.M.B. Moléstias de vírus do algodoeiro. Bragantia, Campinas, v.21, p.45-62, COSTA, A.S.; FORSTER, R. Nota preliminar sobre uma nova moléstia de vírus do algodoeiro mosaico das nervuras. Revista de Agricultura, Piracicaba, n.3-4, p , COSTA, C.L. Vetores de vírus de plantas 1. Insetos. In: LUZ, Q.C. (Ed.). Revisão anual de patologia de plantas. Passo Fundo, v.6. p CUPERTINO, F.P.; DUSI, A.N.; AVILA, A.C.; COSTA, C.L.; SILVA, A.M.R.; BUSO, J.A. Transmissão do vírus do enrolamento da folha da batata pelo pulgão vermelho do fumo, Myzus nicotiniae. Fitopatologia Brasileira, Brasília, v.20, n.3, p , FREIRE, E.C. Doença azul tem solução. Cultivar, Pelotas, v.1, p.64-65, GILL, C.C. Aphid nymphs transmit an isolate of barley yellow dwarf virus more efficiently than do adults. Phytopathology, Saint Paul, v.60, p , HULL, R. Matthews Plant Virology. San Diego: Academic Press, p. MICHELOTTO M.D.; BUSOLI A.C. Eficiência de ninfas e adultos de Aphis gossypii Glov. na transmissão do vírus do mosaico das nervuras do algodoeiro. Bragantia, Campinas, v.62, n.2, p , 2003a. MICHELOTTO, M.D.; BUSOLI, A.C. Aspectos biológicos de Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) em três cultivares de algodoeiro e em três espécies de plantas daninhas. Ciência Rural, Santa Maria, v.33, n.6, p , 2003b. NG, J.C.K.; PERRY, K.L. Transmission of plant viruses by aphid vectors. Molecular Plant Pathology, Oxford, v.5, n.5, p , ROCHOW, W.F. Transmission of strains of barley yellow dwarf virus by two aphid species. Phytopathology, Saint Paul, v.49, p.744, SWENSON, K.G. Role of aphids in the ecology of plants viruses. Annual Review of Phytopathology, Saint Paul, v.6, p , SYLVESTER, E.S. Circulative and propagative virus transmission by aphids. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.25, p , TAKIMOTO, J.K. Estudo da relação vetor-patógenohospedeiro para a doença azul do algodoeiro p. Dissertação (Mestrado) Instituto Agronômico, Campinas. WATSON, M.A.; MULLIGAN, T. The manner of transmission of some barley yellow-dwarf viruses by different aphid species. Annals of Applied Biology, Wellesbourne, v.48, p , ZHOU, G.; ROCHOW, W.F. Differences among five stages of Schizaphis graminum in transmission of a barley yellow dwarf luteovirus. Phytopathology, Saint Paul, v.74, p , COSTA, A.S.; JULIATTI, F.C.; RUANO, O. Algodão (Gossypium hirsutum L.): doenças causadas por vírus. In: DO VALE, F.X.R.; ZAMBOLIM, L. (Ed.). Controle de Doenças de Plantas: grandes culturas. Viçosa: UFV, p Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

224 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOSSANIDADE (1 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

225 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Uso da geoestatística na avaliação da distribuição de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Leila Luci Dinardo-Miranda I, * ; Antonio Carlos Machado Vasconcelos I ; Sidney Rosa Veira II ; Juliano Vilela Fracasso III ; Célia Rerina Grego II I Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Cana-de-Açúcar, IAC, Caixa postal 206, Ribeirão Preto (SP). leiladinardo@iac.sp.gov.br II Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Solos e Recursos Ambientais, IAC, Caixa postal 28, Campinas (SP) III Fundag/IAC - Centro de Cana-de-açúcar, Ribeirão Preto (SP) RESUMO A distribuição espacial de Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) foi estudada em campo de colheita mecanizada de cana crua, utilizando-se de geoestatística. O experimento foi desenvolvido em área de 1,5 ha, dividida em 100 parcelas de 150 m 2 cada uma. No sulco central de cada parcelam, foram feitos sete levantamentos populacionais entre 24/11/04 e 22/3/05, período de maior ocorrência da praga. O índice de Morisita foi maior que 1 em todas as épocas de amostragem, posto que M. fimbriolata distribui-se de forma agregada na cultura e esse padrão não se alterou ao longo do tempo, nem foi influenciado pelo nível de infestação. As análises geoestatísticas dos dados permitiram construir mapas e estimar a dependência espacial das amostras somente nas amostragens efetuadas a partir de 11/1/05, por ocasião do início da segunda geração da praga. Os alcances obtidos nessas condições variaram de 33 a 53 m, revelando que seriam necessários até três pontos de amostragem por hectare para uma estimativa confiável da densidade populacional. No início do período de ocorrência da cigarrinha, não foi possível elaborar mapas pelo fato de a distância entre os pontos de amostragem ter sido grande demais para permitir a detecção de dependência espacial entre eles. Com base nisso, pode-se inferir que, nesse período, seriam necessários mais de 3 pontos por hectare para estimar a população da área. (2 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

226 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Palavras-chave: cigarrinha-das-raízes, Saccharum, semivariograma, krigagem. ABSTRACT Spatial distribution of Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) was studied in a 1,5 ha mechanically harvested green cane field, covering an area of 1.5ha, which was divided into 100 plots of 150 m 2 each. Seven evaluations of insect population were made between 24/11/2004 and 22/03/2005, which corresponds to the period of high infestation levels; insects were counted in the central row of each plot. The Morisita index was greater than 1 for all evaluations, indicating that the M. fimbriolata has aggregated spatial distribution and this pattern did not change over time and it was not affected by the infestation level. The geostatistical analysis allowed the construction of contour maps through kriging interpolation using the spatial dependence expressed in the semivariograms for the samplings made after 01/11/2005, when the insect was in second generation. The ranges varied from 33 to 53 m and, using this information, it was estimated that it was necessary to sample 3 points/ha to adequately estimate the insect population. At the beginning of the studied period, when the insect population was still low, it was not possible to construct population maps using kriging interpolation because the distance between sampling points was too large to detect spatial dependence. For this reason, it was concluded that for this period, more than 3 samples.ha -1 would be necessary to estimate the insect population. Key words: sugarcane root froghopper, Saccharum, semivariogram, kriging 1. INTRODUÇÃO A cigarrinha-das-raízes, Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) é, atualmente, uma das principais pragas da cana-de-açúcar na Região Centro-Sul do Brasil. No Estado de São Paulo, ocorre principalmente em áreas de colheita mecanizada de cana crua e, nos Estados de Goiás, Mato Grosso e Mato Grosso Sul, em soqueiras de cana queimada e também em canaplanta (DINARDO-MIRANDA, 2006). Além de reduzir sensivelmente a produtividade de colmos (DINARDO-MIRANDA et al., 2001, 2003, 2004), a cigarrinha-das-raízes altera a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar, reduzindo o teor de açúcar nos colmos e aumentando o de fibra (DINARDO-MIRANDA et al., 2000; GONÇALVES et al., 2003). Também são freqüentes os prejuízos causados pela praga aos processos industriais, pois os colmos mortos e secos, em decorrência de seu ataque, diminuem a capacidade de moagem e, como muitas vezes, estão rachados e deteriorados, os contaminantes dificultam a recuperação de açúcar e inibem a fermentação (DINARDO-MIRANDA, 2003). (3 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

227 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Em decorrência da importância da praga, alguns trabalhos foram desenvolvidos nos últimos anos, abordando principalmente medidas químicas, biológicas e culturais de controle. Entretanto, são raros os estudos sobre a distribuição espacial desses insetos em campo, e tais estudos são imprescindíveis para o desenvolvimento de planos de amostragem, visando à aplicação em programas de manejo integrado de pragas (TAYLOR, 1984; SOUTHWOOD, 1978; GILES 2000). Um dos poucos trabalhos nessa área, na literatura recente, foi realizado por STINGEL (2005), que estudou a distribuição espacial de M. fimbriolata, em duas áreas de cana-de-açúcar cultivadas com as variedades RB e SP , em Ourinhos e Guariba (SP). Calculando o índice de Morisita e ajustando a distribuição espacial de ninfas ao modelo de distribuição binomial negativa, o autor concluiu que a praga se distribui de forma agregada em cana-deaçúcar e que seriam necessários 18 pontos de amostragem por hectare para estimar adequadamente as populações em determinada área. Como apresentado por SILVEIRA NETO et al. (1976), a distribuição de uma população de insetos em campo pode ser agregada, uniforme ou ao acaso, de acordo com vários índices estatísticos com base na média, variância e distribuição de freqüência, tais como a razão variância:média e índice de Morisita. Tais índices fornecem subsídios para classificar uma população quanto à sua forma de distribuição, mas, por desconsiderar a localização espacial dos pontos de amostragem, não permitem diferenciar padrões espaciais distintos. Além disso, são altamente dependentes do tamanho da amostra (LEIBHOLD et al., 1993; ELLSBEURY et al., 1998). Quando os insetos se distribuem em campo de maneira não aleatória, há dependência espacial entre os pontos amostrados e, nesse caso, a geoestatística é a ferramenta mais adequada para estudar as populações, pois permite quantificar a dependência espacial entre amostras coletadas em campo e utilizar essa dependência para construção de mapas (LEIBHOLD et al., 1993; ROBBERTS et al., 1993 (Não tem nas referências); ELLSBEURY et al., 1998). A ferramenta básica da geoestatística é o semivariograma, que relaciona a distância entre pares de amostras com a semivariância estatística (variação entre os pares), para todos os pares possíveis a cada distância sugerida (ELLSBEURY et al., 1998) Dada a falta de informações a respeito da distribuição espacial de cigarrinha-das-raízes, o presente estudo teve por objetivo caracterizar a distribuição espacial de M. fimbriolata em canade-açúcar, utilizando análise geoestatística, a fim de orientar procedimentos de amostragem em campo. 2. MATERIAL E MÉTODO A distribuição espacial da cigarrinha-das-raízes foi estudada em uma área comercial de colheita mecanizada de cana sem queima prévia (cana crua), na Usina Colorado, em Guaíra, SP, cultivada com a variedade RB855536, cujo terceiro corte havia sido efetuado em 16/9/2004. Para amostragem, selecionou-se uma área de 100 sulcos de 100 m de comprimento, em espaçamento de 1,5 m, totalizando 1,5 ha. A área foi dividida em 100 parcelas de cinco sulcos de 20 m de comprimento (150 m 2 ) cada uma. No sulco central de cada parcela foram feitos sete levantamentos populacionais entre 24/11/04 e 22/0/05, período de maior ocorrência da (4 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

228 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane praga. Em todas as amostragens, avaliaram-se 2 m de sulco em cada parcela, nos quais contaram ninfas e eventuais adultos nas raízes. Para visualizar os insetos nas raízes, a palha foi cuidadosamente afastada da linha de cana e retiraram-se os insetos da região radicular, na subsuperfície do solo, com auxílio de um palito de madeira, com cerca de 20 cm de comprimento e 0,5 cm de diâmetro. Com os dados, calcularam-se parâmetros estatísticos básicos (média, desvio- padrão, coeficiente de variação, etc.) e os índices de Morisita, como descrito em SILVEIRA NETO et al. (1976). A seguir, procederam-se às análises geoestatísticas dos dados, usando semivariogramas e interpolação por krigagem para construção de mapas, como descrito por VIEIRA et al. (1983). As análises de semivariograma foram feitas utilizando o programa GEOSTAT (VIEIRA et al., 1983). Com os modelos ajustados para os semivariogramas, utilizou-se o teste de jack knifing para verificar se as estimativas dos parâmetros dos semivariogramas estavam adequados e para estimar qual o número de vizinhos a serem utilizados na krigagem (VIEIRA, 2000). Confirmados os parâmetros do modelo e estimados os números adequados de vizinhos, interpolaram-se valores para os locais onde eles não foram medidos, pelo método de Krigagem, usando o programa GEOSTAT (VIEIRA et al., 1983). Os valores estimados por krigagem foram utilizados no programa Surfer (GOLDEN SOFTWARE, 1999) para confecção dos mapas. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Apesar de as populações de M. fimbriolata se beneficiarem da alta umidade no solo e, conseqüentemente, se elevarem em períodos chuvosos (BARBOSA et al., 1979; DINARDO- MIRANDA, 2003), no presente experimento as infestações de ninfas e eventuais adultos de cigarrinha, nas raízes da cana-de-açúcar, mantiveram-se relativamente baixas (menores ou iguais a 2,5 insetos.m -1 ) até o fim de dezembro de 2004 (Tabela 1), embora as chuvas em novembro e dezembro tenham sido abundantes, totalizando volume de 796 mm. As infestações se elevaram a partir de janeiro, em que se registraram 534 mm de chuva. O pico populacional ocorreu no início de fevereiro. Todavia, no final de fevereiro e em março, as infestações mantiveram-se baixas, em decorrência da ausência de chuva no período. (5 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

229 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Em todas as épocas de amostragem, o coeficiente de variação foi bastante elevado, com grandes diferenças entre as populações máxima e mínima, indicando haver muita variabilidade na área quanto às populações da praga (Tabela 1). O índice de Morisita foi maior que 1 em todas as épocas de amostragem, sendo os valores obtidos significativos a 1% de probabilidade, revelando que a cigarrinha-das-raízes distribui-se de forma agregada ou contagiosa na cultura da cana-de-açúcar e que esse padrão não se alterou ao longo do tempo, nem foi influenciado pelo nível de infestação (Tabela 2). Resultados semelhantes foram verificados por STINGEL (2005), para M. fimbriolata em cana-de-açúcar, em trabalho desenvolvido em Ourinhos e Guariba (SP), respectivamente com as variedades RB e SP (6 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

230 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Entre os sete semivariogramas calculados (um para cada data de amostragem), aqueles correspondentes às três primeiras épocas de amostragem não se adaptaram a qualquer modelo (efeito pepita puro, Tabela 3), significando que, nesses três casos, ou a distribuição dos insetos em campo foi ao acaso ou a distância entre os pontos de amostragem era grande demais para possibilitar a detecção da dependência espacial entre eles. Como se nota pelos índices de Morisita (Tabela 2), em todas as datas de amostragem a praga distribui-se de forma agregada ou contagiosa. Desse modo, pode-se inferir que, nas três primeiras amostragens, não foi possível detectar a dependência espacial entre as amostras porque a distância entre elas foi grande demais, ou seja, as reboleiras eram menores do que as distâncias adotadas entre as amostras. Esses dados reforçam a afirmação de LIEBHOLD et al. (1993) de que a ocorrência de efeito pepita puro em trabalhos com insetos é bastante comum e se deve principalmente ao fato de que a dependência espacial ocorre em uma escala espacial menor do que a escala de amostragem muitas vezes adotada. Convém salientar que, no presente trabalho, fez-se um ponto de amostragem a cada 150 m 2 por não haver quaisquer informações sobre a dependência espacial de amostras, na literatura sobre a praga em cana-de-açúcar. (7 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

231 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Trabalhando com Pectinophora gossypiella (Saund.) (Lepidoptera: Gelechiidae), durante um ciclo de crescimento de algodão, BORTH E HUBER (1987) também não notaram dependência espacial entre as amostras coletadas no início do aparecimento da praga na cultura, mas encontraram dependência espacial nas amostragens realizadas quando ocorreram as segunda e terceira gerações do inseto. Os autores atribuíram o fato à expansão da população para espaços não ocupados. Resultado semelhante ocorreu no presente trabalho, em que a dependência espacial entre as amostras foi detectada a partir das amostragens efetuadas em 11/1/05. Visto que o ciclo da praga, sob umidade e temperaturas elevadas, tal como as ocorrentes no presente experimento, se completa em 60 dias (GARCIA et al., 2006), nas amostragens realizadas a partir de 11/1/05, a praga já estava em sua segunda geração e, com o crescimento populacional, passou a ocupar espaços que anteriormente não ocupava. Para as quatro últimas datas de amostragem, realizadas entre 11/1/05 e 22/3/05, ajustaramse modelos matemáticos e o modelo esférico foi o que melhor se ajustou aos semivariogramas dos dados observados nessas quatro amostragens (Figura 1, Tabela 3). Embora os valores de r 2 observados tenham sido baixos, os parâmetros estimados para o modelo esférico (C 0, C 1, a) foram endossados pelo teste de jack knifing, uma vez que os valores de média dos erros reduzidos estavam próximos de zero e de variância dos erros reduzidos, próximos de 1 (Tabela 3). (8 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

232 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane (9 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

233 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane A porção da variabilidade atribuída à dependência espacial, dada pela relação C 0 /( C 0 + C 1 ), variou de 0,4171 a 0,7139 (Tabela 3). Esses valores, segundo CAMBARDELLA et al. (1994), indicam moderada dependência espacial entre as amostras. O alcance (a), que representa a distância na qual há dependência espacial entre as amostras, variou de 33 m, na amostragem realizada em 11/01/05 a 53 m, na amostragem de 25/02/05 (Tabela 3), revelando, portanto, que amostras separadas entre si por distâncias menores do que 33 ou 53 m, respectivamente, em independentes. Esses dados permitiram estimar que a área de agregação da cigarrinha-das-raízes (A=?r 2, onde r = a), no presente campo experimental, foi de m 2 em 11/1/05 e m 2 em 25/2/05, sugerindo que, para obter uma estimativa confiável da população da praga, seriam necessários aproximadamente três pontos de amostragem por hectare em 11/1/05 e 1 ponto de amostragem em 25/2/05. A utilização de estudos geoestatísticos para definir planos de amostragem também foi o objetivo de WRIGHT et al. (2002) que trabalharam com Ostrinia nubilalis (Hubner) (Lepidoptera: Crambidae), na cultura do milho e concluíram que, para o estágio larval da praga, as amostras seriam espacialmente dependentes quando coletadas a distâncias de 0,2 a 3,05 m. Com base nesses dados, os autores afirmaram que o esquema de amostragem feito em plantas consecutivas, recomendado até então, não representaria unidades amostrais independentes, violando portanto o princípio da casualidade das amostras. Também com a finalidade de orientar procedimentos de amostragem, FARIAS et al. (2004) desenvolveram trabalhos em citros e estimaram em 53 a 65 m o alcance das amostras para avaliar as infestações das cigarrinhas Dilobopterus costalimai Young, Acrogonia sp. e Oncometopia facialis Signoret (Hemiptera: Cicadellidae). Esses autores concluíram que pelo menos um ponto de amostragem, representado por uma armadilha, deveria ser feito por hectare, a fim de obter uma estimativa confiável das populações das referidas cigarrinhas. A análise geoestatística dos dados populacionais, no presente trabalho, levaram a conclusões bastante distintas das obtidas por STINGLE (2005), que também trabalhou com M. fimbriolata, em condições semelhantes (variedade RB855536, cultivada no Estado de São Paulo), porém procedeu a cálculos dos índices de Morisita e a ajustes da distribuição espacial de ninfas ao modelo de distribuição binomial negativa. Considerando os dados observados em 21/1/04, quando ocorreu o pico populacional da praga, com infestação média de 11,1 ninfas.m -1, STINGLE (2005) concluiu que seriam necessários pelo menos 18 pontos de amostragem por hectare para estimar as populações de cigarrinha. No presente trabalho, as análises geoestatísticas dos dados observados em 1.º/2/05, quando da ocorrência pico populacional, permitiram concluir que 1,3 pontos de amostragem por hectare seria suficiente para estimar adequadamente as populações da praga. Embora realizados em locais e anos agrícolas distintos, as diferenças quanto ao número de pontos de amostragem necessários para estimar as populações de cigarrinha nos dois trabalhos se deve, principalmente, à ferramenta de análise utilizada. Convém salientar que, em ambos os casos, não foi possível determinar satisfatoriamente o número de pontos de amostragem necessários para estimar as populações de cigarrinha no início do seu período de ocorrência. Os dados permitiram elaborar mapas (Figura 2) e estimar a dependência espacial das amostras somente nas amostragens efetuadas a partir de 11/1/05, quando ocorreu a segunda geração da praga. Em 11/1/05, a infestação foi de 7,4 insetos.m -1, superior ao nível de dano econômico da cigarrinha, que, para canaviais colhidos a partir de agosto, está ao redor de 3 a 4 insetos.m -1 (DINARDO-MIRANDA, 2003). (10 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

234 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane (11 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

235 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane Visto que para a implantação de um programa de manejo integrado da cigarrinhas-das-raízes, é necessário estimar suas populações antes de ser atingido o nível de dano econômico, precisase definir quantos pontos de amostragem representariam determinada área, no início do período de ocorrência da praga, quando ela ainda está em sua primeira geração. A construção de mapas para essas condições, no presente ensaio, não foi possível pelo fato de a distância entre os pontos de amostragem ter sido grande demais para permitir a detecção de dependência espacial entre eles. Como a análise dos dados revelou que, no início da segunda (12 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

236 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane geração (amostragem feita em 11/1/05), seriam necessários aproximadamente três pontos de amostragem por hectare para estimar a população da área, pode-se inferir que, na primeira geração dela, seriam necessários mais de três pontos por hectare. Os dados ora apresentados revelam a viabilidade do uso da geoestatística na avaliação da distribuição espacial de M. fimbriolata e na definição de planos de amostragem da praga, visando à organização de um programa de manejo integrado. Entretanto, mais estudos serão necessários para definir tal parâmetro, visto que não foi possível detectar a dependência espacial entre as amostras, no início do período de ocorrência da praga. Neste ensaio, somente uma área foi analisada e, em plantações comerciais, há grande número de variedades de canade-açúcar, cultivadas nos mais diversos ambientes de produção, fatores que afetam a distribuição espacial do inseto. 4. CONCLUSÃO Nas populações de M. fimbriolata ocorreram modelos de distribuição agregada. No início do período de sua ocorrência não foi possível determinar a dependência espacial entre as amostras. A partir de 11/1/05, quando a praga estava em sua segunda geração, os alcances obtidos variaram de 33 a 53 m, indicando ser necessários até três pontos de amostragem por hectare para uma estimativa confiável da população. REFERÊNCIAS BARBOSA, J.T.; RISCADO, G.M.; LIMA FILHO, M. Flutuação populacional da cigarrinha da canade-açúcar e seus inimigos naturais em Campos, RJ, em Anais da Sociedade Entomológica do Brasil, Londrina, v. 8, n.1, p.39-46, 1979 [ Links ] BORTH, P.W.; HIBER, R.T. Modelling pink bollworm establishment and dipersion on cotton with the Kriging technique. Proceedings of Beltwide Cotton Production Research Conference, Menphis, TN: Natl. Cotton Council Am., p , CAMBARDELLA, C. A.; MOORMAN, T.B.; NOVAK, J.M.; PARKIN, T.B.; KARLEN, D.L.; TURCO, R.F.; KONOPKA, A.E. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America Journal, Madison, v.58, p , 1994 [ Links ] DINARDO-MIRANDA, L.L. Cigarrinha-das-raízes em cana-de-açúcar. Campinas: Instituto Agronômico, p. [ Links ] DINARDO-MIRANDA, L.L. Manejo de nematóides e pragas de solo em cana-de-açúcar. In: CAMPOS, A.P.; VALE, D.W.; ARAÚJO, E.S.; CORRADI, M.M.; YAMAUTI, M.S.; FERNANDES, O.A.; FREITAS. S. Manejo integrado de pragas. Jaboticabal: FUNEP, p [ Links ] (13 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

237 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane DINARDO-MIRANDA, L.L., COELHO, A.L.; FERREIRA, J.M.G. Influência da época de aplicação de inseticidas no controle de Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae), na qualidade e na produtividade da cana-de-açúcar. Neotropropical Entomology, Vacaria, v.33, V.1, p.91-98, [ Links ] DINARDO-MIRANDA, L.L., NAKAMURA, G.; ZOTARELLI, L.; BRAZ, B.A.; EUZÉBIO, O. Viabilidade técnica e econômica de Actara 250WG, aplicado em diversas doses, no controle de cigarrinha-das-raízes. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.22, n.1, p.39-43, [ Links ] DINARDO-MIRANDA, L.L.; MOSSIM, G.C.; DURIGAN, A.M.P.R.; BARBOSA, V. Controle químico de cigarrinha das raízes em cana-de-açúcar. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.19, n.4, p , [ Links ] DINARDO-MIRANDA, L.L.; FERREIRA, J.M.G.; CARVALHO, P.A.M. Influência das cigarrinhas das raízes, Mahanarva fimbriolata, sobre a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v. 19, n.2, p.34-35, [ Links ] ELLSBEURY, M.M.; WOODSON, W.D.; CLAY, S.A.; MALO, D.; SCHUMACHER, J.; CLAY, D.E.; CARLSON, C.G. Geostatistical characterization of special distribution of adult corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) emergence. Environmental Entomolology, Local? v. 27, n.4, p , [ Links ] GARCIA, J.F.; BOTELHO, P.S.M.; PARRA, J.R.P. Biology and fertility life table of Mahanarva fimvriolata (Stal) (Hemiptera: Cercopidae) in sugarcane. Scientia Agricola, Piracicaba, v.63, n.4, p , [ Links ] GILES, K.L., ROYER, T.A.; ELLIOT, N.C.; KINDLER, S.D. Development and validation of a binomial sequential sampling plan for the greenbug (Homoptera: Aplidae) infesting winter wheat in the southern plains. Journal of Economic Entomology, Lanhan, v. 93, p , [ Links ] GONÇALVES, T.D.; MUTTON, M.A.; PERECIN, D.; CAMPANHÃO, J.M.; MUTTON, M.J.R. Qualidade da matéria prima em função de diferentes níveis de danos promovidos pela cigarrinha-das-raízes. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.22, n.2, p.29-33, [ Links ] GOLDEN SOFTWARE INC Surfer for windows. Surfer. Surfer 7.0. Contouring and 3D surface mapping for scientist's engineers. User's Guide. New York: Golden Software, Golden, CO, p. [ Links ] LIEBHOLD, A.M.; ROSSI, R.E.; KEMP, W.P. Geostatistic and geographic information system in applied insect ecology. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.38, p , 1993 [ Links ] (14 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

238 Bragantia - Use of geostatistics to evaluate Mahanarva fimbriolata spatial distribuition on sugarcane ROBERTS, E.A.; RAVLIN, F.W.; FLEISCHER, S.J Spatial data representation for integrated pest management programs. American Entomology, v.39, p , [ Links ] SILVEIRA NETO, S., CARVALHO, R.P.L.; PARANHOS, S.B. Manual de ecologia dos insetos. São Paulo: Ceres, p. [ Links ] SOUTHWOOD, T.R.E. Ecological methods. 2ed. New York: John Wiley & Sons, 1978, 525p. [ Links ] STINGEL, E. Distribuição espacial e plano de amostragem para a cigarrinha-das-raízes, Mahanarva fimbriolata (Stål., 1954), em cana-de-açúcar f. Dissertação (Mestrado em Entomologia) - ESALQ-USP, Piracicaba. [ Links ] TAYLOR, L.R. Assessing and interpreting the spatial distribution of insects populations. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.29, p , [ Links ] VIEIRA, S.R. Uso de geoestatística em estudos de variabilidade espacial de propriedades do solo. In: NOVAIS, R.F. (Ed.). Tópicos em Ciência do Solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, p [ Links ] VIEIRA, S.R.; HATFIELD, J.L.; NIELSEN, D.R.; BIGGAR, J.W. Geostatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia, Oakland, v.51, n.1, p.175, [ Links ] WRIGHT, R.J., DEVRIES, T.A.; YOUNG, L.J.; JARVI, K.J.; SEYMOUR, R.C. Geostatistical analysis of the small-scale distribution of european corn borer (Lepidoptera: Crambidae) larvae and damage in whorl stage corn. Environmental Entomology, Local? v.31, n.1, p , [ Links ] Recebido para publicação em 27 de julho de 2006 e aceito em23 de fevereiro de * Autora correspondente. (15 de 16) [23/10/ :48:58 p.m.]

239 Distribuição de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar 449 USO DA GEOESTATÍSTICA NA AVALIAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DE MAHANARVA FIMBRIOLATA EM CANA-DE-AÇÚCAR ( 1 ) LEILA LUCI DINARDO-MIRANDA( 2 ); ANTONIO CARLOS MACHADO VASCONCELOS ( 2 ); SIDNEY ROSA VIEIRA ( 3 ); JULIANO VILELA FRACASSO ( 4 ); CÉLIA REGINA GREGO ( 3 ) RESUMO A distribuição espacial de Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) foi estudada em campo de colheita mecanizada de cana crua, utilizando-se de geoestatística. O experimento foi desenvolvido em área de 1,5 ha, dividida em 100 parcelas de 150 m 2 cada uma. No sulco central de cada parcelam, foram feitos sete levantamentos populacionais entre 24/11/04 e 22/3/05, período de maior ocorrência da praga. O índice de Morisita foi maior que 1 em todas as épocas de amostragem, posto que M. fimbriolata distribui-se de forma agregada na cultura e esse padrão não se alterou ao longo do tempo, nem foi influenciado pelo nível de infestação. As análises geoestatísticas dos dados permitiram construir mapas e estimar a dependência espacial das amostras somente nas amostragens efetuadas a partir de 11/1/05, por ocasião do início da segunda geração da praga. Os alcances obtidos nessas condições variaram de 33 a 53 m, revelando que seriam necessários até três pontos de amostragem por hectare para uma estimativa confiável da densidade populacional. No início do período de ocorrência da cigarrinha, não foi possível elaborar mapas pelo fato de a distância entre os pontos de amostragem ter sido grande demais para permitir a detecção de dependência espacial entre eles. Com base nisso, pode-se inferir que, nesse período, seriam necessários mais de 3 pontos por hectare para estimar a população da área. Palavras-chave: cigarrinha-das-raízes, Saccharum, semivariograma, krigagem. ABSTRACT USE OF GEOSTATISTCS TO EVALUATE Mahanarva fimbriolata (STÅL) (HEMIPTERA: CERCOPIDAE) SPATIAL DISTRIBUTION ON SUGARCANE Spatial distribution of Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) was studied in a 1,5 ha mechanically harvested green cane field, covering an area of 1.5ha, which was divided into 100 plots of 150 m 2 each. Seven evaluations of insect population were made between 24/11/2004 and 22/03/2005, which corresponds to the period of high infestation levels; insects were counted in the central row of each plot. The Morisita index was greater than 1 for all evaluations, indicating that the M. fimbriolata has aggregated spatial distribution and this pattern did not change over time and it was not affected by the infestation level. The geostatistical analysis allowed the construction of contour maps through kriging interpolation using the spatial dependence expressed in the semivariograms for the samplings made after 01/11/2005, when the insect was in second generation. The ranges varied from 33 to 53 m and, using this information, it was estimated that it was necessary to sample 3 points/ha to adequately estimate the insect population. At the beginning of the studied period, when the insect population was still low, it was not possible to construct population maps using kriging interpolation because the distance between sampling points was too large to detect spatial dependence. For this reason, it was concluded that for this period, more than 3 samples.ha -1 would be necessary to estimate the insect population. Key words: sugarcane root froghopper, Saccharum, semivariogram, kriging. ( 1 ) Recebido para publicação em 27 de julho de 2006 e aceito em23 de fevereiro de ( 2 ) Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Cana-de-Açúcar, IAC, Caixa postal 206, Ribeirão Preto (SP). leiladinardo@iac.sp.gov.br (*) Autora correspondente. ( 3 ) Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Solos e Recursos Ambientais, IAC, Caixa postal 28, Campinas (SP). ( 4 ) Fundag/IAC Centro de Cana-de-açúcar, Ribeirão Preto (SP). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

240 450 L.L. Dinardo-Miranda et al. 1. INTRODUÇÃO A cigarrinha-das-raízes, Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae) é, atualmente, uma das principais pragas da cana-de-açúcar na Região Centro-Sul do Brasil. No Estado de São Paulo, ocorre principalmente em áreas de colheita mecanizada de cana crua e, nos Estados de Goiás, Mato Grosso e Mato Grosso Sul, em soqueiras de cana queimada e também em cana-planta (DINARDO-MIRANDA, 2006). Além de reduzir sensivelmente a produtividade de colmos (DINARDO-MIRANDA et al., 2001, 2003, 2004), a cigarrinha-das-raízes altera a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar, reduzindo o teor de açúcar nos colmos e aumentando o de fibra (DINARDO-MIRANDA et al., 2000; GONÇALVES et al., 2003). Também são freqüentes os prejuízos causados pela praga aos processos industriais, pois os colmos mortos e secos, em decorrência de seu ataque, diminuem a capacidade de moagem e, como muitas vezes, estão rachados e deteriorados, os contaminantes dificultam a recuperação de açúcar e inibem a fermentação (DINARDO-MIRANDA, 2003). Em decorrência da importância da praga, alguns trabalhos foram desenvolvidos nos últimos anos, abordando principalmente medidas químicas, biológicas e culturais de controle. Entretanto, são raros os estudos sobre a distribuição espacial desses insetos em campo, e tais estudos são imprescindíveis para o desenvolvimento de planos de amostragem, visando à aplicação em programas de manejo integrado de pragas (TAYLOR, 1984; SOUTHWOOD, 1978; GILES et al., 2000). Um dos poucos trabalhos nessa área, na literatura recente, foi realizado por STINGEL (2005), que estudou a distribuição espacial de M. fimbriolata, em duas áreas de cana-de-açúcar cultivadas com as variedades RB e SP , em Ourinhos e Guariba (SP). Calculando o índice de Morisita e ajustando a distribuição espacial de ninfas ao modelo de distribuição binomial negativa, o autor concluiu que a praga se distribui de forma agregada em canade-açúcar e que seriam necessários 18 pontos de amostragem por hectare para estimar adequadamente as populações em determinada área. Como apresentado por SILVEIRA NETO et al. (1976), a distribuição de uma população de insetos em campo pode ser agregada, uniforme ou ao acaso, de acordo com vários índices estatísticos com base na média, variância e distribuição de freqüência, tais como a razão variância:média e índice de Morisita. Tais índices fornecem subsídios para classificar uma população quanto à sua forma de distribuição, mas, por desconsiderar a localização espacial dos pontos de amostragem, não permitem diferenciar padrões espaciais distintos. Além disso, são altamente dependentes do tamanho da amostra (LEIBHOLD et al., 1993; ELLSBEURY et al., 1998). Quando os insetos se distribuem em campo de maneira não aleatória, há dependência espacial entre os pontos amostrados e, nesse caso, a geoestatística é a ferramenta mais adequada para estudar as populações, pois permite quantificar a dependência espacial entre amostras coletadas em campo e utilizar essa dependência para construção de mapas (LEIBHOLD et al., 1993; ROBBERTS et al., 1993 (Não tem nas referências); ELLSBEURY et al., 1998). A ferramenta básica da geoestatística é o semivariograma, que relaciona a distância entre pares de amostras com a semivariância estatística (variação entre os pares), para todos os pares possíveis a cada distância sugerida (ELLSBEURY et al., 1998) Dada a falta de informações a respeito da distribuição espacial de cigarrinha-das-raízes, o presente estudo teve por objetivo caracterizar a distribuição espacial de M. fimbriolata em cana-de-açúcar, utilizando análise geoestatística, a fim de orientar procedimentos de amostragem em campo. 2. MATERIAL E MÉTODO A distribuição espacial da cigarrinha-dasraízes foi estudada em uma área comercial de colheita mecanizada de cana sem queima prévia (cana crua), na Usina Colorado, em Guaíra, SP, cultivada com a variedade RB855536, cujo terceiro corte havia sido efetuado em 16/9/2004. Para amostragem, selecionou-se uma área de 100 sulcos de 100 m de comprimento, em espaçamento de 1,5 m, totalizando 1,5 ha. A área foi dividida em 100 parcelas de cinco sulcos de 20 m de comprimento (150 m 2 ) cada uma. No sulco central de cada parcela foram feitos sete levantamentos populacionais entre 24/11/04 e 22/0/05, período de maior ocorrência da praga. Em todas as amostragens, avaliaram-se 2 m de sulco em cada parcela, nos quais contaram ninfas e eventuais adultos nas raízes. Para visualizar os insetos nas raízes, a palha foi cuidadosamente afastada da linha de cana e retiraram-se os insetos da região radicular, na subsuperfície do solo, com auxílio de um palito de madeira, com cerca de 20 cm de comprimento e 0,5 cm de diâmetro. Com os dados, calcularam-se parâmetros estatísticos básicos (média, desvio- padrão, coeficiente de variação, etc.) e os índices de Morisita, como descrito em SILVEIRA NETO et al. (1976). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

241 Distribuição de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar 451 A seguir, procederam-se às análises geoestatísticas dos dados, usando semivariogramas e interpolação por krigagem para construção de mapas, como descrito por VIEIRA et al. (1983). As análises de semivariograma foram feitas utilizando o programa GEOSTAT (VIEIRA et al., 1983). Com os modelos ajustados para os semivariogramas, utilizou-se o teste de jack knifing para verificar se as estimativas dos parâmetros dos semivariogramas estavam adequados e para estimar qual o número de vizinhos a serem utilizados na krigagem (VIEIRA, 2000). Confirmados os parâmetros do modelo e estimados os números adequados de vizinhos, interpolaram-se valores para os locais onde eles não foram medidos, pelo método de Krigagem, usando o programa GEOSTAT (VIEIRA et al., 1983). Os valores estimados por krigagem foram utilizados no programa Surfer (GOLDEN SOFTWARE, 1999) para confecção dos mapas. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Apesar de as populações de M. fimbriolata se beneficiarem da alta umidade no solo e, conseqüentemente, se elevarem em períodos chuvosos (BARBOSA et al., 1979; DINARDO-MIRANDA, 2003), no presente experimento as infestações de ninfas e eventuais adultos de cigarrinha, nas raízes da canade-açúcar, mantiveram-se relativamente baixas (menores ou iguais a 2,5 insetos.m -1 ) até o fim de dezembro de 2004 (Tabela 1), embora as chuvas em novembro e dezembro tenham sido abundantes, totalizando volume de 796 mm. As infestações se elevaram a partir de janeiro, em que se registraram 534 mm de chuva. O pico populacional ocorreu no início de fevereiro. Todavia, no final de fevereiro e em março, as infestações mantiveram-se baixas, em decorrência da ausência de chuva no período. Em todas as épocas de amostragem, o coeficiente de variação foi bastante elevado, com grandes diferenças entre as populações máxima e mínima, indicando haver muita variabilidade na área quanto às populações da praga (Tabela 1). O índice de Morisita foi maior que 1 em todas as épocas de amostragem, sendo os valores obtidos significativos a 1% de probabilidade, revelando que a cigarrinha-das-raízes distribui-se de forma agregada ou contagiosa na cultura da cana-de-açúcar e que esse padrão não se alterou ao longo do tempo, nem foi influenciado pelo nível de infestação (Tabela 2). Resultados semelhantes foram verificados por STINGEL (2005), para M. fimbriolata em cana-deaçúcar, em trabalho desenvolvido em Ourinhos e Guariba (SP), respectivamente com as variedades RB e SP Entre os sete semivariogramas calculados (um para cada data de amostragem), aqueles correspondentes às três primeiras épocas de amostragem não se adaptaram a qualquer modelo (efeito pepita puro, Tabela 3), significando que, nesses três casos, ou a distribuição dos insetos em campo foi ao acaso ou a distância entre os pontos de amostragem era grande demais para possibilitar a detecção da dependência espacial entre eles. Como se nota pelos índices de Morisita (Tabela 2), em todas as datas de amostragem a praga distribui-se de forma agregada ou contagiosa. Desse modo, pode-se inferir que, nas três primeiras amostragens, não foi possível detectar a dependência espacial entre as amostras porque a distância entre elas foi grande demais, ou seja, as reboleiras eram menores do que as distâncias adotadas entre as amostras. Esses dados reforçam a afirmação de LIEBHOLD et al. (1993) de que a ocorrência de efeito pepita puro em trabalhos com insetos é bastante comum e se deve principalmente ao fato de que a dependência espacial ocorre em uma escala espacial menor do que a escala de amostragem muitas vezes adotada. Convém salientar que, no presente trabalho, fez-se um ponto de amostragem a cada 150 m 2 por não haver quaisquer informações sobre a dependência espacial de amostras, na literatura sobre a praga em cana-de-açúcar. Tabela 1. Parâmetros estatísticos descritivos das populações de M. fimbriolata em cana-de-açúcar Data de amostragem Média Desvio- padrão CV Valor mínimo Valor máximo Simetria Curtose insetos.m -1 % 24/11/04 2,5 0,21 80,2 0 1,0 1,10 1,58 14/12/04 0,7 0,11 154,3 0 5,0 1,95 4,17 28/12/04 1,4 0,15 107,9 0 6,5 1,17 0,90 11/1/05 7,4 0,44 58,9 0 28,0 1,70 5,03 1. /2/05 17,3 0,83 47,8 2,5 39,0 0,42-0,58 25/2/05 1,8 0,20 110,5 0 9,5 1,46 2,09 22/3/05 4,4 0,32 74,8 0 18,0 1,45 3,24 Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

242 452 L.L. Dinardo-Miranda et al. Tabela 2. Índices de Morisita e valores de F 0 calculados com base nas populações M. fimbriolata, nas sete datas de amostragem Data da amostragem Infestação média de M. fimbriolata insetos.m -1 Índice de Morisita F 0 24/11/04 2,5 1,30* 1,74 14/12/04 0,7 2,04* 1,71 28/12/04 1,4 1,43* 1,61 11/1/05 7,4 1,21* 2,56 1. /2/05 17,3 1,17* 3,96 25/2/05 1,9 1,61* 2,17 22/3/05 4,4 1,33* 2,47 ( 1 ) Significativo a 1% de probabilidade. Trabalhando com Pectinophora gossypiella (Saund.) (Lepidoptera: Gelechiidae), durante um ciclo de crescimento de algodão, BORTH E HUBER (1987) também não notaram dependência espacial entre as amostras coletadas no início do aparecimento da praga na cultura, mas encontraram dependência espacial nas amostragens realizadas quando ocorreram as segunda e terceira gerações do inseto. Os autores atribuíram o fato à expansão da população para espaços não ocupados. Resultado semelhante ocorreu no presente trabalho, em que a dependência espacial entre as amostras foi detectada a partir das amostragens efetuadas em 11/1/05. Visto que o ciclo da praga, sob umidade e temperaturas elevadas, tal como as ocorrentes no presente experimento, se completa em 60 dias (GARCIA et al., 2006), nas amostragens realizadas a partir de 11/1/05, a praga já estava em sua segunda geração e, com o crescimento populacional, passou a ocupar espaços que anteriormente não ocupava. Para as quatro últimas datas de amostragem, realizadas entre 11/1/05 e 22/3/05, ajustaram-se modelos matemáticos e o modelo esférico foi o que melhor se ajustou aos semivariogramas dos dados observados nessas quatro amostragens (Figura 1, Tabela 3). Embora os valores de r 2 observados tenham sido baixos, os parâmetros estimados para o modelo esférico (C 0, C 1, a) foram endossados pelo teste de jack knifing, uma vez que os valores de média dos erros reduzidos estavam próximos de zero e de variância dos erros reduzidos, próximos de 1 (Tabela 3). A porção da variabilidade atribuída à dependência espacial, dada pela relação C 0 /( C 0 + C 1 ), variou de 0,4171 a 0,7139 (Tabela 3). Esses valores, segundo CAMBARDELLA et al. (1994), indicam moderada dependência espacial entre as amostras. O alcance (a), que representa a distância na qual há dependência espacial entre as amostras, variou de 33 m, na amostragem realizada em 11/01/05 a 53 m, na amostragem de 25/02/05 (Tabela 3), revelando, portanto, que amostras separadas entre si por distâncias menores do que 33 ou 53 m, respectivamente, em independentes. Esses dados permitiram estimar que a área de agregação da cigarrinha-das-raízes (A=?r 2, onde r = a), no presente campo experimental, foi de m 2 em 11/1/05 e m 2 em 25/2/05, sugerindo que, para obter uma estimativa confiável da população da praga, seriam necessários aproximadamente três pontos de amostragem por hectare em 11/1/05 e 1 ponto de amostragem em 25/2/05. Tabela 3. Parâmetros para modelos de semivariogramas esféricos e de jack kinifing para cada data de amostragem Data Parâmetros do semivariograma Parâmetros do jack kinifing (erros reduzidos) C r 2 0 / Área C 0 C 1 a (m) média variância ( C 0 + C 1 ) (m 2 ) 1 24/11/04 Efeito pepita puro 14/12/04 Efeito pepita puro 28/12/04 Efeito pepita puro 11/1/05 55,0 25,0 33,0 0, ,909 0,4045 0, /2/05 195,0 77,5 49,0 0, ,030 0,3973 0, /2/05 11,5 4,9 53,0 0, ,079 0,2181 0, /3/05 31,0 12,0 36,0 0, ,925 0,1864 0, ( 1 ) Área calculada por Πr 2, onde Π=3,1416 e r = a. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

243 Distribuição de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar 453 A B C semivariância semivariância D semivariância semivariância semivariância Sph (55.0; 25.0; 33.0) distância (m) semivariância Sph (195.0; 77.5; 49.0) distância (m) 10 semivariância 5 Sph (11.5; 4.9; 53.0) distância (m) semivariância 10 Sph (31.0; 12.0; 36.0) distância (m) Figura 1. Semivariogramas para populações de M. fimbriolata (insetos.m -1 ), em (A) 11/1/2005; (B) 1. /2/2005; (C) 25/ 2/2005 e (D) 22/3/2005. Números entre parênteses são os parâmetros do modelo esférico (C 0, C 1, a). A utilização de estudos geoestatísticos para definir planos de amostragem também foi o objetivo de WRIGHT et al. (2002) que trabalharam com Ostrinia nubilalis (Hubner) (Lepidoptera: Crambidae), na cultura do milho e concluíram que, para o estágio larval da praga, as amostras seriam espacialmente dependentes quando coletadas a distâncias de 0,2 a 3,05 m. Com base nesses dados, os autores afirmaram que o esquema de amostragem feito em plantas consecutivas, recomendado até então, não representaria unidades amostrais independentes, violando portanto o princípio da casualidade das amostras. Também com a finalidade de orientar procedimentos de amostragem, FARIAS et al. (2004) desenvolveram trabalhos em citros e estimaram em 53 a 65 m o alcance das amostras para avaliar as infestações das cigarrinhas Dilobopterus costalimai Young, Acrogonia sp. e Oncometopia facialis Signoret (Hemiptera: Cicadellidae). Esses autores concluíram que pelo menos um ponto de amostragem, representado por uma armadilha, deveria ser feito por hectare, a fim de obter uma estimativa confiável das populações das referidas cigarrinhas. A análise geoestatística dos dados populacionais, no presente trabalho, levaram a conclusões bastante distintas das obtidas por STINGLE (2005), que também trabalhou com M. fimbriolata, em condições semelhantes (variedade RB855536, cultivada no Estado de São Paulo), porém procedeu a cálculos dos índices de Morisita e a ajustes da distribuição espacial de ninfas ao modelo de distribuição binomial negativa. Considerando os dados observados em 21/1/ 04, quando ocorreu o pico populacional da praga, com infestação média de 11,1 ninfas.m -1, STINGLE (2005) concluiu que seriam necessários pelo menos 18 pontos de amostragem por hectare para estimar as populações de cigarrinha. No presente trabalho, as análises geoestatísticas dos dados observados em 1. / 2/05, quando da ocorrência pico populacional, permitiram concluir que 1,3 pontos de amostragem por hectare seria suficiente para estimar adequadamente as populações da praga. Embora realizados em locais e anos agrícolas distintos, as diferenças quanto ao número de pontos de amostragem necessários para estimar as populações de cigarrinha nos dois trabalhos se deve, principalmente, à ferramenta de análise utilizada. Convém salientar que, em ambos os casos, não foi possível determinar satisfatoriamente o número de pontos de amostragem necessários para estimar as populações de cigarrinha no início do seu período de ocorrência. Os dados permitiram elaborar mapas (Figura 2) e estimar a dependência espacial das amostras somente nas amostragens efetuadas a partir de 11/1/05, quando ocorreu a segunda geração da praga. Em 11/1/05, a infestação foi de 7,4 insetos.m -1, superior ao nível de dano econômico da cigarrinha, que, para canaviais colhidos a partir de agosto, está ao redor de 3 a 4 insetos.m -1 (DINARDO-MIRANDA, 2003). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

244 454 L.L. Dinardo-Miranda et al. 11/1/05 1. o /2/05 25/2/05 Visto que para a implantação de um programa de manejo integrado da cigarrinhas-das-raízes, é necessário estimar suas populações antes de ser atingido o nível de dano econômico, precisa-se definir quantos pontos de amostragem representariam determinada área, no início do período de ocorrência da praga, quando ela ainda está em sua primeira geração. A construção de mapas para essas condições, no presente ensaio, não foi possível pelo fato de a distância entre os pontos de amostragem ter sido grande demais para permitir a detecção de dependência espacial entre eles. Como a análise dos dados revelou que, no início da segunda geração (amostragem feita em 11/1/05), seriam necessários aproximadamente três pontos de amostragem por hectare para estimar a população da área, pode-se inferir que, na primeira geração dela, seriam necessários mais de três pontos por hectare. Os dados ora apresentados revelam a viabilidade do uso da geoestatística na avaliação da distribuição espacial de M. fimbriolata e na definição de planos de amostragem da praga, visando à organização de um programa de manejo integrado. Entretanto, mais estudos serão necessários para definir tal parâmetro, visto que não foi possível detectar a dependência espacial entre as amostras, no início do período de ocorrência da praga. Neste ensaio, somente uma área foi analisada e, em plantações comerciais, há grande número de variedades de canade-açúcar, cultivadas nos mais diversos ambientes de produção, fatores que afetam a distribuição espacial do inseto. 4. CONCLUSÃO 22/3/05 Nas populações de M. fimbriolata ocorreram modelos de distribuição agregada. No início do período de sua ocorrência não foi possível determinar a dependência espacial entre as amostras. A partir de 11/1/05, quando a praga estava em sua segunda geração, os alcances obtidos variaram de 33 a 53 m, indicando ser necessários até três pontos de amostragem por hectare para uma estimativa confiável da população. REFERÊNCIAS Figura 2. Mapas de krigagem mostrando a distribuição espacial de M. fimbriolata, em cana-de-açúcar. BARBOSA, J.T.; RISCADO, G.M.; LIMA FILHO, M. Flutuação populacional da cigarrinha da cana-de-açúcar e seus inimigos naturais em Campos, RJ, em Anais da Sociedade Entomológica do Brasil, Londrina, v. 8, n.1, p.39-46, 1979 Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

245 Distribuição de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar 455 BORTH, P.W.; HIBER, R.T. Modelling pink bollworm establishment and dipersion on cotton with the Kriging technique. Proceedings of Beltwide Cotton Production Research Conference, Menphis, TN: Natl. Cotton Council Am., p , CAMBARDELLA, C. A.; MOORMAN, T.B.; NOVAK, J.M.; PARKIN, T.B.; KARLEN, D.L.; TURCO, R.F.; KONOPKA, A.E. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America Journal, Madison, v.58, p , 1994 DINARDO-MIRANDA, L.L. Cigarrinha-das-raízes em canade-açúcar. Campinas: Instituto Agronômico, p. DINARDO-MIRANDA, L.L. Manejo de nematóides e pragas de solo em cana-de-açúcar. In: CAMPOS, A.P.; VALE, D.W.; ARAÚJO, E.S.; CORRADI, M.M.; YAMAUTI, M.S.; FERNANDES, O.A.; FREITAS. S. Manejo integrado de pragas. Jaboticabal: FUNEP, p DINARDO-MIRANDA, L.L., COELHO, A.L.; FERREIRA, J.M.G. Influência da época de aplicação de inseticidas no controle de Mahanarva fimbriolata (Stål) (Hemiptera: Cercopidae), na qualidade e na produtividade da cana-deaçúcar. Neotropropical Entomology, Vacaria, v.33, V.1, p.91-98, DINARDO-MIRANDA, L.L., NAKAMURA, G.; ZOTARELLI, L.; BRAZ, B.A.; EUZÉBIO, O. Viabilidade técnica e econômica de Actara 250WG, aplicado em diversas doses, no controle de cigarrinha-das-raízes. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.22, n.1, p.39-43, DINARDO-MIRANDA, L.L.; MOSSIM, G.C.; DURIGAN, A.M.P.R.; BARBOSA, V. Controle químico de cigarrinha das raízes em cana-de-açúcar. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.19, n.4, p , DINARDO-MIRANDA, L.L.; FERREIRA, J.M.G.; CARVALHO, P.A.M. Influência das cigarrinhas das raízes, Mahanarva fimbriolata, sobre a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v. 19, n.2, p.34-35, ELLSBEURY, M.M.; WOODSON, W.D.; CLAY, S.A.; MALO, D.; SCHUMACHER, J.; CLAY, D.E.; CARLSON, C.G. Geostatistical characterization of special distribution of adult corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) emergence. Environmental Entomolology, Local? v. 27, n.4, p , GONÇALVES, T.D.; MUTTON, M.A.; PERECIN, D.; CAMPANHÃO, J.M.; MUTTON, M.J.R. Qualidade da matéria prima em função de diferentes níveis de danos promovidos pela cigarrinha-das-raízes. STAB - Açúcar, Álcool e Subprodutos, Piracicaba, v.22, n.2, p.29-33, GOLDEN SOFTWARE INC Surfer for windows. Surfer. Surfer 7.0. Contouring and 3D surface mapping for scientist s engineers. User s Guide. New York: Golden Software, Golden, CO, p. LIEBHOLD, A.M.; ROSSI, R.E.; KEMP, W.P. Geostatistic and geographic information system in applied insect ecology. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.38, p , 1993 ROBERTS, E.A.; RAVLIN, F.W.; FLEISCHER, S.J Spatial data representation for integrated pest management programs. American Entomology, v.39, p , SILVEIRA NETO, S., CARVALHO, R.P.L.; PARANHOS, S.B. Manual de ecologia dos insetos. São Paulo: Ceres, p. SOUTHWOOD, T.R.E. Ecological methods. 2ed. New York: John Wiley & Sons, 1978, 525p. STINGEL, E. Distribuição espacial e plano de amostragem para a cigarrinha-das-raízes, Mahanarva fimbriolata (Stål., 1954), em cana-de-açúcar f. Dissertação (Mestrado em Entomologia) ESALQ-USP, Piracicaba. TAYLOR, L.R. Assessing and interpreting the spatial distribution of insects populations. Annual Review of Entomology, Palo Alto, v.29, p , VIEIRA, S.R. Uso de geoestatística em estudos de variabilidade espacial de propriedades do solo. In: NOVAIS, R.F. (Ed.). Tópicos em Ciência do Solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, p VIEIRA, S.R.; HATFIELD, J.L.; NIELSEN, D.R.; BIGGAR, J.W. Geostatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia, Oakland, v.51, n.1, p.1-75, WRIGHT, R.J., DEVRIES, T.A.; YOUNG, L.J.; JARVI, K.J.; SEYMOUR, R.C. Geostatistical analysis of the small-scale distribution of european corn borer (Lepidoptera: Crambidae) larvae and damage in whorl stage corn. Environmental Entomology, Local? v.31, n.1, p , GARCIA, J.F.; BOTELHO, P.S.M.; PARRA, J.R.P. Biology and fertility life table of Mahanarva fimvriolata (Stal) (Hemiptera: Cercopidae) in sugarcane. Scientia Agricola, Piracicaba, v.63, n.4, p , GILES, K.L., ROYER, T.A.; ELLIOT, N.C.; KINDLER, S.D. Development and validation of a binomial sequential sampling plan for the greenbug (Homoptera: Aplidae) infesting winter wheat in the southern plains. Journal of Economic Entomology, Lanhan, v. 93, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

246 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOTECNIA (1 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

247 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta em pomar no sul do Brasil Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Andrea De Rossi * ; Leo Rufato; Clevison Luiz Giacobbo; Vagner Brasil Costa; Maurício Roberto Vitti; Marta Elena Gonzaz Mendez; José Carlos Fachinello Departamento de Fitotecnia, Faculdade de Agronomia Prof. Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil. derossiandrea@yahoo.com.br RESUMO O experimento foi implantado no Pomar Didático do Centro Agropecuário da Palma, da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta sobre a porcentagem de água, temperatura, conteúdo de matéria orgânica e resistência à penetração do solo e ao grau de infestação de plantas daninhas em pomar. Os tratamentos constaram de diferentes técnicas de manejo da cobertura vegetal de solo com aveia preta: incorporação da aveia ao solo; dessecação com herbicida; acamamento com rolo faca; roçada a 5 cm e uma testemunha (solo descoberto). A semeadura da aveia foi realizada em abril de 2002 e a aplicação dos tratamentos, no fim do mês de agosto do mesmo ano. O experimento foi desenvolvido em blocos casualizados, com três blocos, cinco tratamentos e uma repetição. Os dados foram submetidos à analise da variância através do teste F e as médias comparadas pelo teste de Duncan. Nos tratamentos em que houve manutenção da cobertura vegetal no pomar, observaram-se redução da temperatura, aumento da umidade do solo e da resistência à penetração. O revolvimento do solo aumentou a diversidade de plantas daninhas. A incorporação da aveia preta, após 60 dias, teve o mesmo comportamento que o solo descoberto, quanto à umidade e temperatura do solo. Palavras-chave: cobertura de solo, matéria orgânica, Avena strigosa, propriedades físicas do solo. (2 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

248 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil ABSTRACT The experiment was managed in the Didactic Orchard of the Agricultural Center of Palma, which belongs to the Federal University of Pelotas (UFPel). The treatments consisted of 5 different managements of black oat crop cover: incorporation of black oat to soil; chemical management with herbicide; lodging; mowing at 5 cm and control (uncovered soil). The sowing of the oat was accomplished by April of 2002 and the installation of the experiment, by the end of August of the same year. The analyzed variables were percentage of soil moisture at a depth of 15 cm, temperature of the soil at a depth of 5 cm, percentage of organic matter of the soil, soil resistance to the penetration and identification and degree of infestation by weeds. The experiment was managed in randomized blocks, with 3 blocks, 5 treatments and one repetition. The data were submitted to analysis of the variance through F test and the averages compared by Duncan Test. Maintenance of crop covering in orchard propitiated smaller temperature and larger soil moisture; the soil turn-over increased the diversity of weeds and the incorporation of black oat, after 60 days, had the same behavior as the uncovered soil. Key words: soil covering, organic matter, Avena strigosa, soil physical properties. 1. INTRODUÇÃO O manejo de pomares tem passado por notáveis modificações na última década. Se, no passado, as intervenções culturais eram direcionadas à maximização da produção, hoje os objetivos também são melhoria da qualidade do produto e maior integração entre a fruticultura e o ambiente (MARANGONI et al., 1995). As normas de Produção Integrada de Frutas preconizam técnicas de manejo do solo que maximizem seu potencial natural e reduzam os aportes externos. A cobertura vegetal se propõe como alternativa ecológica e econômica de manejar o solo e sua adoção propicia redução progressiva no consumo energético (RUFATO, 2004). Segundo ALMEIDA (1991), a cobertura vegetal melhora as características físicas, químicas e biológicas do solo. No que diz respeito a plantas daninhas, modifica a constituição qualitativa e quantitativa do complexo florístico que se desenvolve no terreno, por interferir no processo de quebra de dormência das sementes e pela sua ação alelopática sobre a germinação e o desenvolvimento das plântulas. Para ADEGAS (1997), a cobertura morta mantida na superfície, funciona como elemento isolante, reduzindo a amplitude térmica e hídrica no solo e filtrando os feixes de luz de ondas longas. O processo de germinação das plantas daninhas estando intimamente ligado a esses fatores, reduz-se substancialmente no solo com grande quantidade de cobertura morta, que, ao se decompor em superfície, libera gradativamente uma série de compostos orgânicos, (3 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

249 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil denominados aleloquímicos, os quais interferem diretamente na germinação e emergência das plantas daninhas. PORTO et al. (1995) observaram que a permanência de restos culturais em superfície favorece não só o controle de erosão, mas também o armazenamento de água em superfície no perfil do solo e ainda exerce efeito favorável sobre a temperatura. A temperatura determina as taxas de evaporação e aeração do solo, assim como o tipo e a intensidade das reações químicas (HILLEL, 1998). A cobertura vegetal contribui para melhorar a infiltração de água, evitar e diminuir a lixiviação de nutrientes, manter a temperatura do solo mais estável e diminuir a incidência de plantas daninhas. Estudos recentes como os de GOMES (2003) e RUFATO (2004) têm indicado a cobertura vegetal de aveia preta como alternativa positiva à aração do solo em pomares, porém estudos sobre o manejo mais adequado dessa cobertura vegetal são ainda incipientes. Neste trabalho, a hipótese é a de que os diferentes manejos dados à cobertura vegetal de aveia preta podem alterar características importantes do solo e a presença de plantas infestantes. BRAGAGNOLO e MIELNICZUK (1990) afirmam que, além da quantidade de material vegetal sobre o solo, seu manejo deve ser considerado. Além disso, STRECK et al. (1994) afirmam que a conformação e o arranjo da cobertura sobre o solo, bem como o efeito direto do implemento, afetam características como recobrimento do solo, regime de temperatura e a conservação da água no solo. Para BUHLER (1995) e PITELLI (1985) as comunidades de plantas infestantes também podem ser afetadas pelo manejo da cobertura vegetal, favorecendo ou desfavorecendo espécies. Portanto, este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta sobre a porcentagem de água, temperatura, conteúdo de matéria orgânica, resistência à penetração do solo e o grau de infestação de plantas daninhas em pomar no Sul do Brasil. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi implantado no Pomar Didático do Centro Agropecuário da Palma, da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Univesidade Federal de Pelotas, em Argissolo Vermelho- Amarelo, em pomar de pereira cv. Garber, com espaçamento de 3 m x 4 m. Os tratamentos constaram de diferentes técnicas de manejo da cobertura vegetal de solo com aveia preta: incorporação da aveia ao solo com o emprego de capina manual em profundidade; dessecação com herbicida, com aplicação realizada com pulverizador costal; acamamento, realizado com um tronco, simulando o efeito de rolo faca; roçada a 5 cm, realizada com roçadeira manual, deixando o material vegetal cortado sobre a superfície do solo, além de uma testemunha (solo descoberto, sem plantio de aveia preta e mantido sem vegetação por meio de capina manual superficial). A semeadura da aveia foi realizada em abril de 2002 e a aplicação dos tratamentos, no fim de agosto do mesmo ano (quando a aveia estava no estágio de grão leitoso). Cada parcela tinha dimensão de 1,5 m x 1,5 m, com bordadura de 0,25 m. Anteriormente à instalação do experimento, foi realizada coleta de material vegetal da cobertura, em área de 0,5 x 0,5 cm, para estimativa da biomassa verde por hectare da parte área e da massa do sistema radicular da aveia preta. Também foram coletadas amostras de solo da área do experimento para determinação da porcentagem de matéria orgânica inicial. A biomassa verde inicial da parte aérea e do sistema radicular era, respectivamente, de 46,04 e 7,24 t.ha -1 e o conteúdo de matéria orgânica de solo, de 20,8 g.kg -1. As variáveis analisadas foram: porcentagem de água do solo a 15 cm de profundidade, temperatura do solo a 5 cm de profundidade, expressa em graus centígrados, conteúdo de (4 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

250 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil matéria orgânica do solo, resistência à penetração do solo de zero a 0,6 m de profundidade, expressa em MPa e identificação e grau de infestação de plantas daninhas. Para as duas primeiras variáveis, as coletas e leituras foram realizadas, a partir da instalação do experimento, a cada quatro dias, sempre às 14 horas. Para determinação da temperatura do solo foram instalados termômetros de bulbo em cada parcela, a 5 cm de profundidade; a porcentagem de água do solo foi obtida por diferença de massa. A avaliação do conteúdo de matéria orgânica foi realizada em amostras coletadas quinzenalmente por meio do método colorimétrico (TEDESCO et al., 1995). Na última data de avaliação do experimento (9/12/2002), realizou-se a análise da resistência do solo à penetração com o emprego de penetrômetro de impacto modelo IAA/Planalsucar/Stolf, em cinco pontos separados em cada repetição, até a profundidade de 0,6 m. Os dados relativos à umidade do solo naquela data, para cada um dos tratamentos, são apresentados na Figura 2. O grau de infestação de plantas daninhas foi avaliado em uma área de 0,5 x 0,5 m em cada parcela, sendo utilizada uma escala de notas para expressar a porcentagem de área coberta por plantas daninhas, do seguinte modo: 1 de 20% a 40%; 2 de 40% a 60%; 3 de 60% a 80% e 4 de 80% a 100%. (5 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

251 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil O experimento foi desenvolvido em blocos casualizados, com três blocos, cinco tratamentos, totalizando 15 unidades experimentais. Os dados foram submetidos à analise da variância através do teste F e as médias comparadas pelo Teste de Duncan ao nível de 1%. As diferenças entre profundidades não foram analisadas estatisticamente. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Observou-se que no tratamento em que a aveia preta foi mantida roçada, ocorreu maior umidade do solo enquanto no solo descoberto a umidade do solo foi significativamente inferior aos demais tratamentos. Na incorporação, na dessecação e no acamamento da aveia preta, observaram-se valores intermediários de umidade do solo, sem diferenças significativas entre si, porém superiores ao do solo descoberto (Figura 1). Nos períodos em que a precipitação pluvial foi baixa ou inexistente, observou-se que o aumento de água do solo descoberto foi sempre inferior aos demais tratamentos (Figura 2). A temperatura do solo a 5 cm de profundidade foi significativamente afetada pelo manejo da cobertura vegetal de aveia preta. No solo descoberto, os resultados de temperatura média foram superiores, enquanto a menor temperatura foi obtida quando a aveia preta foi mantida roçada, não diferindo, porém, do tratamento com aveia preta acamada (Figura 3). As temperaturas elevadas no solo favorecem a degradação da matéria orgânica, bem como a diminuição dos agregados do solo e sua resistência física, facilitando o carregamento superficial de solo pela água da chuva. DERPSCH et al. (1991), utilizando resíduos de aveia preta, constataram menor amplitude na temperatura, na profundidade de 3 cm, em plantio direto, quando comparado ao plantio convencional, situação em que a temperatura do solo alcançou 45 ºC. (6 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

252 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil No decorrer do período de estudo (Figura 4), pode-se observar que na testemunha, além da temperatura média do solo ter sido maior, houve maior variação dessa temperatura em função da temperatura ambiente, enquanto nos tratamentos em que a aveia preta era mantida sobre a superfície, a variação diária da temperatura foi menor. Nos tratamentos em que a aveia preta foi mantida em superfície, observou-se a manutenção da proteção térmica do solo por um período mais prolongado, enquanto no tratamento com incorporação da aveia ao solo, a proteção térmica deixou de ser eficiente, provavelmente devido à rápida decomposição da palha restante no solo, expondo-o completamente. (7 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

253 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil A porcentagem de matéria orgânica do solo variou de 2,25% a 2,39%, porém sem diferença estatística entre os tratamentos (Figura 5). Quando se faz a comparação do percentual de matéria orgânica inicial com o percentual alcançado ao final do experimento observa-se que houve um incremento expressivo nesse percentual para todos os tratamentos. Seria esperada uma redução no teor de matéria orgânica quando a cobertura foi incorporada ao solo por motivo de maior atividade da biomassa microbiana que consome matéria orgânica em seu metabolismo. Esse efeito não foi evidenciado, possivelmente, pelo curto tempo do experimento. Segundo ADEGAS (1997), ao realizar-se a incorporação dos resíduos vegetais com o preparo do solo, no sistema convencional, favorece-se o arejamento, que, por sua vez acelera a atividade microbiana e, conseqüentemente, a rápida decomposição desses resíduos. Por esse motivo, o conteúdo de matéria orgânica nas áreas de solos não revolvidos (plantio direto), normalmente, é maior que nas áreas de preparo convencional. (8 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

254 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Com relação à resistência mecânica do solo à penetração, observou-se que no tratamento de roçada a 5 cm de profundidade houve maior resistência mecânica, seguido pelo tratamento de incorporação da aveia ao solo. O tratamento que resultou em menor resistência foi o solo descoberto. De modo geral, nas parcelas dos tratamentos onde se manteve o material vegetal em superfície verificou-se maior resistência à penetração (Figura 6). (9 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

255 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Para SOANE (1990), o aumento da resistência do solo está associado ao aumento da coesão pelos compostos orgânicos entre as partículas e agregados, ao estabelecer um cimento orgânico sobre e entre eles. Além disso, as raízes e hifas de fungos melhoram a resistência à deformação do solo através do entrelaçamento de partículas. Neste trabalho, pode-se observar que a supressão da cobertura de solo (solo descoberto) resultou em menor resistência à penetração dentre todos os tratamentos. (10 de 14) [23/10/ :53:27 p.m.]

256 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Com relação ao grau de infestação de plantas daninhas, pode-se observar que na testemunha tal grau foi estatisticamente superior ao dos demais tratamentos, somente não diferindo do tratamento com aveia preta acamada (Tabela 1). FERREIRA et al. (2000) observaram que, dentre várias espécies de cobertura vegetal estudadas, a aveia preta e a colza, propiciaram controle quase total das ervas, devido ao seu efeito alelopático. (11 de 14) [23/10/ :53:28 p.m.]

257 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Quanto à diversidade de espécies presentes nos tratamentos, observou-se maior diversidade de espécies infestantes onde houve revolvimento do solo (tratamento de incorporação da aveia preta) (Tabela 1). De acordo com ALMEIDA e RODRIGUES (1985), a existência de cobertura vegetal e a não- movimentação reduzem o grau de infestação. De acordo com IGUE (1984), a incorporação de restos vegetais pode produzir substâncias tóxicas durante sua decomposição, afetando a germinação de sementes de certas espécies, bem como a produção de substâncias estimulantes da germinação. Para MEDEIROS (1990), o uso de cobertura verde e de restos vegetais, visando ao controle de plantas daninhas, é um exemplo muito antigo do aproveitamento econômico da alelopatia, pois além da supressão das plantas daninhas, exerce importante efeito na conservação do solo e na manutenção de sua umidade. O mesmo autor salienta, ainda, que o uso contínuo de uma mesma espécie como cobertura de solo, pode afetar o desenvolvimento de determinadas culturas agrícolas, devido ao acúmulo de substâncias alelopáticas. 4. CONCLUSÕES 1) A manutenção da cobertura vegetal do solo com aveia preta no pomar proporciona menor variação da temperatura e maior retenção de água no solo. 2) O revolvimento do solo aumenta a diversidade de plantas daninhas. 3) A incorporação da aveia preta, após 60 dias, tem o mesmo comportamento que o solo descoberto, quanto à umidade e temperatura do solo. REFERÊNCIAS ADEGAS, A.S. Manejo integrado de plantas daninhas. In: CONFERÊNCIA ANUAL DE PLANTIO DIRETO, 2., 1997, Pato Branco. Anais... Passo Fundo: Aldeia Norte, p [ Links ] ALMEIDA, F. S.; RODRIGUES, B. N. Plantio direto. In: ALMEIDA, F. S.; RODRIGUES, B. N. Guia de herbicidas: contribuição para o uso adequado em plantio direto e convencional. Londrina: IAPAR, p [ Links ] ALMEIDA, F.S. Controle de plantas daninhas em plantio direto. Londrina: IAPAR, p. [ Links ] (12 de 14) [23/10/ :53:28 p.m.]

258 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil BUHLER, D.D. Influence of tillage sistems on weed population dynamics and management in corn and soybean in the central USA. Crop Science, Madison, v. 35, p , [ Links ] BRAGAGNOLO, N., MIELNICZUK, J. Cobertura do solo por palha de trigo e seu relacionamento com a temperatura e umidade do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v. 14, p , [ Links ] DERPSCH, R.; ROTH, C.H.; SIDIRAS, N. & KÖPKE, U. Controle da erosão no Paraná, Brasil: Sistemas de cobertura do solo, plantio direto e preparo conservacionista do solo. Eschborn,: GTZ, [ Links ] FERREIRA, T. N.; SCHWARZ, R. A; STRECK, E. V. Solos: manejo integrado e ecológico: elementos básicos. Porto Alegre: EMATER/ RS, p. [ Links ] GOMES, F. R. C. Qualidade da fruta e do solo em pomares de pessegueiro manejados com aveia preta (PIP) f. Tese (Doutorado em Ciências) Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, [ Links ] HILLEL, D. Environmental soil physics. New York: Academic Press, p. [ Links ] IGUE, K. Dinâmica da matéria orgânica e seus efeitos nas propriedades do solo: In: FUNDAÇÃO CARGILL. Adubação Verde no Brasil. Campinas: Fundação Cargill, p [ Links ] MARANGONI, B.; SCUDELLARI, D.; TACLIAVINI, M. Relazione tra nutrizione azotata e metabolismo delle piante. Rivista di Frutticoltura e di Ortofloricoltura, Bologna, v. LVII p.7-8, [ Links ] MEDEIROS, R. M. Alelopatia: importância e suas aplicações. HortiSul. Pelotas: EMBRAPA/CNPFT, v. 1, n. 3, [ Links ] PITELLI, R.A. Interferência das plantas daninhas em culturas agrícolas. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.11, n. 129, p.16-27, [ Links ] PORTO, O.M., RECK, S.R., MORAES, L.A.H. et al. Recomendações técnicas para a cultura de citrus no Rio Grande do Sul. Porto Alegre: FEPAGRO, (Boletim FEPAGRO) [ Links ] RUFATO, L. Indicadores da qualidade biológica do solo e coberturas vegetais para a cultura do pessegueiro (Prunus persica L. Batsch) em produção integrada e orgânica f. Tese (Doutorado em Ciências) Departamento de Fitotecnia, Universidade (13 de 14) [23/10/ :53:28 p.m.]

259 Bragantia - Different management of black oat crop cover in orchard at Southern Brazil Federal de Pelotas, [ Links ] SOANE, B.D. The role of organic matter in soil compactability: a review of some practical aspects. Soil Tillage Research, 16: , [ Links ] STRECK, N.A., SCHNEIDER, F.M., BURIOL, G A. Modificações físicas causadas pelo mulching. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.2, p , [ Links ] TEDESCO, M.J., GIANELLO, C., BISSANI, C. A. et al. Análise de solo, plantas e outros minerais. Porto Alegre: Departamento de Solos Faculdade de Agronomia, UFRGS, p. [ Links ] Recebido para publicação em 4 de julho de 2005 e aceito em 4 de abril de * Autora correspondente Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal 215 editor@iac.sp.gov.br (14 de 14) [23/10/ :53:28 p.m.]

260 Manejos da cobertura vegetal de aveia preta 457 FITOTECNIA DIFERENTES MANEJOS DA COBERTURA VEGETAL DE AVEIA PRETA EM POMAR NO SUL DO BRASIL ( 1 ) ANDREA DE ROSSI (2) ; LEO RUFATO (2) ; CLEVISON LUIZ GIACOBBO (2) ;VAGNER BRASIL COSTA (2) ; MAURÍCIO ROBERTO VITTI (2) ; MARTA ELENA GONZALEZ MENDEZ (2) ; JOSÉ CARLOS FACHINELLO (2) RESUMO O experimento foi implantado no Pomar Didático do Centro Agropecuário da Palma, da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta sobre a porcentagem de água, temperatura, conteúdo de matéria orgânica e resistência à penetração do solo e ao grau de infestação de plantas daninhas em pomar. Os tratamentos constaram de diferentes técnicas de manejo da cobertura vegetal de solo com aveia preta: incorporação da aveia ao solo; dessecação com herbicida; acamamento com rolo faca; roçada a 5 cm e uma testemunha (solo descoberto). A semeadura da aveia foi realizada em abril de 2002 e a aplicação dos tratamentos, no fim do mês de agosto do mesmo ano. O experimento foi desenvolvido em blocos casualizados, com três blocos, cinco tratamentos e uma repetição. Os dados foram submetidos à analise da variância através do teste F e as médias comparadas pelo teste de Duncan. Nos tratamentos em que houve manutenção da cobertura vegetal no pomar, observaram-se redução da temperatura, aumento da umidade do solo e da resistência à penetração. O revolvimento do solo aumentou a diversidade de plantas daninhas. A incorporação da aveia preta, após 60 dias, teve o mesmo comportamento que o solo descoberto, quanto à umidade e temperatura do solo. Palavras-chave: cobertura de solo, matéria orgânica, Avena strigosa, propriedades físicas do solo. ABSTRACT DIFFERENT MANAGEMENT OF BLACK OAT CROP COVER ORCHARD FROM AT SOUTH OF BRAZIL The experiment was managed in the Didactic Orchard of the Agricultural Center of Palma, which belongs to the Federal University of Pelotas (UFPel). The treatments consisted of 5 different managements of black oat crop cover: incorporation of black oat to soil; chemical management with herbicide; lodging; mowing at 5 cm and control (uncovered soil). The sowing of the oat was accomplished by April of 2002 and the installation of the experiment, by the end of August of the same year. The analyzed variables were percentage of soil moisture at a depth of 15 cm, temperature of the soil at a depth of 5 cm, percentage of organic matter of the soil, soil resistance to the penetration and identification and degree of infestation by weeds. The experiment was managed in randomized blocks, with 3 blocks, 5 treatments and one repetition. The data were submitted to analysis of the variance through F test and the averages compared by Duncan Test. Maintenance of crop covering in orchard propitiated smaller temperature and larger soil moisture; the soil turn-over increased the diversity of weeds and the incorporation of black oat, after 60 days, had the same behavior as the uncovered soil. Key words: soil covering, organic matter, Avena strigosa, soil physical properties.. ( 1 ) Recebido para publicação em 4 de julho de 2005 e aceito em 4 de abril de ( 2 ) Departamento de Fitotecnia, Faculdade de Agronomia Prof. Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil. derossiandrea@yahoo.com.br (*) Autora correspondente. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

261 458 A. De Rossi et al. 1. INTRODUÇÃO O manejo de pomares tem passado por notáveis modificações na última década. Se, no passado, as intervenções culturais eram direcionadas à maximização da produção, hoje os objetivos também são melhoria da qualidade do produto e maior integração entre a fruticultura e o ambiente (MARANGONI et al., 1995). As normas de Produção Integrada de Frutas preconizam técnicas de manejo do solo que maximizem seu potencial natural e reduzam os aportes externos. A cobertura vegetal se propõe como alternativa ecológica e econômica de manejar o solo e sua adoção propicia redução progressiva no consumo energético (RUFATO, 2004). Segundo ALMEIDA (1991), a cobertura vegetal melhora as características físicas, químicas e biológicas do solo. No que diz respeito a plantas daninhas, modifica a constituição qualitativa e quantitativa do complexo florístico que se desenvolve no terreno, por interferir no processo de quebra de dormência das sementes e pela sua ação alelopática sobre a germinação e o desenvolvimento das plântulas. Para ADEGAS (1997), a cobertura morta mantida na superfície, funciona como elemento isolante, reduzindo a amplitude térmica e hídrica no solo e filtrando os feixes de luz de ondas longas. O processo de germinação das plantas daninhas estando intimamente ligado a esses fatores, reduz-se substancialmente no solo com grande quantidade de cobertura morta, que, ao se decompor em superfície, libera gradativamente uma série de compostos orgânicos, denominados aleloquímicos, os quais interferem diretamente na germinação e emergência das plantas daninhas. PORTO et al. (1995) observaram que a permanência de restos culturais em superfície favorece não só o controle de erosão, mas também o armazenamento de água em superfície no perfil do solo e ainda exerce efeito favorável sobre a temperatura. A temperatura determina as taxas de evaporação e aeração do solo, assim como o tipo e a intensidade das reações químicas (HILLEL, 1998). A cobertura vegetal contribui para melhorar a infiltração de água, evitar e diminuir a lixiviação de nutrientes, manter a temperatura do solo mais estável e diminuir a incidência de plantas daninhas. Estudos recentes como os de GOMES (2003) e RUFATO (2004) têm indicado a cobertura vegetal de aveia preta como alternativa positiva à aração do solo em pomares, porém estudos sobre o manejo mais adequado dessa cobertura vegetal são ainda incipientes. Neste trabalho, a hipótese é a de que os diferentes manejos dados à cobertura vegetal de aveia preta podem alterar características importantes do solo e a presença de plantas infestantes. BRAGAGNOLO e MIELNICZUK (1990) afirmam que, além da quantidade de material vegetal sobre o solo, seu manejo deve ser considerado. Além disso, STRECK et al. (1994) afirmam que a conformação e o arranjo da cobertura sobre o solo, bem como o efeito direto do implemento, afetam características como recobrimento do solo, regime de temperatura e a conservação da água no solo. Para BUHLER (1995) e PITELLI (1985) as comunidades de plantas infestantes também podem ser afetadas pelo manejo da cobertura vegetal, favorecendo ou desfavorecendo espécies. Portanto, este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta sobre a porcentagem de água, temperatura, conteúdo de matéria orgânica, resistência à penetração do solo e o grau de infestação de plantas daninhas em pomar no Sul do Brasil. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi implantado no Pomar Didático do Centro Agropecuário da Palma, da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Univesidade Federal de Pelotas, em Argissolo Vermelho-Amarelo, em pomar de pereira cv. Garber, com espaçamento de 3 m x 4 m. Os tratamentos constaram de diferentes técnicas de manejo da cobertura vegetal de solo com aveia preta: incorporação da aveia ao solo com o emprego de capina manual em profundidade; dessecação com herbicida, com aplicação realizada com pulverizador costal; acamamento, realizado com um tronco, simulando o efeito de rolo faca; roçada a 5 cm, realizada com roçadeira manual, deixando o material vegetal cortado sobre a superfície do solo, além de uma testemunha (solo descoberto, sem plantio de aveia preta e mantido sem vegetação por meio de capina manual superficial). A semeadura da aveia foi realizada em abril de 2002 e a aplicação dos tratamentos, no fim de agosto do mesmo ano (quando a aveia estava no estágio de grão leitoso). Cada parcela tinha dimensão de 1,5 m x 1,5 m, com bordadura de 0,25 m. Anteriormente à instalação do experimento, foi realizada coleta de material vegetal da cobertura, em área de 0,5 x 0,5 cm, para estimativa da biomassa verde por hectare da parte área e da massa do sistema radicular da aveia preta. Também foram coletadas amostras de solo da área do experimento para determinação da porcentagem de matéria orgânica inicial. A biomassa verde inicial da parte aérea e do sistema radicular era, respectivamente, de 46,04 e 7,24 t.ha -1 e o conteúdo de matéria orgânica de solo, de 20,8 g.kg -1. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

262 Manejos da cobertura vegetal de aveia preta 459 As variáveis analisadas foram: porcentagem de água do solo a 15 cm de profundidade, temperatura do solo a 5 cm de profundidade, expressa em graus centígrados, conteúdo de matéria orgânica do solo, resistência à penetração do solo de zero a 0,6 m de profundidade, expressa em MPa e identificação e grau de infestação de plantas daninhas. Para as duas primeiras variáveis, as coletas e leituras foram realizadas, a partir da instalação do experimento, a cada quatro dias, sempre às 14 horas. Para determinação da temperatura do solo foram instalados termômetros de bulbo em cada parcela, a 5 cm de profundidade; a porcentagem de água do solo foi obtida por diferença de massa. A avaliação do conteúdo de matéria orgânica foi realizada em amostras coletadas quinzenalmente por meio do método colorimétrico (TEDESCO et al., 1995). Na última data de avaliação do experimento (9/12/2002), realizou-se a análise da resistência do solo à penetração com o emprego de penetrômetro de impacto modelo IAA/Planalsucar/Stolf, em cinco pontos separados em cada repetição, até a profundidade de 0,6 m. Os dados relativos à umidade do solo naquela data, para cada um dos tratamentos, são apresentados na Figura 2. O grau de infestação de plantas daninhas foi avaliado em uma área de 0,5 x 0,5 m em cada parcela, sendo utilizada uma escala de notas para expressar a porcentagem de área coberta por plantas daninhas, do seguinte modo: 1 de 20% a 40%; 2 de 40% a 60%; 3 de 60% a 80% e 4 de 80% a 100%. O experimento foi desenvolvido em blocos casualizados, com três blocos, cinco tratamentos, totalizando 15 unidades experimentais. Os dados foram submetidos à analise da variância através do teste F e as médias comparadas pelo Teste de Duncan ao nível de 1%. As diferenças entre profundidades não foram analisadas estatisticamente. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Observou-se que no tratamento em que a aveia preta foi mantida roçada, ocorreu maior umidade do solo enquanto no solo descoberto a umidade do solo foi significativamente inferior aos demais tratamentos. Na incorporação, na dessecação e no acamamento da aveia preta, observaram-se valores intermediários de umidade do solo, sem diferenças significativas entre si, porém superiores ao do solo descoberto (Figura 1). Nos períodos em que a precipitação pluvial foi baixa ou inexistente, observou-se que o aumento de água do solo descoberto foi sempre inferior aos demais tratamentos (Figura 2). Umidade do solo (%) Incorporação da aveia ao solo B B B Dessecação com herbicida Acamamento com rolo faca Manejo da cobertura vegetal A C Roçada a 5 cm Solo descoberto Figura 1. Umidade do solo a 15 cm de profundidade em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta (média de 25 avaliações). * Letras distintas diferem entre si pelo Teste de Duncan (α= 0,01) Umidade do solo (%) /set 8/set 12/set 16/set 20/set 24/set 28/set 2/out 6/out 10/out 14/out 18/out 22/out 26/out Precipitação (mm) Incorporação da aveia ao solo Dessecação com herbicida 30/out 3/nov 7/nov 11/nov 15/nov 19/nov Acamamento com rolo faca Roçada a 5 cm Solo descoberto Figura 2. Variação da umidade do solo a 15 cm de profundidade em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta e valores de precipitação pluvial no período de estudo. A temperatura do solo a 5 cm de profundidade foi significativamente afetada pelo manejo da cobertura vegetal de aveia preta. No solo descoberto, os resultados de temperatura média foram superiores, enquanto a menor temperatura foi obtida quando a aveia preta foi mantida roçada, não diferindo, porém, do tratamento com aveia preta acamada (Figura 3). As temperaturas elevadas no solo favorecem a degradação da matéria orgânica, bem como a diminuição dos agregados do solo e sua resistência física, facilitando o carregamento superficial de solo pela água da chuva. DERPSCH et al. (1991), utilizando resíduos de aveia preta, constataram menor amplitude na temperatura, na profundidade de 3 cm, em plantio direto, quando comparado ao plantio convencional, situação em que a temperatura do solo alcançou 45 ºC. 23/nov 27/nov 1/dez Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

263 460 A. De Rossi et al. Temperatura do solo (ºC) B Incorporação da aveia ao solo Dessecação com herbicida C CD D Acamamento com rolo faca Roçada a 5 cm Manejo da cobertura vegetal No decorrer do período de estudo (Figura 4), pode-se observar que na testemunha, além da temperatura média do solo ter sido maior, houve maior variação dessa temperatura em função da temperatura ambiente, enquanto nos tratamentos em que a aveia preta era mantida sobre a superfície, a variação diária da temperatura foi menor. Nos tratamentos em que a aveia preta foi mantida em superfície, observou-se a manutenção da proteção térmica do solo por um período mais prolongado, enquanto no tratamento com incorporação da aveia ao solo, a proteção térmica deixou de ser eficiente, provavelmente devido à rápida decomposição da palha restante no solo, expondo-o completamente. A Solo descoberto Figura 3. Temperatura do solo a 5 cm de profundidade em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta (média de 25 avaliações). * Letras distintas diferem entre si pelo Teste de Duncan (α= 0,01) A porcentagem de matéria orgânica do solo variou de 2,25% a 2,39%, porém sem diferença estatística entre os tratamentos (Figura 5). Quando se faz a comparação do percentual de matéria orgânica inicial com o percentual alcançado ao final do experimento observa-se que houve um incremento expressivo nesse percentual para todos os tratamentos. Seria esperada uma redução no teor de matéria orgânica quando a cobertura foi incorporada ao solo por motivo de maior atividade da biomassa microbiana que consome matéria orgânica em seu metabolismo. Esse efeito não foi evidenciado, possivelmente, pelo curto tempo do experimento. Segundo ADEGAS (1997), ao realizar-se a incorporação dos resíduos vegetais com o preparo do solo, no sistema convencional, favorece-se o arejamento, que, por sua vez acelera a atividade microbiana e, conseqüentemente, a rápida decomposição desses resíduos. Por esse motivo, o conteúdo de matéria orgânica nas áreas de solos não revolvidos (plantio direto), normalmente, é maior que nas áreas de preparo convencional. Matéria orgânica (%) 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 A Incorporação da aveia ao solo A Dessecação com herbicida A Acamamento com rolo faca A Roçada a 5 cm Manejo da cobertura vegetal A Solo descoberto Figura 5. Porcentagem de matéria orgânica do solo em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta. * Letras distintas diferem entre si pelo Teste de Duncan (α= 0,01) 26 Temperatura (ºC) /set 12/set 16/set 20/set 24/set Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , /set 2/out 6/out 10/out 14/out 18/out 22/out 26/out 30/out 3/nov 7/nov 11/nov 15/nov 19/nov 23/nov 27/nov 1/d Incorporação da aveia ao solo Dessecação com herbicida Acamamento com rolo fa Roçada a 5 cm Solo descoberto T ambiente Figura 4. Variação da temperatura do solo a 5 cm de profundidade em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta. Com relação à resistência mecânica do solo à penetração, observou-se que no tratamento de roçada a 5 cm de profundidade houve maior resistência mecânica, seguido pelo tratamento de incorporação da aveia ao solo. O tratamento que resultou em menor resistência foi o solo descoberto. De modo geral, nas parcelas dos tratamentos onde se manteve o material vegetal em superfície verificou-se maior resistência à penetração (Figura 6).

264 Manejos da cobertura vegetal de aveia preta 461 Perfil do solo (cm) Resistência mecânica do solo à penetração (MPa) Incorporação da aveia ao solo Dessecação com herbicida Acamamento com rolo faca Roçada a 5 cm Figura 6. Resistência mecânica do solo à penetração em função dos diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta. * Letras distintas diferem entre si pelo Teste de Duncan (α= 0,01) Para SOANE (1990), o aumento da resistência do solo está associado ao aumento da coesão pelos compostos orgânicos entre as partículas e agregados, ao estabelecer um cimento orgânico A Solo descoberto E C D B sobre e entre eles. Além disso, as raízes e hifas de fungos melhoram a resistência à deformação do solo através do entrelaçamento de partículas. Neste trabalho, pode-se observar que a supressão da cobertura de solo (solo descoberto) resultou em menor resistência à penetração dentre todos os tratamentos. Com relação ao grau de infestação de plantas daninhas, pode-se observar que na testemunha tal grau foi estatisticamente superior ao dos demais tratamentos, somente não diferindo do tratamento com aveia preta acamada (Tabela 1). FERREIRA et al. (2000) observaram que, dentre várias espécies de cobertura vegetal estudadas, a aveia preta e a colza, propiciaram controle quase total das ervas, devido ao seu efeito alelopático. Quanto à diversidade de espécies presentes nos tratamentos, observou-se maior diversidade de espécies infestantes onde houve revolvimento do solo (tratamento de incorporação da aveia preta) (Tabela 1). De acordo com ALMEIDA e RODRIGUES (1985), a existência de cobertura vegetal e a nãomovimentação reduzem o grau de infestação. De acordo com IGUE (1984), a incorporação de restos vegetais pode produzir substâncias tóxicas durante sua decomposição, afetando a germinação de sementes de certas espécies, bem como a produção de substâncias estimulantes da germinação. Para MEDEIROS (1990), o uso de cobertura verde e de restos vegetais, visando ao controle de plantas daninhas, é um exemplo muito antigo do aproveitamento econômico da alelopatia, pois além da supressão das plantas daninhas, exerce importante efeito na conservação do solo e na manutenção de sua umidade. O mesmo autor salienta, ainda, que o uso contínuo de uma mesma espécie como cobertura de solo, pode afetar o desenvolvimento de determinadas culturas agrícolas, devido ao acúmulo de substâncias alelopáticas. 4. CONCLUSÕES 1) A manutenção da cobertura vegetal do solo com aveia preta no pomar proporciona menor variação da temperatura e maior retenção de água no solo. 2) O revolvimento do solo aumenta a diversidade de plantas daninhas. 3) A incorporação da aveia preta, após 60 dias, tem o mesmo comportamento que o solo descoberto, quanto à umidade e temperatura do solo. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

265 462 A. De Rossi et al. Tabela 1. Espécies infestantes presentes e grau de infestação do solo conduzido em diferentes manejos da cobertura vegetal de aveia preta em pomares Espécie Incorporação Dessecação Acamamento Roçada a Solo Nome científico Nome comum da aveia herbicida 5 cm descoberto Avena strigosa Aveia preta x Bidens pilosa Picão preto x x x x Brachiaria plantaginea Papua x Crysantemun myconis Mal-me-quer x x x Cynodon dactylon Grama seda x x x x Cyperus rotundus Tiririca x x x x x Eleusine indica Pé-de-galinha x x Erechtites hieraciifolius Erva gorda x x x x Galinsoga parviflora Picão branco x Hyptis lophanta Hortelã x x x Lolium multiflorum Azevém x x x Oxalis oxyptera Azedinha x x x Plantazo tomentosa Tanchagem x Polygonum convolvulus Cipó de veado x x Portulaca oleraceae Beldroega x Raphanus raphanistrum Nabo x Richardia brasiliensis Poaia x x x x Rumex obtusifolis Língua de vaca x Sida rhombifolia Guanxuma x x x Solanum americanum Maria pretinha x Sonchus oleraceus Serralha x x x x Spergula arvensis Gorga x Stachys arvensis Orelha de urso x x x Grau de infestação (α= 0,01) 1.57 B 1.00 B 2.65 AB 1.00 B 3.65 A x = Ocorrência REFERÊNCIAS ADEGAS, A.S. Manejo integrado de plantas daninhas. In: CONFERÊNCIA ANUAL DE PLANTIO DIRETO, 2., 1997, Pato Branco. Anais... Passo Fundo: Aldeia Norte, p ALMEIDA, F. S.; RODRIGUES, B. N. Plantio direto. In: ALMEIDA, F. S.; RODRIGUES, B. N. Guia de herbicidas: contribuição para o uso adequado em plantio direto e convencional. Londrina: IAPAR, p ALMEIDA, F.S. Controle de plantas daninhas em plantio direto. Londrina: IAPAR, p. BUHLER, D.D. Influence of tillage sistems on weed population dynamics and management in corn and soybean in the central USA. Crop Science, Madison, v. 35, p , BRAGAGNOLO, N., MIELNICZUK, J. Cobertura do solo por palha de trigo e seu relacionamento com a temperatura e umidade do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v. 14, p , DERPSCH, R.; ROTH, C.H.; SIDIRAS, N. & KÖPKE, U. Controle da erosão no Paraná, Brasil: Sistemas de cobertura do solo, plantio direto e preparo conservacionista do solo. Eschborn,: GTZ, FERREIRA, T. N.; SCHWARZ, R. A; STRECK, E. V. Solos: manejo integrado e ecológico: elementos básicos. Porto Alegre: EMATER/ RS, p. GOMES, F. R. C. Qualidade da fruta e do solo em pomares de pessegueiro manejados com aveia preta (PIP) f. Tese (Doutorado em Ciências) Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

266 Manejos da cobertura vegetal de aveia preta 463 HILLEL, D. Environmental soil physics. New York: Academic Press, p. IGUE, K. Dinâmica da matéria orgânica e seus efeitos nas propriedades do solo: In: FUNDAÇÃO CARGILL. Adubação Verde no Brasil. Campinas: Fundação Cargill, p MARANGONI, B.; SCUDELLARI, D.; TACLIAVINI, M. Relazione tra nutrizione azotata e metabolismo delle piante. Rivista di Frutticoltura e di Ortofloricoltura, Bologna, v. LVII p.7-8, MEDEIROS, R. M. Alelopatia: importância e suas aplicações. HortiSul. Pelotas: EMBRAPA/CNPFT, v. 1, n. 3, PITELLI, R.A. Interferência das plantas daninhas em culturas agrícolas. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v.11, n. 129, p.16-27, RUFATO, L. Indicadores da qualidade biológica do solo e coberturas vegetais para a cultura do pessegueiro (Prunus persica L. Batsch) em produção integrada e orgânica f. Tese (Doutorado em Ciências) Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Pelotas, SOANE, B.D. The role of organic matter in soil compactability: a review of some practical aspects. Soil Tillage Research, 16: , STRECK, N.A., SCHNEIDER, F.M., BURIOL, G A. Modificações físicas causadas pelo mulching. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.2, p , TEDESCO, M.J., GIANELLO, C., BISSANI, C. A. et al. Análise de solo, plantas e outros minerais. Porto Alegre: Departamento de Solos Faculdade de Agronomia, UFRGS, p. PORTO, O.M., RECK, S.R., MORAES, L.A.H. et al. Recomendações técnicas para a cultura de citrus no Rio Grande do Sul. Porto Alegre: FEPAGRO, (Boletim FEPAGRO) Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

267 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOTECNIA (1 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

268 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree Análise quantitativa do sistema primário de laticíferos do caule de plantas jovens de clone e pés-francos de seringueira A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree Larissa Alexadra Cardoso Moraes * ; Vicente Haroldo de Figueiredo Moraes Embrapa Amazônia Ocidental, Caixa Postal 319, Manaus (AM). larissa@cpaa.embrapa.br RESUMO O objetivo deste trabalho foi comparar a freqüência de laticíferos do sistema primário do caule com o número de anéis de laticíferos de plantas jovens de clones e pés-franco de seringueira (Hevea spp.), como contribuição à interpretação dos resultados dos testes precoces de produção. Nos pés-franco foi encontrada baixa freqüência de laticíferos primários nos quatro primeiros entrenós, enquanto nos clones há um número significativamente mais alto desse tipo de laticíferos a partir do primeiro lançamento. Como os laticíferos primários têm origem no meristema subapical, essas diferenças quantitativas são determinadas pelo tamanho da gema apical, que no primeiro lançamento dos clones é mais de três vezes superior à do primeiro lançamento (epicótilo) dos pés-franco e mantém-se significativamente maior no segundo lançamento. Grande parte da produção de borracha, dos testes precoces de plantas de clones com cerca de um ano, provém, portanto, do sistema primário, que ocupa as camadas mais externas da casca e é expelido das plantas com mais de três anos. Tal fato determina a falta de correlação entre os resultados do miniteste de produção de clones e os do teste HMM, feito em plantas com cerca de três anos. Por outro lado, tem sido registrada correlação com o miniteste em plantas de pés-franco e o HMM em clones derivados desses pés-franco. Palavras-chave: gema apical, meristema subapical, miniteste de produção, teste HMM. (2 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

269 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree ABSTRACT The objective this work was to compare the frequency of the laticifers of the primary system with the number of laticifer rings in young plants of seedlings and clones of rubber tree (Hevea spp.), in order to better understand of early yield tests. It was found a low frequency of primary laticifers in the first four internodes of seedlings while a frequency significantly higher of this type of laticifer was found in the clones, from the first to the fourth internode. Since the primary system of laticifers is originated in the subapical meristem, the observed differences are determined by the size of the apical bud. It is more than three times larger in the first whorl of clones than in the first whorl of seedlings (epicotyls) and it is also significantly larger in the second whorl. The main rubber production analyzed in the early tests in plants of clones one year old is therefore derived from the laticifers of the primary system, sloughed off in plants older more than three years. This fact explains the lack of correlation between the early test of clones and the HMM test in plants three years old. On the other hand, this correlation has been reported for the early test of seedlings and the HMM test for three years old clones. Key words: apical bud, subapical meristem, early tests, HMM test. 1. INTRODUÇÃO Por sua importância como estrutura especializada na síntese da borracha extraída da seringueira, os laticíferos da casca do caule das plantas adultas têm sido objeto de grande número de estudos, envolvendo sua diferenciação, a partir de camadas de células geradas pelo câmbio, sua citologia, anatomia e arranjo espacial na casca do caule, em camadas concêntricas ao câmbio, denominadas anéis de laticíferos. Os conhecimentos disponíveis sobre a importância dessas características para a produção de borracha foram reunidos de forma analítica por FAŸ e JACOB (1989), FAŸ et al. (1989) e HÉNON e NICOLAS (1989). Na revisão de BOBILIOFF (1923), a respeito dos trabalhos iniciais sobre o sistema de laticíferos da seringueira, além dos laticíferos da casca do caule de plantas adultas, é feita referência ao formato irregular das células laticíferas das folhas e das sementes, com ramificações, não sendo mencionados os laticíferos do sistema primário do caule de plantas jovens e das ramificações terminais das copas. A ontogênese dos laticíferos do sistema primário foi estudada por HÉBANT (1981), que identificou no meristema subapical os locais de sua diferenciação, situados próximos dos primórdios foliares em desenvolvimento da gema apical, em associação com células contendo (3 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

270 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree grande acúmulo de taninos. Com a diferenciação contínua no meristema subapical, os laticíferos acompanham o alongamento dos entrenós, formando tubos articulados, estendendo-se por todo seu comprimento sem simetria predeterminada como a dos anéis de laticíferos. A primeira descrição anatômica detalhada do sistema primário foi apresentada por XIU-QIAN (1987), com fotomicrografias dos feixes de laticíferos isolados do parênquima da casca por maceração em KOH, nas quais se verifica que não existem as conexões laterais, com alta freqüência entre os laticíferos de um mesmo anel derivado do câmbio. O objetivo deste trabalho foi comparar a freqüência e a distribuição espacial dos laticíferos do sistema primário de plantas jovens de pés-franco de Hevea brasiliensis, de um clone dessa espécie (Fx 3864) e de um clone híbrido (Fx 3899) H. brasiliensis x H. benthamiana, como contribuição à interpretação dos resultados dos testes precoces de produtividade. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Contagem de laticíferos Foram coletadas amostras de casca do primeiro ao quarto entrenós de plantas com cerca de sete meses de idade, dos clones Fx 3864 (H. brasiliensis) e Fx 3899 (H. brasiliensis x H. benthamiana) e de pés-franco de H. brasiliensis, de viveiro de porta-enxerto. Para coleta das amostras, foram selecionadas seis plantas com quatro lançamentos maduros e gema apical dormente de cada um dos clones e dos pés-franco. Em seguida à coleta, as amostras foram colocadas em frascos com o fixador FAA (90 ml de etanol 50%, 5,0 ml de ácido acético glacial e 5,0 ml de formalina) e etiquetadas individualmente para cada lançamento das respectivas plantas. Após 24 horas de fixação em FAA, as amostras foram transferidas para etanol 70%. Foram feitos cortes tangenciais radiais de 60 mm de espessura, em micrótomo de congelação. Antes dos cortes no micrótomo, as amostras foram retiradas do etanol 70% e lavadas em quatro passagens de 15 minutos em água de torneira. Os cortes foram clarificados em hipoclorito de sódio 5,0% durante a noite (±12 horas), lavados em três passagens de 10 minutos em água destilada e desidratadas na série de etanol 30%, 50%, 70% e 80%. Após enxugar o excesso de etanol 80% em papel de filtro, foi feita a coloração em SUDAN III 1% durante três minutos. Após remover o excesso de corante em etanol 50%, foi feita a montagem em geléia de glicerina, com cinco a seis cortes por lâmina. Efetuou-se a contagem de cinco campos por lâmina, do número de anéis de laticíferos e de fileiras de laticíferos do sistema primário, tomando-se a média dessas medidas como representativa de cada amostra. As contagens foram submetidas à análise da variância, com a transformação para, e feita a comparação entre médias pelo teste de Tukey a 5% de significância (GOMES e GARCIA, 2002). 2.2 Tamanho da gema apical (4 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

271 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree O tamanho da gema apical foi avaliado pela sua largura na base. As medições foram feitas com paquímetro em gemas apicais dormentes, à altura das escamas da base, em seis plantas dos clones Fx 3864 e Fx 3899 e de seis plantas de pés-franco de H. brasiliensis, quando as plantas estavam com o primeiro, o segundo e o terceiro lançamentos maduros. De cada gema, foram feitas duas medições em sentido perpendicular e calculada as suas médias. Os dados foram submetidos à análise da variância e feita a comparação das médias pelo teste de Tukey a 5% de significância (GOMES e GARCIA, 2002). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Número de anéis de laticíferos Os dados das contagens de laticíferos são apresentados na tabela 1. No quarto entrenó, não foram encontrados anéis de laticíferos nos clones e nos pés-franco. No terceiro entrenó, somente as plantas de pés-franco continham anéis de laticíferos. No primeiro entrenó, o número de anéis de laticíferos nos pés-franco foi significativamente maior que nos clones, efetivamente mais que o dobro, com média de 3,82 anéis e apenas 1,58 e 1,20 anéis no Fx 3864 e no Fx 3899 respectivamente. Essa superioridade também foi observada no segundo entrenó, onde o número de anéis latíciferos também foi maior que o dobro nos pés-franco. Considerando cada clone e os pés-franco separadamente, os números de anéis de cada entrenó são significativamente diferentes, sendo evidente a ausência de anéis no terceiro e no quarto entrenós dos clones. O número de anéis de laticíferos dos entrenós dos clones não corresponde ao número de lançamentos acima de cada entrenó, tal como proposto por HALLÉ e MARTIN (1968) (Tabela 1). Nos pés-franco, apenas o primeiro lançamento tem número médio de anéis que se aproxima dessa relação, que se fosse verdadeira, eliminaria a influência do número de anéis como componente da variação individual de produção encontrada nos testes precoces em plantas com cerca de um ano de idade. É no lenho que o número de anéis de crescimento (5 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

272 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree corresponde ao número de lançamentos acima do entrenó considerado (FAŸ, 1985). 3.2 Número de fileiras de laticíferos do sistema primário. Na tabela 2 é mostrada que a freqüência de laticíferos do sistema primário nos clones e nos pés-franco é o inverso da encontrada para os anéis de laticíferos (Tabela 1). O sistema primário dos clones tem maior quantidade de fileiras de laticíferos nos quatro entrenós analisados, sendo observados poucos laticíferos no primeiro entrenó dos pés-franco. Nos clones, o número de fileiras de laticíferos do primeiro entrenó não diferiu significativamente do número encontrado no segundo entrenó; houve aumento significativo a partir do segundo entrenó, que por sua vez, tem um número significativamente menor de fileiras que o quarto entrenó. É importante destacar que, nos pés-franco, houve diferença significativa do número de laticíferos primários em todos os entrenós e que em comparação com os clones, o número de laticíferos é muito baixo no primeiro entrenó. 3.3 Tamanho da gema apical A gema apical do primeiro lançamento dos pés-franco tem tamanho diminuto, quando comparado ao dos clones (Tabela 3), sendo também significativamente menor que a dos clones no segundo lançamento, não havendo diferença significativa no terceiro lançamento. Comparando os pés-franco e cada clone separadamente, verifica-se que houve aumento da largura basal das gemas apicais no segundo e no terceiro lançamentos, com diferenças significativas entre eles. Esse aumento foi proporcionalmente muito maior nos pés-franco. (6 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

273 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree A baixa freqüência de laticíferos do sistema primário no primeiro entrenó dos pés-franco, que corresponde ao epicótilo, é função do pequeno tamanho de sua gema apical, avaliado pela largura basal (Tabela 3), comparado ao das gemas apicais do primeiro entrenó dos clones. Os laticíferos do sistema primário são inicialmente diferenciados abaixo dos primórdios das gemas em desenvolvimento no meristema apical e continuam seu alongamento no meristema subapical (HÉBANT, 1981). Quanto menor a gema apical, menos primórdios de gemas são formados, com conseqüente menor número de fileiras de laticíferos primários. Com gemas apicais maiores desde o primeiro lançamento (Tabela 3), os clones desenvolvem um sistema primário proporcionalmente muito maior que os anéis de laticíferos, em comparação com os pés-franco, com maior números de anéis de laticíferos e menor número de laticíferos primários (Tabela 2). 3.4 Efeito sobre a produção dos testes precoces Entre os testes precoces de produção em plantas com cerca de um ano, tem sido mais utilizado o miniteste Mendes, ou MTP (MENDES, 1971). As incisões da casca do caule são feitas em sentido descendente, a partir de 15 cm da união do enxerto, nos clones, ou da superfície do solo, nos pés-franco, correspondendo, portanto, na maioria dos casos, ao primeiro entrenó. Nessas condições, nos clones, a maior parte da produção do MTP é proveniente dos laticíferos primários que, por ocuparem as camadas externas da casca, são expelidos durante o crescimento das plantas, sendo praticamente ausente em plantas de cerca de três anos, quando é feito o teste Hamaker Morris-Mann (HMM). As diferenças encontradas entre clones e pés-franco quanto ao número de anéis de laticíferos e de laticíferos primários, no primeiro e no segundo entrenós de plantas com cerca de um ano, explicam a falta de correlação encontrada por GONÇALVES et al. (1982) e MARQUES e GONÇALVES (1990), entre a produção no MTP em clones e a produção no HMM nos mesmos clones. (7 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

274 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree 4. CONCLUSÕES 1. Plantas de pés-franco, com cerca de um ano, têm maior número de anéis de laticíferos e menor número de laticíferos primários, nos três primeiros entrenós, que plantas de clones da mesma idade. 2. As diferenças no número de anéis de laticíferos entre plantas jovens de clones e pés-franco são determinadas pelo tamanho da gema apical. 3. A falta de correlação entre o MTP em clones e o HMM nos mesmos clones, deve-se à predominância dos laticíferos primários nas plantas com cerca de um ano de idade e sua ausência em plantas de três ou mais anos. REFERÊNCIAS BOBILIOFF, W. Anatomy and physiology of Hevea brasiliensis. In: BOBILIOFF, W. (Ed.). Anatomy of Hevea brasiliensis. Zurich: Institute Orell Fussli, p. [ Links ] FAY, E. A study of markers of cambial growth in Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae): the rhythmic growth rings of the juvenile wood. Adansonia, Paris, v.7, p , [ Links ] FAY, E.; JACOB, J.L. Anatomical organization of the laticiferous system in the bark. In: D'AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p.3-14 [ Links ] GOMES, F.P.; GARCIA, C.H. Estatística aplicada a experimentos agronômicos e florestais. Piracicaba: FEALQ, p. [ Links ] FAY, E.; HÉBANT, C.; JACOB, J.L. Cytology and cytochemistry of the laticiferous system. In: D'AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p [ Links ] HALLÉ, F.; MARTIN, R. Étude de la croissance rhythmique chez l'hevea (Hevea brasiliensis Muell Arg., Euphorbiacée, Crotonidée). Adansonia, Paris, v.8, p , [ Links ] HÉBANT, C. Ontogenèse des laticifères du systeme primaire de l'hevea brasiliensis: une étude ultrastructurale et cytochimique. Canadian Journal of Botany, Otawa, v.59, p , [ Links ] HENON, J.M.; NICOLAS, D. Relation between anatomical characteristics of the laticiferous (8 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

275 Bragantia - A quantitative analysis of the primary system of laticifers in the stem of young plants of clones and seedlings of rubber tree system and latex yield. Search for early selection criteria. In: D'AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p [ Links ] GONÇALVES. P.S.; PAIVA, J.R.; ROSSETTI, A.G. Eficiência do miniteste de produção na seleção precoce de plantas de seringueira em relação ao teste Hamaker Morris-Mann. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.17, p , [ Links ] MARQUES, J.R.B.; GONÇALVES, P.S. Testes precoces de produção na seleção de plantas de seringueira. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.25, p , [ Links ] MENDES, L.O.T. Poliploidização da seringueira: um novo teste para determinar a capacidade de produção de seringueiras jovens. Polímeros: Ciência e Tecnologia, São Carlos, v.l, p.22-30, [ Links ] XIU-QIAN, Z. The significance of the structure of laticifers with relation to the exsudation of latex in Hevea brasiliensis. Journal of the Natural Rubber Research, Kuala Lumpur, v.2, p.94-98, [ Links ] Recebido para publicação em 4 de janeiro de 2006 e aceito em 23 de fevereiro de * Autora para correspondência Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal (9 de 10) [23/10/ :57:56 p.m.]

276 Sistema primário de laticíferos de seringueira 465 ANÁLISE QUANTITATIVA DO SISTEMA PRIMÁRIO DE LATICÍFEROS DO CAULE DE PLANTAS JOVENS DE CLONES E PÉS-FRANCO DE SERINGUEIRA ( 1 ) LARISSA ALEXANDRA CARDOSO MORAES ( 2 *); VICENTE HAROLDO DE FIGUEIREDO MORAES ( 2 ) RESUMO O objetivo deste trabalho foi comparar a freqüência de laticíferos do sistema primário do caule com o número de anéis de laticíferos de plantas jovens de clones e pés-franco de seringueira (Hevea spp.), como contribuição à interpretação dos resultados dos testes precoces de produção. Nos pés-franco foi encontrada baixa freqüência de laticíferos primários nos quatro primeiros entrenós, enquanto nos clones há um número significativamente mais alto desse tipo de laticíferos a partir do primeiro lançamento. Como os laticíferos primários têm origem no meristema subapical, essas diferenças quantitativas são determinadas pelo tamanho da gema apical, que no primeiro lançamento dos clones é mais de três vezes superior à do primeiro lançamento (epicótilo) dos pés-franco e mantém-se significativamente maior no segundo lançamento. Grande parte da produção de borracha, dos testes precoces de plantas de clones com cerca de um ano, provém, portanto, do sistema primário, que ocupa as camadas mais externas da casca e é expelido das plantas com mais de três anos. Tal fato determina a falta de correlação entre os resultados do miniteste de produção de clones e os do teste HMM, feito em plantas com cerca de três anos. Por outro lado, tem sido registrada correlação com o miniteste em plantas de pés-franco e o HMM em clones derivados desses pés-franco. Palavras-chave: gema apical, meristema subapical, miniteste de produção, teste HMM. ABSTRACT A QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE PRIMARY SYSTEM OF LATICIFERS IN THE STEM OF YOUNG PLANTS OF CLONES AND SEEDLINGS OF RUBBER TREE The objective this work was to compare the frequency of the laticifers of the primary system with the number of laticifer rings in young plants of seedlings and clones of rubber tree (Hevea spp.), in order to better understand of early yield tests. It was found a low frequency of primary laticifers in the first four internodes of seedlings while a frequency significantly higher of this type of laticifer was found in the clones, from the first to the fourth internode. Since the primary system of laticifers is originated in the subapical meristem, the observed differences are determined by the size of the apical bud. It is more than three times larger in the first whorl of clones than in the first whorl of seedlings (epicotyls) and it is also significantly larger in the second whorl. The main rubber production analyzed in the early tests in plants of clones one year old is therefore derived from the laticifers of the primary system, sloughed off in plants older more than three years. This fact explains the lack of correlation between the early test of clones and the HMM test in plants three years old. On the other hand, this correlation has been reported for the early test of seedlings and the HMM test for three years old clones. Key words: apical bud, subapical meristem, early tests, HMM test. ( 1 ) Recebido para publicação em 4 de janeiro de 2006 e aceito em 23 de fevereiro de ( 2 ) Embrapa Amazônia Ocidental, Caixa Postal 319, Manaus (AM). larissa@cpaa.embrapa.br (*) Autora para correspondência Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

277 466 L.A.C. Moraes e V.H.F. Moraes 1. INTRODUÇÃO Por sua importância como estrutura especializada na síntese da borracha extraída da seringueira, os laticíferos da casca do caule das plantas adultas têm sido objeto de grande número de estudos, envolvendo sua diferenciação, a partir de camadas de células geradas pelo câmbio, sua citologia, anatomia e arranjo espacial na casca do caule, em camadas concêntricas ao câmbio, denominadas anéis de laticíferos. Os conhecimentos disponíveis sobre a importância dessas características para a produção de borracha foram reunidos de forma analítica por FAŸ e JACOB (1989), FAŸ et al. (1989) e HÉNON e NICOLAS (1989). Na revisão de BOBILIOFF (1923), a respeito dos trabalhos iniciais sobre o sistema de laticíferos da seringueira, além dos laticíferos da casca do caule de plantas adultas, é feita referência ao formato irregular das células laticíferas das folhas e das sementes, com ramificações, não sendo mencionados os laticíferos do sistema primário do caule de plantas jovens e das ramificações terminais das copas. A ontogênese dos laticíferos do sistema primário foi estudada por HÉBANT (1981), que identificou no meristema subapical os locais de sua diferenciação, situados próximos dos primórdios foliares em desenvolvimento da gema apical, em associação com células contendo grande acúmulo de taninos. Com a diferenciação contínua no meristema subapical, os laticíferos acompanham o alongamento dos entrenós, formando tubos articulados, estendendo-se por todo seu comprimento sem simetria predeterminada como a dos anéis de laticíferos. A primeira descrição anatômica detalhada do sistema primário foi apresentada por XIU-QIAN (1987), com fotomicrografias dos feixes de laticíferos isolados do parênquima da casca por maceração em KOH, nas quais se verifica que não existem as conexões laterais, com alta freqüência entre os laticíferos de um mesmo anel derivado do câmbio. O objetivo deste trabalho foi comparar a freqüência e a distribuição espacial dos laticíferos do sistema primário de plantas jovens de pésfranco de Hevea brasiliensis, de um clone dessa espécie (Fx 3864) e de um clone híbrido (Fx 3899) H. brasiliensis x H. benthamiana, como contribuição à interpretação dos resultados dos testes precoces de produtividade. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Contagem de laticíferos Foram coletadas amostras de casca do primeiro ao quarto entrenós de plantas com cerca de sete meses de idade, dos clones Fx 3864 (H. brasiliensis) e Fx 3899 (H. brasiliensis x H. benthamiana) e de pésfranco de H. brasiliensis, de viveiro de porta-enxerto. Para coleta das amostras, foram selecionadas seis plantas com quatro lançamentos maduros e gema apical dormente de cada um dos clones e dos pésfranco. Em seguida à coleta, as amostras foram colocadas em frascos com o fixador FAA (90 ml de etanol 50%, 5,0 ml de ácido acético glacial e 5,0 ml de formalina) e etiquetadas individualmente para cada lançamento das respectivas plantas. Após 24 horas de fixação em FAA, as amostras foram transferidas para etanol 70%. Foram feitos cortes tangenciais radiais de 60 mm de espessura, em micrótomo de congelação. Antes dos cortes no micrótomo, as amostras foram retiradas do etanol 70% e lavadas em quatro passagens de 15 minutos em água de torneira. Os cortes foram clarificados em hipoclorito de sódio 5,0% durante a noite (±12 horas), lavados em três passagens de 10 minutos em água destilada e desidratadas na série de etanol 30%, 50%, 70% e 80%. Após enxugar o excesso de etanol 80% em papel de filtro, foi feita a coloração em SUDAN III 1% durante três minutos. Após remover o excesso de corante em etanol 50%, foi feita a montagem em geléia de glicerina, com cinco a seis cortes por lâmina. Efetuou-se a contagem de cinco campos por lâmina, do número de anéis de laticíferos e de fileiras de laticíferos do sistema primário, tomando-se a média dessas medidas como representativa de cada amostra. As contagens foram submetidas à análise da variância, com a transformação para x +1, e feita a comparação entre médias pelo teste de Tukey a 5% de significância (GOMES e GARCIA, 2002). 2.2 Tamanho da gema apical O tamanho da gema apical foi avaliado pela sua largura na base. As medições foram feitas com paquímetro em gemas apicais dormentes, à altura das escamas da base, em seis plantas dos clones Fx 3864 e Fx 3899 e de seis plantas de pés-franco de H. brasiliensis, quando as plantas estavam com o primeiro, o segundo e o terceiro lançamentos maduros. De cada gema, foram feitas duas medições em sentido perpendicular e calculada as suas médias. Os dados Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

278 Sistema primário de laticíferos de seringueira 467 foram submetidos à análise da variância e feita a comparação das médias pelo teste de Tukey a 5% de significância (GOMES e GARCIA, 2002). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Número de anéis de laticíferos Os dados das contagens de laticíferos são apresentados na tabela 1. No quarto entrenó, não foram encontrados anéis de laticíferos nos clones e nos pés-franco. No terceiro entrenó, somente as plantas de pés-franco continham anéis de laticíferos. No primeiro entrenó, o número de anéis de laticíferos nos pés-franco foi significativamente maior que nos clones, efetivamente mais que o dobro, com média de 3,82 anéis e apenas 1,58 e 1,20 anéis no Fx 3864 e no Fx 3899 respectivamente. Essa superioridade também foi observada no segundo entrenó, onde o número de anéis latíciferos também foi maior que o dobro nos pés-franco. Considerando cada clone e os pés-franco separadamente, os números de anéis de cada entrenó são significativamente diferentes, sendo evidente a ausência de anéis no terceiro e no quarto entrenós dos clones. O número de anéis de laticíferos dos entrenós dos clones não corresponde ao número de lançamentos acima de cada entrenó, tal como proposto por HALLÉ e MARTIN (1968) (Tabela 1). Nos pés-franco, apenas o primeiro lançamento tem número médio de anéis que se aproxima dessa relação, que se fosse verdadeira, eliminaria a influência do número de anéis como componente da variação individual de produção encontrada nos testes precoces em plantas com cerca de um ano de idade. É no lenho que o número de anéis de crescimento corresponde ao número de lançamentos acima do entrenó considerado (FAŸ, 1985). Tabela 1. Média do número de anéis de laticíferos na casca do caule de seringueiras jovens Material 1.º entrenó 2.º entrenó 3.º entrenó 4.º entrenó Pé-franco 3,82 A a 2,31 B a 1,28 C a 0,00 D a Fx ,58 A b 0,96 B b 0,00 C b 0,00 C a Fx ,20 A b 0,85 B b 0,00 C b 0,00 C a Letras maiúsculas diferentes nas linhas e minúsculas nas colunas indicam diferenças significativas a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. 3.2 Número de fileiras de laticíferos do sistema primário. Na tabela 2 é mostrada que a freqüência de laticíferos do sistema primário nos clones e nos pésfranco é o inverso da encontrada para os anéis de laticíferos (Tabela 1). O sistema primário dos clones tem maior quantidade de fileiras de laticíferos nos quatro entrenós analisados, sendo observados poucos laticíferos no primeiro entrenó dos pés-franco. Nos clones, o número de fileiras de laticíferos do primeiro entrenó não diferiu significativamente do número encontrado no segundo entrenó; houve aumento significativo a partir do segundo entrenó, que por sua vez, tem um número significativamente menor de fileiras que o quarto entrenó. É importante destacar que, nos pés-franco, houve diferença significativa do número de laticíferos primários em todos os entrenós e que em comparação com os clones, o número de laticíferos é muito baixo no primeiro entrenó. Tabela 2. Média do número de fileiras de laticíferos do sistema primário no caule de seringueiras jovens Material 1.º entrenó 2.º entrenó 3.º entrenó 4.º entrenó Pé-franco 0,80 D b 1,31 C b 2,38 B b 3,18 A b Fx ,18 C a 2,65 C a 4,42 B a 7,72 A a Fx ,78 C a 2,90 C a 3,82 B a 5,94 A a Letras maiúsculas diferentes nas linhas e minúsculas nas colunas indicam diferenças significativas a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. 3.3 Tamanho da gema apical A gema apical do primeiro lançamento dos pés-franco tem tamanho diminuto, quando comparado ao dos clones (Tabela 3), sendo também significativamente menor que a dos clones no segundo lançamento, não havendo diferença significativa no terceiro lançamento. Comparando os pés-franco e cada clone separadamente, verifica-se que houve aumento da largura basal das gemas apicais no segundo e no terceiro lançamentos, com diferenças significativas entre eles. Esse aumento foi proporcionalmente muito maior nos pés-franco. Tabela 3. Média da largura basal da gema apical. Material 1.º entrenó 2.º entrenó 3.º entrenó mm Pés-franco 1,18 C b 2,85 B b 5,03 A a Fx ,69 C a 4,64 B a 5,32 A a Fx ,42 C a 4,65 B a 4,95 A a Letras maiúsculas diferentes nas linhas e minúsculas nas colunas indicam diferenças significativas de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

279 468 L.A.C. Moraes e V.H.F. Moraes A baixa freqüência de laticíferos do sistema primário no primeiro entrenó dos pés-franco, que corresponde ao epicótilo, é função do pequeno tamanho de sua gema apical, avaliado pela largura basal (Tabela 3), comparado ao das gemas apicais do primeiro entrenó dos clones. Os laticíferos do sistema primário são inicialmente diferenciados abaixo dos primórdios das gemas em desenvolvimento no meristema apical e continuam seu alongamento no meristema subapical (HÉBANT, 1981). Quanto menor a gema apical, menos primórdios de gemas são formados, com conseqüente menor número de fileiras de laticíferos primários. Com gemas apicais maiores desde o primeiro lançamento (Tabela 3), os clones desenvolvem um sistema primário proporcionalmente muito maior que os anéis de laticíferos, em comparação com os pés-franco, com maior números de anéis de laticíferos e menor número de laticíferos primários (Tabela 2). 3.4 Efeito sobre a produção dos testes precoces Entre os testes precoces de produção em plantas com cerca de um ano, tem sido mais utilizado o miniteste Mendes, ou MTP (MENDES, 1971). As incisões da casca do caule são feitas em sentido descendente, a partir de 15 cm da união do enxerto, nos clones, ou da superfície do solo, nos pés-franco, correspondendo, portanto, na maioria dos casos, ao primeiro entrenó. Nessas condições, nos clones, a maior parte da produção do MTP é proveniente dos laticíferos primários que, por ocuparem as camadas externas da casca, são expelidos durante o crescimento das plantas, sendo praticamente ausente em plantas de cerca de três anos, quando é feito o teste Hamaker Morris-Mann (HMM). As diferenças encontradas entre clones e pésfranco quanto ao número de anéis de laticíferos e de laticíferos primários, no primeiro e no segundo entrenós de plantas com cerca de um ano, explicam a falta de correlação encontrada por GONÇALVES et al. (1982) e MARQUES e GONÇALVES (1990), entre a produção no MTP em clones e a produção no HMM nos mesmos clones. 4. CONCLUSÕES 1. Plantas de pés-franco, com cerca de um ano, têm maior número de anéis de laticíferos e menor número de laticíferos primários, nos três primeiros entrenós, que plantas de clones da mesma idade. 2. As diferenças no número de anéis de laticíferos entre plantas jovens de clones e pés-franco são determinadas pelo tamanho da gema apical. 3. A falta de correlação entre o MTP em clones e o HMM nos mesmos clones, deve-se à predominância dos laticíferos primários nas plantas com cerca de um ano de idade e sua ausência em plantas de três ou mais anos. REFERÊNCIAS BOBILIOFF, W. Anatomy and physiology of Hevea brasiliensis. In: BOBILIOFF, W. (Ed.). Anatomy of Hevea brasiliensis. Zurich: Institute Orell Fussli, p. FAY, E. A study of markers of cambial growth in Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae): the rhythmic growth rings of the juvenile wood. Adansonia, Paris, v.7, p , FAY, E.; JACOB, J.L. Anatomical organization of the laticiferous system in the bark. In: D AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p.3-14 GOMES, F.P.; GARCIA, C.H. Estatística aplicada a experimentos agronômicos e florestais. Piracicaba: FEALQ, p. FAY, E.; HÉBANT, C.; JACOB, J.L. Cytology and cytochemistry of the laticiferous system. In: D AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p HALLÉ, F.; MARTIN, R. Étude de la croissance rhythmique chez l hevea (Hevea brasiliensis Muell Arg., Euphorbiacée, Crotonidée). Adansonia, Paris, v.8, p , HÉBANT, C. Ontogenèse des laticifères du systeme primaire de l Hevea brasiliensis: une étude ultrastructurale et cytochimique. Canadian Journal of Botany, Otawa, v.59, p , HENON, J.M.; NICOLAS, D. Relation between anatomical characteristics of the laticiferous system and latex yield. Search for early selection criteria. In: D AUZAC, J.; JACOB, J.L.; CHRESTIN, H. (Eds.). Physiology of the rubber tree latex. Boca Raton: CRC Press, p GONÇALVES. P.S.; PAIVA, J.R.; ROSSETTI, A.G. Eficiência do miniteste de produção na seleção precoce de plantas de seringueira em relação ao teste Hamaker Morris-Mann. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.17, p , MARQUES, J.R.B.; GONÇALVES, P.S. Testes precoces de produção na seleção de plantas de seringueira. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.25, p , MENDES, L.O.T. Poliploidização da seringueira: um novo teste para determinar a capacidade de produção de seringueiras jovens. Polímeros: Ciência e Tecnologia, São Carlos, v.l, p.22-30, XIU-QIAN, Z. The significance of the structure of laticifers with relation to the exsudation of latex in Hevea brasiliensis. Journal of the Natural Rubber Research, Kuala Lumpur, v.2, p.94-98, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

280 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 FITOTECNIA (1 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

281 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Avaliação de linhagens e híbridos experimentais de pepino do grupo varietal japonês sob ambiente protegido Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Antonio Ismael Inácio Cardoso * Departamento de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Caixa Postal 237, Botucatu (SP). ismaeldh@fca.unesp.br RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar linhagens e híbridos experimentais de pepino japonês sob ambiente protegido. 32 tratamentos (18 híbridos experimentais, 12 linhagens e 2 híbridos comerciais: Tsuyataro e Yoshinari) foram avaliados no delineamento em blocos ao acaso, com 4 repetições e 4 plantas por parcela. Foram avaliadas as seguintes características: número de frutos total e comercial; taxa de frutos comerciais; comprimento, diâmetro e relação comprimento pelo diâmetro dos frutos. As médias de todos os tratamentos foram comparadas pelo teste de Scott-Knot (5%) e foram estimadas as heteroses dos híbridos em relação à média dos genitores e em relação ao genitor superior. Foram obtidos híbridos experimentais tão produtivos quanto os comerciais, sendo que, em média, as linhagens foram menos produtivas que os híbridos. No geral, as heteroses para número de frutos foram positivas e elevadas, enquanto que para as características de fruto foram de menor valor. Palavras-chave: Cucumis sativus, melhoramento, produção ABSTRACT (2 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

282 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation The objective of this work was to evaluate japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation. 32 treatments (18 experimental hybrids, 12 lines and two commercial hybrids: Tsuyataro and Yoshinari) were evaluated at randomized blocks design, with 4 replicates and 4 plants per plot. The following characteristics were evaluated: total and commercial fruit number; rate of commercial fruits; fruit length (L), diameter (D) and L/D rate. Treatment means were compared by Scott-Knot (5%) test and hybrids heterosis over parentals means and over superior parental were estimated. There were experimental hybrids as productive as commercial ones, and, in general, lines were less yielding than hybrids. In general, heterosis for fruit number were positive and high, while heterosis for fruit characteristics were of lesser values. Key words: Cucumis sativus, breeding, yield 1. INTRODUÇÃO A cultura do pepino (Cucumis sativus L.) não se adapta ao cultivo sob baixas temperaturas, sendo o desenvolvimento da planta favorecido por temperaturas superiores a 20 ºC (LOWER e EDWARDS, 1986; ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Este foi um dos motivos pelos quais os produtores brasileiros passaram a cultivar pepino em ambiente protegido a partir da década de 80 (CAÑIZARES, 1998). No Estado de São Paulo predominam, atualmente, híbridos do tipo japonês, com frutos compridos, cerca de 20 cm, finos e coloração verde-escura, sendo preferidos em mercados exigentes como o da capital paulista (CAÑIZARES, 1998; FILGUEIRA, 2000). A maioria dos híbridos de pepino japonês são partenocárpicos, e podem ser cultivados em ambiente protegido sem a necessidade de agentes polinizadores, permitindo o uso de telas, fechamento de janelas e proteção contra a entrada de insetos no interior do ambiente (CAÑIZARES, 1998; CARDOSO e SILVA, 2003). Quase todas as cultivares de pepino japonês utilizadas no Brasil são híbridos importados, representando alto gasto anual com importação de sementes. A utilização desses tipos de híbridos no Brasil tornou-se comum a partir da década de 1990 (VIGGIANO, 1994). Embora alógama, no pepino geralmente não há perda de vigor em função da endogamia, tendo, por outro lado, heterose destacada, favorecendo a utilização de híbridos (LOWER e EDWARDS, 1986). A superioridade de híbridos F 1 de pepino foi constatada há mais de oito décadas, em 1916, por HAYES e JONES, citados por FILGUEIRA et al. (1986). Nessa ocasião, verificou-se a presença de heterose para produção de frutos e número de frutos por planta. Entretanto, o primeiro híbrido comercial de pepino, "Burpee Hybrid", foi obtido por O. Shifriss em 1945, e introduzido pela "Burpee Seed Company" (ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Já foi relatada heterose significativa para diversas características vegetativas e reprodutivas em pepino. GHADERI e LOWER (1978) observaram heterose principalmente em características vegetativas. Já DELANEY e LOWER (1987) observaram heterose significativa para produção, (3 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

283 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation número de ramificações e comprimento do entrenó. Heterose positiva em pepino foi relatada também por LI et al. (1995) para produção total, produção precoce, número de frutos, massa média de fruto e área foliar, e heterose negativa para comprimento da haste. Já CUI et al. (1992) reportaram maior precocidade nos híbridos quando comparados aos respectivos genitores, enquanto CARDOSO (2006) relatou elevada heterose para produção de frutos em pepino caipira. Desse modo, a utilização de híbridos F 1 é motivada pelas vantagens oferecidas aos produtores e consumidores, destacando-se o aumento da produtividade, precocidade, maior uniformidade, melhor padronização e qualidade dos frutos, maior resistência a pragas e doenças e estabilidade de comportamento sob condições ambientais variáveis (CARDOSO, 2001; MALUF, 2001). Apesar de a heterose ser relatada para pepino, CRAMER e WEHNER (1999) relataram que há possibilidade de serem obtidas linhagens tão boas quanto híbridos, com baixa depressão por endogamia. Segundo ROBINSON (1999), têm sido desenvolvidas linhagens em pepino sem perda de vigor, e a depressão por endogamia não é um fator limitante para produção de sementes híbridas em cucurbitáceas. Já GODOY et al. (2005) relataram redução na produção com autofecundações sucessivas em uma população de pepino caipira. O objetivo deste trabalho foi avaliar linhagens e híbridos experimentais de pepino japonês cultivados em ambiente protegido. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado na Fazenda Experimental São Manuel, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, localizada no município de São Manuel (SP). Foi desenvolvido em duas estufas, tipo arco, com 7 m de largura por 20 m de comprimento e pé direito de 1,80 m, com cobertura de polietileno transparente de 150 µm de espessura, sem fechamento das laterais. No período após o transplante das mudas, a temperatura máxima média nas estufas foi de 35,4ºC e a mínima média de 18,3ºC. Foram avaliados 32 tratamentos, sendo 12 linhagens F 2 S 5, 18 híbridos F 1 experimentais e dois híbridos comerciais: Tsuyataro e Yoshinari. Todas as linhagens e híbridos avaliados são partenocárpicos, não havendo a necessidade de polinização. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições de quatro plantas por parcela. Seis linhagens foram obtidas após cinco autofecundações sucessivas, pelo método do "single seed descent" (BRIM, 1966), de plantas da geração F 2 do híbrido Tsuyataro (linhagens T1 a T6) e as outras seis a partir da geração F 2 do híbrido Yoshinari (linhagens Y1 a Y6). Os 18 híbridos experimentais (HTY) foram sempre interpopulacionais, ou seja, resultantes da combinação de uma linhagem de Tsuyataro com uma de Yoshinari, porém, representam apenas metade das combinações possíveis entre essas linhagens. Todos os cruzamentos foram realizados conforme recomendação de LOWER e EDWARDS (1986). Ressalta-se que uma das estratégias utilizadas nos programas de melhoramento genético para obtenção de linhagens e híbridos usa como fonte de germoplasma populações segregantes derivadas de híbridos comerciais, com posterior recombinação de linhagens extraídas (KOCH, 1995). (4 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

284 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation A semeadura (27/1/05) foi feita em bandejas de poliestireno expandido de 128 células, com transplante em 14/2/05, no espaçamento de 1,0 m entre linhas e 0,4 m entre plantas. A adubação de base constou da aplicação de composto (1,5 kg m -2 ) e adubo formulado (50 g m -2 ). As adubações em cobertura foram realizadas a cada 7 dias colocando-se 2 g de nitrato de cálcio por planta até o início do florescimento e 2 g de nitrato de cálcio mais 2 g de nitrato de potássio por planta após o início do florescimento. Em cada planta, colocou-se um tutor individual e foi feita a eliminação de todas as brotações e flores até o 5.º nó da haste principal, retiradas do meristema das ramas laterais (após o 6.º nó da haste principal) entre a segunda e terceira folhas, e também do meristema apical da planta ao atingir a altura do arame (cerca de 1,80 m de altura). Foram avaliadas as seguintes características: número de frutos, total e comercial (frutos sem defeitos aparentes e retos) por planta e taxa de frutos comerciais. Também foram avaliados o comprimento (C) e o diâmetro (D), em uma amostra de 10 frutos por parcela, e obtida a relação entre estes (C/D). Os frutos foram colhidos a cada 2 dias, quando atingiam cerca de 20 cm de comprimento. O período de colheita foi de 23/3/05 a 2/5/05. Foram realizadas as análises de variância para cada característica e as médias dos 32 tratamentos foram comparadas pelo teste de Scott-Knot (5%). Também foram estimadas as heteroses, em %, dos híbridos experimentais em relação à média dos parentais e em relação ao parental superior. As análises foram realizadas utilizando-se o programa Genes (CRUZ, 2001). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para número de frutos total, observa-se que todas as seis linhagens obtidas do híbrido Tsuyataro e quatro das seis obtidas do híbrido Yoshinari foram inferiores aos híbridos comerciais (Tabela 1). Entre os híbridos experimentais, dez dos 18 avaliados foram inferiores aos comerciais. Para número de frutos comerciais, manteve-se elevado o número de linhagens inferiores aos híbridos comerciais (nove entre doze), mas o número de híbridos experimentais inferiores aos comerciais foi de apenas quatro em 18 (Tabela 1). Sete híbridos experimentais (H14, H22, H24, H43, H45, H51 e H65) foram tão produtivos (número de frutos total e comercial) e com mesma taxa de frutos comerciais que o melhor híbrido comercial, o que mostra a possibilidade de se obter híbridos tão produtivos como os comerciais com a estratégia de extração de linhagens a partir de gerações F 2, conforme relatado por KOCH (1995). (5 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

285 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation (6 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

286 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Percebe-se superioridade numérica relativamente grande dos híbridos experimentais em relação às linhagens para número de frutos por planta. Talvez seja indício de perda de vigor em função da endogamia nas linhagens ou heterose dos híbridos, conforme relatado por diversos autores em pepino (GHADERI e LOWER, 1978; FILGUEIRA et al., 1986; LOWER e EDWARDS, 1986; DELANEY e LOWER, 1987; CUI et al., 1992; LI et al., 1995; GODOY 2006). Realmente foram obtidos valores elevados para heterose, conforme será discutido posteriormente. Para a característica taxa de frutos comerciais não se observou esta tendência (Tabela 1). As linhagens de 'Tsuyataro' foram semelhantes aos híbridos experimentais e ao próprio híbrido comercial 'Tsuyataro', enquanto as linhagens de 'Yoshinari' foram semelhantes ao híbrido que as originou, sendo, em média, inferiores às linhagens de 'Tsuyataro', aos híbridos experimentais e ao híbrido comercial 'Tsuyataro'. Para essa característica, apenas um híbrido experimental foi inferior ao comercial 'Tsuyataro', enquanto quatro das seis linhagens de 'Yoshinari' foram inferiores ao híbrido Tsuyataro. Aparentemente, essa característica, taxa de frutos comerciais, é facilmente herdada pelas linhagens a partir dos híbridos que as originaram, sendo, realmente, a característica relacionada à produção de frutos com os menores valores para heterose, conforme será discutido posteriormente. Para as características de fruto, observou-se que apesar de se colher os frutos com um tamanho padrão, foram várias as diferenças observadas para comprimento e diâmetro de fruto, assim como para a relação comprimento/diâmetro (Tabela 1). Quanto ao comprimento do fruto, observou-se diferença entre os híbridos comerciais, com frutos mais longos no 'Yoshinari' comparativamente ao 'Tsuyataro'. Quanto às linhagens, cinco das seis do 'Yoshinari' foram inferiores ao híbrido da qual se originaram. Para as linhagens obtidas de 'Tsuyataro' o resultado foi diferente: duas foram superiores ao híbrido da qual se originaram. Já quanto ao diâmetro, metade das linhagens de cada população foram inferiores aos híbridos comerciais, enquanto oito dos 18 híbridos experimentais também o foram. Na relação comprimento/diâmetro dos frutos, porém, observaram-se as maiores diferenças e maior dispersão das médias (Tabela 1). Em quatro híbridos experimentais e duas linhagens de 'Tsuyataro', essa relação foi superior aos dois híbridos comerciais, enquanto em dois híbridos experimentais e cinco linhagens (duas de 'Tsuyataro' e três de 'Yoshinari'), essa relação foi inferior a ambos os híbridos. Tais diferenças foram facilmente perceptíveis durante as colheitas, e as linhagens T-3 e T-5 se destacaram como as de frutos mais curtos e maior diâmetro, enquanto a T-4 como a de frutos mais longos e menor diâmetro. Muito provavelmente, os híbridos comerciais devem possuir linhagens genitoras contrastantes para essa característica, resultando em grande segregação genética nas linhagens obtidas. Entretanto, foi possível obter linhagens e híbridos com características de fruto semelhantes aos híbridos comerciais. Destacam-se os híbridos H11, H14, H33, H51, H52 e H53 com valores estatisticamente iguais aos do híbrido Tsuyataro para comprimento, diâmetro e relação C/D e o híbrido H65 e a linhagem Y-1 com valores iguais aos de 'Yoshinari' (Tabela 1). Em relação à média dos parentais, apenas em quatro híbridos detectou-se heterose negativa (7 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

287 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation para número de frutos total ou comercial por planta (Tabela 2). Nos outros 14 foram detectados valores positivos e, às vezes, elevados, para as estimativas de heterose. Destacase o híbrido H45 com valores de 53,7% e 58,8% para número de frutos total e comercial respectivamente. Em média, as heteroses foram de 15,8% e 20,8% para número de frutos total e comercial (Tabela 2), respectivamente, sendo, geralmente, superiores aos relatados na literatura. FILGUEIRA et al. (1986), trabalhando com híbridos de pepino caipira, obtiveram heteroses para número de frutos variando de -17,5% a 12,8%. Já RUBINO e WEHNER (1986) relataram heterose para produção total de frutos em pepino para conserva de 7,4% no teste de verão e (8 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

288 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation de 5,1% na primavera. Entretanto, esses autores observaram que a média dos híbridos foi inferior a um dos genitores no teste de primavera. Nesse caso, é mais interessante a utilização do genitor superior ao invés do híbrido. Pela análise da heterose em relação à média dos genitores, pode-se avaliar a importância ou não, dos efeitos gênicos não aditivos (dominância e epistase), geralmente associados a condição heterozigota (VENKOVSKY e BARRIGA, 1992). No entanto, um híbrido será vantajoso se for superior a ambos os genitores (RUBINO e WEHNER, 1986), o que pode ser observado pela heterose em relação ao genitor superior. Para número total de frutos, em doze híbridos foram detectados valores desta heterose positiva e apenas seis negativos. Já para número de frutos comerciais em treze híbridos foram detectados valores positivos (Tabela 3), demonstrando as vantagens dos híbridos, mesmo em relação ao genitor superior. Novamente destaca-se o híbrido H45 com valores superiores a 34% em relação ao genitor superior para número de frutos por planta (Tabela 3). (9 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

289 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation Para taxa de frutos comerciais e características de frutos - comprimento, diâmetro e relação comprimento pelo diâmetro dos frutos - (Tabela 2) os valores médios para heterose foram menores, comparativamente às características de produção de frutos, sendo poucas as estimativas superiores a 10%. Deve-se destacar que o ponto de colheita foi definido por um tamanho padrão comercial atingido muito antes do potencial máximo de crescimento dos frutos e, portanto, as pequenas diferenças observadas estão mais relacionadas a esse fator, ponto de colheita, do que ao genótipo dos tratamentos. Apenas a relação comprimento/diâmetro é uma característica que independe do ponto de colheita para pepino, pois o formato do fruto pouco se altera em vista da maturação do fruto. Apesar de ter sido a característica (relação C/D) com maior dispersão dos dados (Tabela 1), com diferenças estatísticas entre grande número de tratamentos, detectaram-se baixos valores para heterose, com o maior valor de 9,5% em relação à média dos genitores, híbrido H54 (Tabela 2), e de 10,6% em relação ao genitor superior, híbrido H51 (Tabela 3). Assim, observou-se que há pequena importância dos efeitos gênicos não aditivos (dominância e epistasia) e, portanto, a média dos genitores pode ser bom indicativo para se prever o tipo de fruto em um híbrido (VENKOVSKY e BARRIGA, 1992). 4. CONCLUSÕES 1. A maioria dos híbridos foi superior às linhagens, resultando em elevados valores para heterose para produção de frutos. 2. Foram obtidos híbridos experimentais tão produtivos como os comerciais. 3. Para as características de fruto (comprimento, diâmetro e relação C/D) as heteroses foram baixas e a média dos genitores pode ser bom indicativo para se prever o tipo de fruto em um híbrido. AGRADECIMENTOS O autor agradece à FAPESP (processo nº 04/ ) pelo auxílio financeiro. REFERÊNCIAS BRIM, C.A A Modified pedigree method of selection in soybeans. Crop Science, Madison, v.6, p.22, [ Links ] (10 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

290 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation CAÑIZARES, K.A.L. A cultura do pepino. In: GOTO, R; TIVELLI, S.W. Produção de hortaliças em ambiente protegido: condições subtropicais. São Paulo: Fundação Editora UNESP, p. [ Links ] CARDOSO, A.I.I. Melhoramento de hortaliças. In: NASS, L.L et al.. Recursos genéticos e melhoramento de plantas. Rondonópolis: Fundação MT, cap.12, p [ Links ] CARDOSO, A.I.I. Dialelo entre linhagens de uma população de pepino caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.24, n.2, p , [ Links ] CARDOSO, A.I.I; SILVA, N. Avaliação de híbridos de pepino do tipo japonês sob ambiente protegido em duas épocas de cultivo. Horticultura Brasileira, Brasília, v.21, n.2, p , [ Links ] CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Little heterosis for yield components in hybrids of six cucumber inbreds. Euphytica, Wageningen, v.110, p , [ Links ] CRUZ, C.D. Programa Genes: versão Windows. Viçosa: UFV, p. [ Links ] CRUZ, C.D; REGAZZI, A J. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa: UFV, p. [ Links ] CUI, H.W.; QI, Y.T.; LIU, J.H.; REN, Z.B. Correlation between parents and F1 progeny in earliness heterosis and the estimation of traits limits of parents. Report Cucurbit Genetics Cooperative, Maryland, n.15, p.13-16, [ Links ] DELANEY, D.E.; LOWER, R.L. Generation means analysis of plant characters in crosses between two determinate cucumber lines and Cucumis sativus var. hardwickii. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.112, n.4, p , [ Links ] FILGUEIRA, F.A.R. Novo manual de olericultura: Agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. Viçosa: Editora UFV, p. [ Links ] FILGUEIRA, F.A.R.; GIORDANO, L.B; FERREIRA, P.E.; VECCHIA, P.T.D. Avaliação de híbridos F1 de pepino do tipo caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.4, n.1, p.17-20, [ Links ] GODOY, A.R.; OVIEDO, V.R.S.; CARDOSO, A.I.I. Análise endogâmica de uma população de pepino caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.23, n.3, p , [ Links ] GHADERI, A.; LOWER, R.L. Heterosis and phenotypic stability of F1 hybrids in controlled (11 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

291 Bragantia - Evaluation of japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation environment. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.103, n.3, p , [ Links ] KOCH, P.S. Análise genética de um cruzamento dialélico em abobrinha (Cucurbita pepo L.). Piracicaba: ESALQ/USP, p. Dissertação, Mestrado. [ Links ] LI, J.W.; LI, J.W.; WEI, Z.D. Genetic analysis for major agronomic characters in cucumber (Cucumis sativus L.). Acta Horticulturae, The Hague, n.402, p , [ Links ] LOWER, R.L.; EDWARDS, M.D. Cucumber breeding. In: BASSET, M.J., ed. Breeding vegetable crops. Westport: Avi Publishing, cap.5, p [ Links ] MALUF, W.R. Heterose e emprego de híbridos F1 em hortaliças. In: NASS, L.L. et al. Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, 2001, p [ Links ] ROBINSON, R.W. Rationale and methods for producing hybrid cucurbit seed. Journal of New Seeds, Binghanton, v.1, p.1-47, [ Links ] ROBINSON, R.W.; DECKER-WALTERS, D.S. Cucurbits. Cambridge: Cab international, p. [ Links ] RUBINO, D.B.; WEHNER, T.C. Effect of inbreeding on horticultural performance of lines developed from an open-pollinated cucumber population. Euphytica, Wageningen, v.35, p , [ Links ] VENCOVSKY, R.; BARRIGA, P. Genética Biométrica no Fitomelhoramento. Riberão Preto: Revista Brasileira de Genética, p. [ Links ] VIGGIANO, J. Hortaliças: cultivares e sementes. Horticultura Brasileira, Brasília, v.12, n.2, p , [ Links ] WITHAKER, T.W.; DAVIS, N.G. Cucurbits: botany, cultivation and utilization. London: Interscience, p. [ Links ] Recebido para publicação em 11 de setembro de 2006 e aceito em 9 de março de (12 de 13) [23/10/ :01:43 p.m.]

292 Pepino japonês sob ambiente protegido 469 AVALIAÇÃO DE LINHAGENS E HÍBRIDOS EXPERIMENTAIS DE PEPINO DO GRUPO VARIETAL JAPONÊS SOB AMBIENTE PROTEGIDO ( 1 ) ANTONIO ISMAEL INÁCIO CARDOSO ( 2 ) RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar linhagens e híbridos experimentais de pepino japonês sob ambiente protegido. 32 tratamentos (18 híbridos experimentais, 12 linhagens e 2 híbridos comerciais: Tsuyataro e Yoshinari) foram avaliados no delineamento em blocos ao acaso, com 4 repetições e 4 plantas por parcela. Foram avaliadas as seguintes características: número de frutos total e comercial; taxa de frutos comerciais; comprimento, diâmetro e relação comprimento pelo diâmetro dos frutos. As médias de todos os tratamentos foram comparadas pelo teste de Scott-Knot (5%) e foram estimadas as heteroses dos híbridos em relação à média dos genitores e em relação ao genitor superior. Foram obtidos híbridos experimentais tão produtivos quanto os comerciais, sendo que, em média, as linhagens foram menos produtivas que os híbridos. No geral, as heteroses para número de frutos foram positivas e elevadas, enquanto que para as características de fruto foram de menor valor. Palavras-chave: Cucumis sativus, melhoramento, produção ABSTRACT EVALUATION OF JAPANESE CUCUMBER EXPERIMENTAL LINES AND HYBRIDS UNDER PROTECTED CULTIVATION The objective of this work was to evaluate japanese cucumber experimental lines and hybrids under protected cultivation. 32 treatments (18 experimental hybrids, 12 lines and two commercial hybrids: Tsuyataro and Yoshinari) were evaluated at randomized blocks design, with 4 replicates and 4 plants per plot. The following characteristics were evaluated: total and commercial fruit number; rate of commercial fruits; fruit length (L), diameter (D) and L/D rate. Treatment means were compared by Scott- Knot (5%) test and hybrids heterosis over parentals means and over superior parental were estimated. There were experimental hybrids as productive as commercial ones, and, in general, lines were less yielding than hybrids. In general, heterosis for fruit number were positive and high, while heterosis for fruit characteristics were of lesser values. Key words: Cucumis sativus, breeding, yield ( 1 ) Recebido para publicação em 11 de setembro de 2006 e aceito em 9 de março de ( 2 ) Departamento de Produção Vegetal, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Caixa Postal 237, Botucatu (SP). ismaeldh@fca.unesp.br (*) Autor correspondente. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

293 470 A.I.I. Cardoso 1. INTRODUÇÃO A cultura do pepino (Cucumis sativus L.) não se adapta ao cultivo sob baixas temperaturas, sendo o desenvolvimento da planta favorecido por temperaturas superiores a 20 ºC (LOWER e EDWARDS, 1986; ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Este foi um dos motivos pelos quais os produtores brasileiros passaram a cultivar pepino em ambiente protegido a partir da década de 80 (CAÑIZARES, 1998). No Estado de São Paulo predominam, atualmente, híbridos do tipo japonês, com frutos compridos, cerca de 20 cm, finos e coloração verdeescura, sendo preferidos em mercados exigentes como o da capital paulista (CAÑIZARES, 1998; FILGUEIRA, 2000). A maioria dos híbridos de pepino japonês são partenocárpicos, e podem ser cultivados em ambiente protegido sem a necessidade de agentes polinizadores, permitindo o uso de telas, fechamento de janelas e proteção contra a entrada de insetos no interior do ambiente (CAÑIZARES, 1998; CARDOSO e SILVA, 2003). Quase todas as cultivares de pepino japonês utilizadas no Brasil são híbridos importados, representando alto gasto anual com importação de sementes. A utilização desses tipos de híbridos no Brasil tornou-se comum a partir da década de 1990 (VIGGIANO, 1994). Embora alógama, no pepino geralmente não há perda de vigor em função da endogamia, tendo, por outro lado, heterose destacada, favorecendo a utilização de híbridos (LOWER e EDWARDS, 1986). A superioridade de híbridos F 1 de pepino foi constatada há mais de oito décadas, em 1916, por HAYES e JONES, citados por FILGUEIRA et al. (1986). Nessa ocasião, verificou-se a presença de heterose para produção de frutos e número de frutos por planta. Entretanto, o primeiro híbrido comercial de pepino, Burpee Hybrid, foi obtido por O. Shifriss em 1945, e introduzido pela Burpee Seed Company (ROBINSON e DECKER-WALTERS, 1999). Já foi relatada heterose significativa para diversas características vegetativas e reprodutivas em pepino. GHADERI e LOWER (1978) observaram heterose principalmente em características vegetativas. Já DELANEY e LOWER (1987) observaram heterose significativa para produção, número de ramificações e comprimento do entrenó. Heterose positiva em pepino foi relatada também por LI et al. (1995) para produção total, produção precoce, número de frutos, massa média de fruto e área foliar, e heterose negativa para comprimento da haste. Já CUI et al. (1992) reportaram maior precocidade nos híbridos quando comparados aos respectivos genitores, enquanto CARDOSO (2006) relatou elevada heterose para produção de frutos em pepino caipira. Desse modo, a utilização de híbridos F 1 é motivada pelas vantagens oferecidas aos produtores e consumidores, destacando-se o aumento da produtividade, precocidade, maior uniformidade, melhor padronização e qualidade dos frutos, maior resistência a pragas e doenças e estabilidade de comportamento sob condições ambientais variáveis (CARDOSO, 2001; MALUF, 2001). Apesar de a heterose ser relatada para pepino, CRAMER e WEHNER (1999) relataram que há possibilidade de serem obtidas linhagens tão boas quanto híbridos, com baixa depressão por endogamia. Segundo ROBINSON (1999), têm sido desenvolvidas linhagens em pepino sem perda de vigor, e a depressão por endogamia não é um fator limitante para produção de sementes híbridas em cucurbitáceas. Já GODOY et al. (2005) relataram redução na produção com autofecundações sucessivas em uma população de pepino caipira. O objetivo deste trabalho foi avaliar linhagens e híbridos experimentais de pepino japonês cultivados em ambiente protegido. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado na Fazenda Experimental São Manuel, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, localizada no município de São Manuel (SP). Foi desenvolvido em duas estufas, tipo arco, com 7 m de largura por 20 m de comprimento e pé direito de 1,80 m, com cobertura de polietileno transparente de 150 µm de espessura, sem fechamento das laterais. No período após o transplante das mudas, a temperatura máxima média nas estufas foi de 35,4 o C e a mínima média de 18,3 o C. Foram avaliados 32 tratamentos, sendo 12 linhagens F 2 S 5, 18 híbridos F 1 experimentais e dois híbridos comerciais: Tsuyataro e Yoshinari. Todas as linhagens e híbridos avaliados são partenocárpicos, não havendo a necessidade de polinização. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com quatro repetições de quatro plantas por parcela. Seis linhagens foram obtidas após cinco autofecundações sucessivas, pelo método do single seed descent (BRIM, 1966), de plantas da geração F 2 do híbrido Tsuyataro (linhagens T1 a T6) e as outras seis a partir da geração F 2 do híbrido Yoshinari (linhagens Y1 a Y6). Os 18 híbridos experimentais (HTY) foram sempre interpopulacionais, ou seja, resultantes da combinação de uma linhagem de Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

294 Pepino japonês sob ambiente protegido 471 Tsuyataro com uma de Yoshinari, porém, representam apenas metade das combinações possíveis entre essas linhagens. Todos os cruzamentos foram realizados conforme recomendação de LOWER e EDWARDS (1986). Ressalta-se que uma das estratégias utilizadas nos programas de melhoramento genético para obtenção de linhagens e híbridos usa como fonte de germoplasma populações segregantes derivadas de híbridos comerciais, com posterior recombinação de linhagens extraídas (KOCH, 1995). A semeadura (27/1/05) foi feita em bandejas de poliestireno expandido de 128 células, com transplante em 14/2/05, no espaçamento de 1,0 m entre linhas e 0,4 m entre plantas. A adubação de base constou da aplicação de composto (1,5 kg m -2 ) e adubo formulado (50 g m -2 ). As adubações em cobertura foram realizadas a cada 7 dias colocando-se 2 g de nitrato de cálcio por planta até o início do florescimento e 2 g de nitrato de cálcio mais 2 g de nitrato de potássio por planta após o início do florescimento. Em cada planta, colocou-se um tutor individual e foi feita a eliminação de todas as brotações e flores até o 5.º nó da haste principal, retiradas do meristema das ramas laterais (após o 6.º nó da haste principal) entre a segunda e terceira folhas, e também do meristema apical da planta ao atingir a altura do arame (cerca de 1,80 m de altura). Foram avaliadas as seguintes características: número de frutos, total e comercial (frutos sem defeitos aparentes e retos) por planta e taxa de frutos comerciais. Também foram avaliados o comprimento (C) e o diâmetro (D), em uma amostra de 10 frutos por parcela, e obtida a relação entre estes (C/D). Os frutos foram colhidos a cada 2 dias, quando atingiam cerca de 20 cm de comprimento. O período de colheita foi de 23/3/05 a 2/5/05. Foram realizadas as análises de variância para cada característica e as médias dos 32 tratamentos foram comparadas pelo teste de Scott-Knot (5%). Também foram estimadas as heteroses, em %, dos híbridos experimentais em relação à média dos parentais e em relação ao parental superior. As análises foram realizadas utilizando-se o programa Genes (CRUZ, 2001). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para número de frutos total, observa-se que todas as seis linhagens obtidas do híbrido Tsuyataro e quatro das seis obtidas do híbrido Yoshinari foram inferiores aos híbridos comerciais (Tabela 1). Entre os híbridos experimentais, dez dos 18 avaliados foram inferiores aos comerciais. Para número de frutos comerciais, manteve-se elevado o número de linhagens inferiores aos híbridos comerciais (nove entre doze), mas o número de híbridos experimentais inferiores aos comerciais foi de apenas quatro em 18 (Tabela 1). Sete híbridos experimentais (H14, H22, H24, H43, H45, H51 e H65) foram tão produtivos (número de frutos total e comercial) e com mesma taxa de frutos comerciais que o melhor híbrido comercial, o que mostra a possibilidade de se obter híbridos tão produtivos como os comerciais com a estratégia de extração de linhagens a partir de gerações F 2, conforme relatado por KOCH (1995). Percebe-se superioridade numérica relativamente grande dos híbridos experimentais em relação às linhagens para número de frutos por planta. Talvez seja indício de perda de vigor em função da endogamia nas linhagens ou heterose dos híbridos, conforme relatado por diversos autores em pepino (GHADERI e LOWER, 1978; FILGUEIRA et al., 1986; LOWER e EDWARDS, 1986; DELANEY e LOWER, 1987; CUI et al., 1992; LI et al., 1995; GODOY et al., 2005; CARDOSO, 2006). Realmente foram obtidos valores elevados para heterose, conforme será discutido posteriormente. Para a característica taxa de frutos comerciais não se observou esta tendência (Tabela 1). As linhagens de Tsuyataro foram semelhantes aos híbridos experimentais e ao próprio híbrido comercial Tsuyataro, enquanto as linhagens de Yoshinari foram semelhantes ao híbrido que as originou, sendo, em média, inferiores às linhagens de Tsuyataro, aos híbridos experimentais e ao híbrido comercial Tsuyataro. Para essa característica, apenas um híbrido experimental foi inferior ao comercial Tsuyataro, enquanto quatro das seis linhagens de Yoshinari foram inferiores ao híbrido Tsuyataro. Aparentemente, essa característica, taxa de frutos comerciais, é facilmente herdada pelas linhagens a partir dos híbridos que as originaram, sendo, realmente, a característica relacionada à produção de frutos com os menores valores para heterose, conforme será discutido posteriormente. Para as características de fruto, observou-se que apesar de se colher os frutos com um tamanho padrão, foram várias as diferenças observadas para comprimento e diâmetro de fruto, assim como para a relação comprimento/diâmetro (Tabela 1). Quanto ao comprimento do fruto, observou-se diferença entre os híbridos comerciais, com frutos mais longos no Yoshinari comparativamente ao Tsuyataro. Quanto às linhagens, cinco das seis do Yoshinari foram inferiores ao híbrido da qual se originaram. Para as linhagens obtidas de Tsuyataro o resultado foi diferente: duas foram superiores ao híbrido da qual se originaram. Já quanto ao diâmetro, metade das linhagens de cada população foram inferiores aos híbridos comerciais, enquanto oito dos 18 híbridos experimentais também o foram. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

295 472 A.I.I. Cardoso Tabela 1: Número de frutos total (NrTotFr) e comercial (NrFrCom) por planta, taxa de frutos comerciais (FC), comprimento, diâmetro e relação do comprimento pelo diâmetro (C/D) médios dos frutos de dois híbridos comerciais, dezoito híbridos experimentais e doze linhagens de pepino japonês. FCA/UNESP, São Manuel (SP), 2005 Tratamento NrTotFr NrFrCom FC Comprimento Diâmetro C/D % cm Tsuyataro 17,2 a 1 14,3 a 83 a 21,7 b 2,97 a 7,30 c Yoshinari 15,4 a 12,2 a 79 b 23,5 a 2,99 a 7,86 b H11 (T1 x Y1) 14,4 b 12,2 a 85 a 21,8 b 2,98 a 7,35 c H12 (T1 x Y2) 13,1 b 10,9 b 83 a 20,7 b 3,02 a 6,88 d H14 (T1 x Y4) 15,0 a 13,9 a 93 a 20,5 b 2,92 a 7,03 c H21 (T2 x Y1) 12,2 b 10,4 b 84 a 23,4 a 2,83 b 8,27 b H22 (T2 x Y2) 15,4 a 13,0 a 83 a 22,1 a 2,71 b 8,16 b H24 (T2 x Y4) 15,4 a 13,2 a 86 a 22,2 a 2,76 b 8,05 b H33 (T3 x Y3) 14,5 b 12,8 a 88 a 21,4 b 2,88 a 7,47 c H35 (T3 x Y5) 12,5 b 10,6 b 84 a 22,0 a 3,03 a 7,26 c H36 (T3 x Y6) 14,2 b 12,5 a 88 a 20,4 b 3,05 a 6,70 d H43 (T4 x Y3) 16,4 a 13,5 a 82 a 23,7 a 2,75 b 8,64 a H45 (T4 x Y5) 18,6 a 15,8 a 84 a 23,4 a 2,74 b 8,54 a H46 (T4 x Y6) 14,5 b 12,0 a 82 a 23,4 a 2,80 b 8,36 a H51 (T5 x Y1) 16,3 a 13,8 a 85 a 21,5 b 3,06 a 7,01 c H52 (T5 x Y2) 13,6 b 11,9 a 88 a 21,4 b 2,92 a 7,35 c H54 (T5 x Y4) 11,9 b 9,4 b 79 b 21,4 b 3,00 a 7,14 c H63 (T6 x Y3) 20,0 a 15,1 a 75 b 25,0 a 2,96 a 8,45 a H65 (T6 x Y5) 16,5 a 14,7 a 89 a 23,2 a 2,86 a 8,14 b H66 (T6 x Y6) 14,3 b 12,4 a 87 a 22,1 a 2,92 a 7,58 c T-1 13,9 b 12,0 a 86 a 20,8 b 3,03 a 6,86 d T-2 12,6 b 11,1 b 89 a 22,5 a 2,71 b 8,34 a T-3 9,7 b 8,6 b 87 a 19,2 b 2,99 a 6,41 d T-4 13,8 b 11,7 a 85 a 24,1 a 2,65 b 9,12 a T-5 12,3 b 10,9 b 89 a 20,2 b 3,24 a 6,23 d T-6 13,3 b 11,2 b 85 a 21,1 b 2,74 b 7,69 b Y-1 18,0 a 15,0 a 83 a 22,5 a 2,87 a 7,86 b Y-2 12,4 b 10,4 b 84 a 20,8 b 2,78 b 7,48 c Y-3 15,4 a 9,6 b 63 c 20,7 b 2,54 b 8,18 b Y-4 12,5 b 9,9 b 80 b 21,0 b 3,09 a 6,78 d Y-5 10,4 b 8,2 b 79 b 20,2 b 2,78 b 7,26 c Y-6 12,0 b 9,3 b 77 b 19,2 b 2,94 a 6,52 d C.V. (%) 11,1 11,6 6,7 7,3 7,2 6,2 ( 1 ) Médias seguidas pela mesma letra, nas colunas, não diferem pelo teste de Scott-Knott (5%). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

296 Pepino japonês sob ambiente protegido 473 Na relação comprimento/diâmetro dos frutos, porém, observaram-se as maiores diferenças e maior dispersão das médias (Tabela 1). Em quatro híbridos experimentais e duas linhagens de Tsuyataro, essa relação foi superior aos dois híbridos comerciais, enquanto em dois híbridos experimentais e cinco linhagens (duas de Tsuyataro e três de Yoshinari ), essa relação foi inferior a ambos os híbridos. Tais diferenças foram facilmente perceptíveis durante as colheitas, e as linhagens T-3 e T-5 se destacaram como as de frutos mais curtos e maior diâmetro, enquanto a T-4 como a de frutos mais longos e menor diâmetro. Muito provavelmente, os híbridos comerciais devem possuir linhagens genitoras contrastantes para essa característica, resultando em grande segregação genética nas linhagens obtidas. Entretanto, foi possível obter linhagens e híbridos com características de fruto semelhantes aos híbridos comerciais. Destacam-se os híbridos H11, H14, H33, H51, H52 e H53 com valores estatisticamente iguais aos do híbrido Tsuyataro para comprimento, diâmetro e relação C/D e o híbrido H65 e a linhagem Y-1 com valores iguais aos de Yoshinari (Tabela 1). Em relação à média dos parentais, apenas em quatro híbridos detectou-se heterose negativa para número de frutos total ou comercial por planta (Tabela 2). Nos outros 14 foram detectados valores positivos e, às vezes, elevados, para as estimativas de heterose. Destaca-se o híbrido H45 com valores de 53,7% e 58,8% para número de frutos total e comercial respectivamente. Em média, as heteroses foram de 15,8% e 20,8% para número de frutos total e comercial (Tabela 2), respectivamente, sendo, geralmente, superiores aos relatados na literatura. FILGUEIRA et al. (1986), trabalhando com híbridos de pepino caipira, obtiveram heteroses para número de frutos variando de -17,5% a 12,8%. Já RUBINO e WEHNER (1986) relataram heterose para produção total de frutos em pepino para conserva de 7,4% no teste de verão e de 5,1% na primavera. Entretanto, esses autores observaram que a média dos híbridos foi inferior a um dos genitores no teste de primavera. Nesse caso, é mais interessante a utilização do genitor superior ao invés do híbrido. Tabela 2: Estimativas das heteroses (%) em relação à média dos parentais para as características número total de frutos por planta (NrTotPl), número de frutos comerciais por planta (NrFrCom), taxa de frutos comerciais (FC), comprimento, diâmetro e relação do comprimento pelo diâmetro (C/D) do fruto de dezoito híbridos experimentais de pepino japonês. FCA/UNESP, São Manuel (SP), 2005 Híbrido NrTotFr NrFrCom FC Comprimento Diâmetro C/D H11 (T1 x Y1) -9,7-9,6-0,1 0,7 1,0-0,5 H12 (T1 x Y2) -0,4-2,7-2,2-0,5 4,0-4,4 H14 (T1 x Y4) 13,6 26,9 12,0-1,9-4,6 2,8 H21 (T2 x Y1) -20,3-20,3-0,5 4,0 1,4 2,4 H22 (T2 x Y2) 23,2 20,9-1,8 2,1-1,3 3,3 H24 (T2 x Y4) 22,7 25,7 2,5 2,1-4,8 6,5 H33 (T3 x Y3) 15,5 40,7 16,9 7,3 4,2 2,0 H35 (T3 x Y5) 24,4 26,2 1,3 11,7 5,0 6,1 H36 (T3 x Y6) 30,9 39,7 6,0 6,3 2,9 3,3 H43 (t4 x Y3) 12,3 26,8 11,9 5,8 6,0 0,0 H45 (T4 x Y5) 53,7 58,8 3,8 5,6 0,9 4,4 H46 (T4 x Y6) 12,4 14,3 2,0 8,1 0,2 7,0 H51 (T5 x Y1) 7,6 6,6-1,5 0,7 0,2-0,2 H52 (T5 x Y2) 10,1 11,7 1,5 4,4-3,0 6,9 H54 (T5 x Y4) -4,0-9,6-5,9 3,9-5,2 9,5 H63 (T6 x Y3) 39,4 45,2 3,0 19,6 12,1 6,6 H65 (T6 x Y5) 39,2 51,5 9,3 12,3 3,6 8,4 H66 (T6 x Y6) 13,0 21,0 7,2 9,7 2,8 6,4 Heterose média 15,8 20,8 3,6 5,7 1,4 3,9 Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

297 474 A.I.I. Cardoso Pela análise da heterose em relação à média dos genitores, pode-se avaliar a importância ou não, dos efeitos gênicos não aditivos (dominância e epistase), geralmente associados a condição heterozigota (VENKOVSKY e BARRIGA, 1992). No entanto, um híbrido será vantajoso se for superior a ambos os genitores (RUBINO e WEHNER, 1986), o que pode ser observado pela heterose em relação ao genitor superior. Para número total de frutos, em doze híbridos foram detectados valores desta heterose positiva e apenas seis negativos. Já para número de frutos comerciais em treze híbridos foram detectados valores positivos (Tabela 3), demonstrando as vantagens dos híbridos, mesmo em relação ao genitor superior. Novamente destacase o híbrido H45 com valores superiores a 34% em relação ao genitor superior para número de frutos por planta (Tabela 3). Para taxa de frutos comerciais e características de frutos - comprimento, diâmetro e relação comprimento pelo diâmetro dos frutos - (Tabela 2) os valores médios para heterose foram menores, comparativamente às características de produção de frutos, sendo poucas as estimativas superiores a 10%. Deve-se destacar que o ponto de colheita foi definido por um tamanho padrão comercial atingido muito antes do potencial máximo de crescimento dos frutos e, portanto, as pequenas diferenças observadas estão mais relacionadas a esse fator, ponto de colheita, do que ao genótipo dos tratamentos. Apenas a relação comprimento/ diâmetro é uma característica que independe do ponto de colheita para pepino, pois o formato do fruto pouco se altera em vista da maturação do fruto. Apesar de ter sido a característica (relação C/D) com maior dispersão dos dados (Tabela 1), com diferenças estatísticas entre grande número de tratamentos, detectaram-se baixos valores para heterose, com o maior valor de 9,5% em relação à média dos genitores, híbrido H54 (Tabela 2), e de 10,6% em relação ao genitor superior, híbrido H51 (Tabela 3). Assim, observou-se que há pequena importância dos efeitos gênicos não aditivos (dominância e epistasia) e, portanto, a média dos genitores pode ser bom indicativo para se prever o tipo de fruto em um híbrido (VENKOVSKY e BARRIGA, 1992). Tabela 3: Estimativas das heteroses (%) em relação ao parental superior para as características número total de frutos por planta (NrTotPl), número de frutos comerciais por planta (NrFrCom), taxa de frutos comerciais (FC), comprimento, diâmetro e relação do comprimento pelo diâmetro (C/D) do fruto de dezoito híbridos experimentais de pepino japonês. FCA/UNESP, São Manuel (SP), 2005 Híbrido NrTotFr NrFrCom FC Comprimento Diâmetro C/D H11 (T1 x Y1) -20,0-18,7-1,5-3,1-1,7-6,9 H12 (T1 x Y2) -5,8-9,2-3,2-0,5-0,3-8,4 H14 (T1 x Y4) 7,9 15,8 7,8-2,4-5,5 2,3 H21 (T2 x Y1) -32,2-30,7-4,2 4,0-1,4-0,9 H22 (T2 x Y2) 22,2 17,1-5,2-1,8-2,5-2,2 H24 (T2 x Y4) 22,2 18,9-3,7-1,3-10,7-3,6 H33 (T3 x Y3) -5,8 33,3 1,5 3,4-3,7-9,2 H35 (T3 x Y5) 20,2 29,3-2,5 8,9 1,3 0,0 H36 (T3 x Y6) 18,3 34,4 1,2 6,3 2,0 2,6 H43 (t4 x Y3) 6,5 15,4-3,2-1,7 3,8-5,5 H45 (T4 x Y5) 34,8 35,0-0,1-2,9-1,4-6,4 H46 (T4 x Y6) 5,1 2,6-2,6-2,9-4,8-8,4 H51 (T5 x Y1) -9,4-8,0-4,9-4,4-5,6-10,6 H52 (T5 x Y2) 9,7 9,2-1,7 2,9-9,9-2,0 H54 (T5 x Y4) -4,8-13,8-11,2 1,9-7,4 5,2 H63 (T6 x Y3) 29,9 34,8-11,2 18,5 8,0 3,3 H65 (T6 x Y5) 24,1 31,3 4,8 10,0 2,9 5,5 H66 (T6 x Y6) 7,5 10,7 2,0 4,7-0,7-1,6 Heterose média 7,2 11,5-2,1 2,2-2,1-2,6 Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

298 Pepino japonês sob ambiente protegido CONCLUSÕES 1. A maioria dos híbridos foi superior às linhagens, resultando em elevados valores para heterose para produção de frutos. 2. Foram obtidos híbridos experimentais tão produtivos como os comerciais. 3. Para as características de fruto (comprimento, diâmetro e relação C/D) as heteroses foram baixas e a média dos genitores pode ser bom indicativo para se prever o tipo de fruto em um híbrido. AGRADECIMENTOS O autor agradece à FAPESP (processo n o 04/ ) pelo auxílio financeiro. REFERÊNCIAS BRIM, C.A A Modified pedigree method of selection in soybeans. Crop Science, Madison, v.6, p.22, CAÑIZARES, K.A.L. A cultura do pepino. In: GOTO, R; TIVELLI, S.W. Produção de hortaliças em ambiente protegido: condições subtropicais. São Paulo: Fundação Editora UNESP, p. CARDOSO, A.I.I. Melhoramento de hortaliças. In: NASS, L.L et al.. Recursos genéticos e melhoramento de plantas. Rondonópolis: Fundação MT, cap.12, p CARDOSO, A.I.I. Dialelo entre linhagens de uma população de pepino caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.24, n.2, p , CARDOSO, A.I.I; SILVA, N. Avaliação de híbridos de pepino do tipo japonês sob ambiente protegido em duas épocas de cultivo. Horticultura Brasileira, Brasília, v.21, n.2, p , CRAMER, C.S.; WEHNER, T.C. Little heterosis for yield components in hybrids of six cucumber inbreds. Euphytica, Wageningen, v.110, p , CRUZ, C.D. Programa Genes: versão Windows. Viçosa: UFV, p. CRUZ, C.D; REGAZZI, A J. Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Viçosa: UFV, p. CUI, H.W.; QI, Y.T.; LIU, J.H.; REN, Z.B. Correlation between parents and F1 progeny in earliness heterosis and the estimation of traits limits of parents. Report Cucurbit Genetics Cooperative, Maryland, n.15, p.13-16, DELANEY, D.E.; LOWER, R.L. Generation means analysis of plant characters in crosses between two determinate cucumber lines and Cucumis sativus var. hardwickii. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.112, n.4, p , FILGUEIRA, F.A.R. Novo manual de olericultura: Agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. Viçosa: Editora UFV, p. FILGUEIRA, F.A.R.; GIORDANO, L.B; FERREIRA, P.E.; VECCHIA, P.T.D. Avaliação de híbridos F1 de pepino do tipo caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.4, n.1, p.17-20, GODOY, A.R.; OVIEDO, V.R.S.; CARDOSO, A.I.I. Análise endogâmica de uma população de pepino caipira. Horticultura Brasileira, Brasília, v.23, n.3, p , GHADERI, A.; LOWER, R.L. Heterosis and phenotypic stability of F1 hybrids in controlled environment. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.103, n.3, p , KOCH, P.S. Análise genética de um cruzamento dialélico em abobrinha (Cucurbita pepo L.). Piracicaba: ESALQ/USP, p. Dissertação, Mestrado. LI, J.W.; LI, J.W.; WEI, Z.D. Genetic analysis for major agronomic characters in cucumber (Cucumis sativus L.). Acta Horticulturae, The Hague, n.402, p , LOWER, R.L.; EDWARDS, M.D. Cucumber breeding. In: BASSET, M.J., ed. Breeding vegetable crops. Westport: Avi Publishing, cap.5, p MALUF, W.R. Heterose e emprego de híbridos F1 em hortaliças. In: NASS, L.L. et al. Recursos genéticos e melhoramento: plantas. Rondonópolis: Fundação MT, 2001, p ROBINSON, R.W. Rationale and methods for producing hybrid cucurbit seed. Journal of New Seeds, Binghanton, v.1, p.1-47, ROBINSON, R.W.; DECKER-WALTERS, D.S. Cucurbits. Cambridge: Cab international, p. RUBINO, D.B.; WEHNER, T.C. Effect of inbreeding on horticultural performance of lines developed from an openpollinated cucumber population. Euphytica, Wageningen, v.35, p , VENCOVSKY, R.; BARRIGA, P. Genética Biométrica no Fitomelhoramento. Riberão Preto: Revista Brasileira de Genética, p. VIGGIANO, J. Hortaliças: cultivares e sementes. Horticultura Brasileira, Brasília, v.12, n.2, p , WITHAKER, T.W.; DAVIS, N.G. Cucurbits: botany, cultivation and utilization. London: Interscience, p. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

299 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS (1 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

300 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo no crescimento e na produtividade da cultura do milho Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Onã Da Silva Freddi I ; José Frederico Centuron II, * ; Amauri Nelson Beutler III ; Ricardo Garcia Aratani IV ; Cristian Luarte Leonel V ; Álvaro Pires Da Silva VI I Pós-Doutorando em Produção Vegetal, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), Departamento de Solos e Adubos, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/nº, Jaboticabal (SP), Brasil. Bolsista FAPESP. onafreddi@fcav.unesp.br II Departamento de Solos e Adubos, UNESP/FCAV. Bolsista CNPq. jfcentur@fcav.unesp.br III Pós-Doutor, Departamento de Solos e Adubos, UNESP/FCAV. amaurib@yahoo.com.br IV Doutorando em Ciência do Solo, UNESP/FCAV. Bolsista FAPESP. aratani@fcav.unesp.br V Mestrando em Produção Vegetal, UNESP/FCAV. cristian.leonel@zipmail.com.br VI Departamento de Solos e Nutrição de Plantas, ESALQ/USP, Caixa Postal 9, Piracicaba (SP). apisilva@carpa.ciagri.usp.br RESUMO As modificações estruturais causadas no solo pelos diferentes sistemas de manejo podem resultar em maior ou menor compactação, que poderá interferir na resistência mecânica à penetração, densidade e porosidade do solo influenciando o crescimento radicular e por fim a produtividade das culturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da compactação em um Latossolo Vermelho de textura média, localizado em Jaboticabal (SP), proporcionada pelo tráfego de tratores, sobre algumas propriedades físicas do solo, intervalo hídrico ótimo (IHO), crescimento aéreo e produtividade de milho. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com seis níveis de compactação e quatro repetições. Foram coletadas amostras indeformadas do solo nas camadas de 0,02 0,05; 0,08 0,11 e 0,15 0,18 m para (2 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

301 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize determinação da resistência mecânica do solo à penetração, da porosidade, da densidade do solo e do IHO. Os parâmetros da cultura avaliados foram: a altura das plantas e a inserção da primeira espiga, o diâmetro do colmo, o número de espigas por planta, a massa seca das plantas e de mil grãos e a produtividade. Os dados foram submetidos à análise de variância e quando significativa foram estabelecidas regressões entre a RP e Ds e os parâmetros da cultura. A faixa do conteúdo de água estabelecida pelo IHO na qual não haveria restrições para o desenvolvimento da cultura diminuiu com o aumento da compactação até o limite de Ds de 1,46 Mg m -3. A compactação do solo restringiu todos os parâmetros da planta avaliados, com exceção apenas para o número de espigas por planta. Palavras-chave: Zea mays, qualidade física do solo, densidade do solo, resistência à penetração. ABSTRACT Soil structure modifications caused by different tillage systems can result in larger or smaller compaction, which can interfere in the mechanical resistance to penetration, bulk density and soil porosity, influencing root growth and productivity of the crops. The objective of this work was to evaluate the effect of compaction of an Oxisol, located in Jaboticabal, São Paulo State, Brasil, caused by traffic of machinery, on soil physical properties, least limiting water range (LLWR), aerial growth and corn productivity. The experimental design used was a completely randomized with six compaction levels and four repetitions. Undeformed soil samples were collected in the layers of , and m, to determinate soil resistance to penetration, porosity, bulk density and LLWR. Corn plant characteristics evaluated were: plant height, ear height, stem diameter, ear number per plant, plant dry mass, mass of 1,000 grains and grains yield. Data were submitted to variance analysis and when significant, regressions were adjusted between resistance to penetration and bulk density and plant characteristics. The range of water content established by LLWR where there would not be restrictions for corn development decreased with the increase of compaction until the limit of Ds of 1,46 Mg m -3. Compaction restricted all evaluated characteristics of the crop, with exception only for number ear of per plant. Key words: Zea mays, soil physical quality, bulk density, resistance to penetration. 1. INTRODUÇÃO A habilidade das plantas em absorver água e nutrientes depende da distribuição de raízes no perfil do solo, a qual é função de reduzidas limitações físicas e químicas, as quais são passíveis de alterações pelas práticas de manejo do solo (ALVARENGA e CRUZ, 2003). A compactação do solo é uma alteração estrutural onde ocorre uma reorganização das (3 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

302 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize partículas e de seus agregados, resultando no aumento da densidade do solo e redução da porosidade total e da macroporosidade do solo (STONE et al., 2002). A compactação excessiva pode limitar a absorção de nutrientes, a infiltração e redistribuição de água no solo, as trocas gasosas e o desenvolvimento do sistema radicular e da parte aérea (GHOHMANN e QUEIROZ NETO, 1996), resultando em decréscimo da produção, aumento da erosão e da energia necessária para o preparo do solo (SOANE e OUWERKERK, 1994). Segundo ROSOLEM et al. (1994), em Latossolo Vermelho-Escuro de textura média, o crescimento radicular do milho foi prejudicado em 50% quando a RP foi igual a 1,42 MPa, mas a RP de 2,00 MPa não foi suficiente para inibir completamente o crescimento radicular e o aéreo das plantas de milho. FOLONI et al. (2003), em Latossolo Vermelho de textura média, observou redução de 20% da massa seca da parte aérea do milho com RP de 1,40 MPa, mas não observou efeito da RP sobre a massa seca total da raiz. SILVA E ROSOLEM (2001) verificaram que o crescimento aéreo do sorgo granífero foi reduzido em mais de 40% no fim de 38 dias de cultivo, com um resistência mecânica do solo de 1,22 MPa. Para a cultura do arroz valores superiores a 3,00 MPa foram restritivos à altura e massa seca das plantas em Latossolo Vermelho de textura média (BEUTLER E CENTURION, 2004). Vários atributos físicos do solo são utilizados para avaliar o estado de compactação do solo, entre eles, a densidade, a porosidade do solo e a resistência mecânica à penetração. Entretanto, na maioria dos estudos, não tem sido possível estabelecer relações funcionais desses atributos com o crescimento e a produção das culturas (BEUTLER et al., 2004a). O crescimento do sistema radicular e da parte aérea das plantas é influenciado por vários atributos físicos do solo, com complexas interações que envolvem o potencial da água no solo, o teor de oxigênio e a resistência do solo à penetração das raízes (TORMENA et al., 1998), fatores que dificultam a obtenção de valores críticos ao desenvolvimento e produtividade das culturas (BEUTLER et al., 2004a). Segundo SILVA et al. (2006), a densidade da camada compactada capaz de limitar o crescimento das plantas varia conforme a classe de solo, condições de umidade, espécie e ou mesmo do cultivar plantado. Novas abordagens metodológicas têm sido propostas para avaliar a qualidade física do solo, destacando-se o Intervalo Hídrico Ótimo (IHO), termo introduzido no Brasil por TORMENA et al. (1998) e quantificado pela primeira vez por SILVA et al. (1994), sendo definido como um indicador da qualidade física e estrutural do solo para o crescimento das plantas em função da disponibilidade de água, da aeração e da resistência mecânica do solo à penetração são mínimas. Segundo BEUTLER et al. (2004a), o valor de 2 MPa tem sido questionado como limitante ao crescimento das raízes e da parte aérea para as diferentes culturas, sistemas de manejo e solos, sugerindo a necessidade de mais estudos que relacionassem o IHO com a produção das culturas em solos tropicais do Brasil. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho de textura média para o cultivo de milho, submetido a diferentes níveis de compactação, utilizando atributos do solo tradicionais como a densidade, porosidade e a resistência mecânica do solo à penetração e o IHO, assim como as relações destes com o desenvolvimento aéreo e a produtividade da cultura. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado na fazenda de ensino e pesquisa da Universidade Estadual Paulista (UNESP/FCAV), Jaboticabal (SP), situado nas coordenadas geográficas de 21º 15' 29'' de latitude Sul e 48º 16' 47'' de longitude Oeste, e altitude média de 614 m. O clima é do tipo (4 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

303 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Cwa, segundo o sistema de classificação de Köppen. O solo da área experimental foi um Latossolo Vermelho distrófico, típico, textura média, A moderado, caulinítico, hipoférrico (LVd). A composição granulométrica do solo foi determinada em amostras deformadas, na profundidade de 0-0,20 m, através da dispersão com NaOH (0,1 mol L-1) e agitação lenta durante 16 horas, sendo o conteúdo de argila obtido pelo método da pipeta (GEE e BAUDER, 1986). Observou-se na camada de 0-0,20 m valores médios de 323 g kg -1 de argila, 45 g kg -1 de silte e 632 g kg -1 de areia. A densidade de partícula, obtido pelo método do picnômetro (BLAKE, 1965), foi de 2,86 Mg m -3. O delineamento experimental utilizado para os parâmetros da planta foi o inteiramente casualizado, com seis níveis de compactação e quatro repetições. O total de parcelas foi de 24 com 3,00 de comprimento e 4,50 m de largura cada uma. Antes da instalação do experimento, realizou-se escarificação do solo até 0,30 m de profundidade, uma gradagem aradora, aplicação de calcário para elevar a saturação por bases a 60% e uma gradagem niveladora até 0,12 m de profundidade. Os tratamentos foram: T 0 = sem compactação; T 1* = 1 passada; T 1 = 1 passada; T 2 = 2 passadas, T 4 = 4 passadas e T 6 = 6 passadas de um trator de 11 toneladas, com os quatros pneus de mesma largura (0,40 m) e pressão interna, uma ao lado da outra, no sentido do declive da área, perfazendo toda a superfície. No tratamento T 1* a compactação foi realizada com um trator de 4 toneladas. O conteúdo de água no solo durante a compactação esteve próximo à capacidade de campo (100 hpa). O solo foi analisado quimicamente segundo método de RAIJ ET AL. (1987), e adubado com 0,3 t ha -1 da fórmula para obtenção da produtividade esperada de milho de 6 a 8 t ha -1, segundo RAIJ ET AL. (1997). No dia 22 de novembro de 2004, foi semeado o milho, genótipo Master, um híbrido triplo de ciclo precoce, no espaçamento de 0,9 m nas entrelinhas e 8 a 10 sementes por metro. Após 15 dias, foi feito o desbaste para 5 plantas por metro. A parcela experimental teve 5 linhas de 3 m de comprimento, considerando-se parcela útil as três linhas centrais descartando-se 0,5 m de cada extremidade. A adubação de cobertura foi realizada 28 dias após a emergência das plântulas utilizando-se 0,3 t ha -1 de sulfato de amônio. No estágio de pendoamento do milho foi medida a altura das plantas, altura de inserção da primeira espiga e o diâmetro do segundo internódio do colmo acima do solo, em cinco plantas por parcela. Também, determinou-se a massa seca mediante a coleta de quatro plantas por repetição cortadas junto ao solo. Foram separados caules, folhas, pendões e espigas, e levados à estufa ventilada, a 65ºC até peso constante. A produtividade de grãos de milho foi obtida extrapolando-se a produção de grãos da área útil da parcela para um hectare, considerando-se a umidade padrão de 13%. Os componentes da produtividade avaliados foram número de espigas por planta e massa de grãos. Obteve-se o número de espigas por planta pela razão entre o número de espigas colhidas e o número de plantas existentes na área útil da parcela. A massa de grãos foi avaliada pela contagem manual de 100 grãos, pesagem e correção da umidade para 13%, e por regra de três simples, extrapolado para grãos. Após a semeadura foram coletados dois conjuntos de 6 amostras indeformadas de solo, por tratamento, com cilindros de 53, m 3 (0,03 m de altura e 0,048 m de diâmetro), nas profundidades de 0,02-0,05; 0,08-0,11 e 0,15-0,18m, totalizando 36 amostras por tratamento, para determinações dos atributos físicos. As amostras foram saturadas e submetidas às tensões de 60; 100; 330; 600; 1000 e 3000 hpa, em câmaras de Richards (KLUTE, 1986). Ao atingir o equilíbrio foram pesadas determinando-se a resistência à (5 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

304 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize penetração (RP) com duas repetições por amostra, na camada de 0,01 a 0,02 m, perfazendo 100 leituras por repetição que foram utilizadas para obtenção da RP média. A RP foi determinada com o penetrômetro eletrônico estático com velocidade constante de penetração de 0,01 m min -1, cone com ângulo de 30º e com área da base de 2,96 x 10-6 m 2, equipado com atuador linear e célula de carga de 20 kg acoplada a um microcomputador para a aquisição dos dados, conforme descrito por TORMENA et al. (1998). Na seqüência, as amostras foram secas em estufa a ± 105 ºC durante 24 horas para determinação do conteúdo de água em cada tensão (GARDNER, 1986) e da densidade do solo (BLAKE e HARTGE, 1986). A microporosidade foi determinada por secagem na tensão de 100 hpa, em câmaras de pressão de Richards com placa porosa (KLUTE, 1986), a porosidade total segundo DANIELSON E SUTHERLAND (1986), e a macroporosidade obtida por diferença entre a porosidade total e a microporosidade. As propriedades físicas de cada tratamento encontramse na tabela 1. (6 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

305 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Para a determinação do intervalo hídrico ótimo (IHO), na camada de 0-0,20 m, a curva de retenção de água no solo foi ajustada utilizando o modelo não linear empregado por SILVA et al. (1994), na forma log-transformada, descrito a seguir: em que θ é o conteúdo de água volumétrico (m 3 m -3 ), Ψs é a densidade do solo (Mg m -3 ), Y é a tensão de água no solo (hpa) e a, b, c são coeficientes obtidos por meio do ajuste do modelo. A curva de resistência do solo à penetração foi ajustada utilizando o modelo não linear proposto por BUSSCHER (1990), na forma log-transformada, a seguir: em que d, e, f são coeficientes obtidos por meio do ajuste do modelo. A partir dos valores estimados dos parâmetros aplicou-se o antilogaritmo e foram obtidos os valores estimados dos atributos físicos. Assim, assumindo-se o conteúdo de água na capacidade de campo equivalente a tensão de 100 hpa e o ponto de murcha permanente de hpa, o θ CC e θ PMP foram estimadas pelas equações (3) e (4), respectivamente, obtidas da equação (1) a seguir: O conteúdo de água a partir do qual a RP é limitante foi obtido pela equação (5), obtida da equação (2): A RP (crít.) foi obtida através de regressão entre a produtividade de grãos do milho e os diferentes níveis de compactação do solo, obtendo-se o valor de 1,65 MPa no campo como o crítico. Segundo SILVA ET AL. (1994) e BEUTLER (2003) a determinação da RP limitante para cada cultura e sua inserção no IHO aumentam a sua precisão para o monitoramento da qualidade física do solo. O conteúdo de água cuja porosidade de aeração é igual a 10% foi calculado pela equação (6) a seguir: (7 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

306 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Utilizou-se para construção do IHO os dados dos atributos físicos determinados nas amostras indeformadas nas três camadas do solo. Os dados coletados foram submetidos aos testes de normalidade e homocedasticidade a 5%, de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (SAS Institute, 1999). Após constatação da normalidade e homocedasticidade os dados foram submetidos à análise de variância e quando significativas efetuou-se regressões entre a média dos atributos físicos determinados nas três camadas do solo e os parâmetros da cultura avaliados; sendo o teste F da variância da regressão significativo a 5%, selecionaram-se modelos, adotando-se, como critérios, o maior R 2 e a significância de 5% dos parâmetros da equação de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (SAS Institute, 1999). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o solo solto e não trafegado a maior compactação ocorreu na camada 0,10-0,20 m devido à utilização da grade niveladora após a escarificação e aração do solo, mostrando que o sistema de preparo convencional destaca-se como um sistema que, além de pulverizar a superfície dos solos propicia a formação de impedimentos físicos logo abaixo das camadas de solo movimentadas pelos implementos (TAVARES FILHO ET AL., 2001). Com uma passagem do trator de 4 Mg a maior compactação ocorreu na camada de 0,08-0,11 m. Entretanto, a utilização do trator de 11 Mg proporcionou maior compactação superficial do solo independente do número de passadas, decrescendo em profundidade (Tabela 1). Dessa forma, na semeadura direta, o tráfego de máquinas e implementos provoca compactação superficial do solo (BEUTLER ET AL., 2001; TAVARES FILHO ET AL., 2001). O trafego de tratores sobre o Latossolo Vermelho proporcionou, na média das três camadas avaliadas, redução de 71,43% na macroporosidade e aumento de 65,7; 24,6 e 10,0% na resistência mecânica à penetração, na densidade do solo e na microporosidade, respectivamente, concordando com KLEIN E LIBARDI (2002). O aumento da resistência mecânica do solo à penetração, causada pelo rodado do trator, restringiu todos os parâmetros da cultura avaliados, com exceção apenas para o número de espigas por planta (Tabela 2). Houve efeito quadrático dos níveis de compactação sobre a massa de grãos e a produtividade, que decresceram a partir de RPs de 1,80 e 1,65 MPa, respectivamente (Figura 1). No tratamento com solo preparado, uma passada com o trator de 4 Mg e uma passada com o trator de 11 Mg a produtividade do milho foi superior a 6,000 Mg ha -1, condizente com a adubação utilizada, sendo a máxima produtividade alcançada de 6,718 Mg ha -1 no tratamento com solo solto (Figura 1). Com o aumento da RP houve reduções na produtividade de 9, 5, 11, 21 e 38%, respectivamente para os tratamentos T 1*, T 1, T 2, T 4 e T 6, em relação ao T 0. AL-ADAWI E REEDER (1996) estudando os efeitos da compactação, proporcionada por uma carreta de transporte de grãos com 9 e 11 Mg por eixo, verificaram reduções de 24% e 43% na produtividade de grãos de milho, respectivamente. Para ALBUQUERQUE E REINERT (2001) um dos principais atributos físicos que reduz a produtividade das culturas é a densidade do solo e sua relação com a resistência à penetração. Estes autores observaram que a restrição ao crescimento radicular reduziu a produtividade de grãos de milho em 1,169 Mg ha (8 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

307 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize (9 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

308 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize A altura das plantas, o diâmetro do colmo, a massa seca e a altura de inserção da primeira espiga apresentaram comportamento linear decrescente a partir da resistência de 1,65 MPa (Figura 1) concordando com SILVA (1998), que a taxa de crescimento da parte aérea de plantas de milho variou negativamente com a RP. HANKANSSON E VOORHEES (1998) verificaram que o menor desenvolvimento da parte aérea em solos compactados ocorre por causa da redução da penetração e da ramificação das raízes em conseqüência da resistência mecânica do solo, e em decorrência da menor infiltração e movimento da água e disponibilidade de nutrientes no solo. Para LETEY (1985), o aumento da resistência à penetração do solo causa o desenvolvimento reduzido do sistema radicular que através de sinais hormonais enviados pelas raízes a parte aérea da planta reduz seu desenvolvimento. Resultados contraditórios quanto ao desenvolvimento de plantas de milho em solos compactados na literatura já foram apresentados por FONOLI ET AL. (2003), onde, segundo o autor, o estádio de desenvolvimento das plantas, por ocasião da avaliação, e a condição de cultivo influenciaram a resposta do crescimento vegetativo aéreo, reforçando relatos sobre a dificuldade de se generalizar conclusões quanto ao desenvolvimento das plantas em solos (10 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

309 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize compactados. A resistência mecânica do solo à penetração apresenta valores 2 a 8 vezes superior a máxima pressão axial que a raiz pode exercer (MISRA ET AL., 1986) e é acentuadamente influenciada pelo conteúdo de água, textura e pela condição estrutural do solo (BEUTLER ET AL., 2004b), fatores que dificultam a obtenção de valores críticos ao desenvolvimento das culturas. BOONE ET AL. (1987) demonstraram que em solo compactado, com alta resistência ou reduzida difusão de oxigênio, a restrição ao crescimento das plantas dependeu da distribuição pluviométrica, ou seja, das condições de umidade do solo. A variação do conteúdo de água no solo também foi utilizada por PHEBE BEALE (1976) para demonstrar ser possível obter condições de abundante desenvolvimento de raízes num solo compactado. Segundo BEUTLER ET AL. (2004a) os diferentes valores críticos de RP para as culturas podem ser explicados, em parte, pelos diversos penetrômetros utilizados nas determinações, sendo que essas diferenças aumentariam com a compactação e o teor de argila, evidenciando a necessidade de padronização de penetrômetros. Segundo AL-ADAWI E REEDER (1996) deve-se tomar cuidado ao interpretar a resistência à penetração do solo por existir fatores que podem influenciar significativamente os resultados, como o tipo de solo, a dureza do solo, o conteúdo de água, e o tipo de cone utilizado no penetrômetro e sua forma. Assim, HERRICK E JONES (2002) recomendam a utilização de penetrômetros estáticos com velocidade constante de penetração tanto por sua maior precisão como também para padronizar as determinações, como o utilizado no trabalho, além da padronização da umidade das amostras indeformadas em câmaras de Richards antes da leitura da resistência à penetração, eliminando também a interferência imposta pela variabilidade da umidade nas leituras. O conteúdo de água no solo na capacidade de campo (θ cc ), no ponto de murcha permanente (θ pmp ), equivalente a resistência à penetração de 1,65 MPa (θ RP ) e equivalente à porosidade de aeração igual a 10% (θ PA ), utilizadas para definição do IHO, são apresentados na Figura 2. (11 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

310 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize Pelo IHO pôde-se verificar que o aumento da Ds influenciou positivamente a variação do conteúdo de água disponível do solo (θ cc - θ pmp ), concordando com TORMENA ET AL. (1998) que o aumento da retenção de água ao longo dos valores de Ds é justificado pela redução da macroporosidade e a redistribuição dos tamanhos dos poros (Figura 2). KLEIN E LIBARDI (2002) estudando a densidade e distribuição do diâmetro dos poros de um Latossolo Vermelho, sob os diferentes sistemas de uso e manejo, mata secundária, área de sequeiro com dois cultivos anuais em plantio direto e uma terceira aérea irrigada por pivô central em sistema plantio direto, verificaram que o sistema de manejo de sequeiro em relação à mata, apresentou uma redução na porosidade total até 0,5 m de profundidade e, na macroporosidade, até 0,4 m com conseqüente aumento da microporosidade. Na profundidade de 0,10 m, observaram a redução da porosidade total em torno de 12%, enquanto os macroporos reduziram em 24%, comprovando que, no processo de compactação, ocorre a transformação de macro em microporos. A variação da Ds teve grande impacto sobre o θ RP. O θ RP substituiu o θ pmp no valor de Ds = 1,16 Mg m -3, já na parte superior do IHO mesmo com a diminuição do θ PA pelo aumento da Ds, este não alcançou valores restritivos ao IHO, ou seja, o θ PA não substituiu o θ cc como fator limitante no solo. Tais resultados são similares aos obtidos por TORMENA et al. (1998), TORMENA et al. (1999), BEUTLER (2003), BEUTLER et al. (2004a,b) e LEÃO et al. (2004), que em solos tropicais o IHO é limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo e na parte inferior, pela resistência do solo à penetração. (12 de 19) [23/10/ :03:09 p.m.]

311 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize A incorporação da aeração do solo e da resistência do solo à penetração na definição do IHO para o crescimento de plantas, tornou esse num parâmetro mais sensível às alterações da estrutura do solo do que ao conteúdo de água disponível, como já verificado por SILVA et al. (2002). O IHO variou de 0 a 0,066 m 3 m -3, enquanto a água disponível variou de 0,087 a 0,128 m 3 m -3 (Figura 2). A densidade do solo crítica (D sc ) foi definida segundo SILVA E KAY (1997) como a Ds onde o IHO é igual a zero, ou seja, a Ds na qual o limite inferior cruza com o limite superior do intervalo, a partir da qual ocorreriam limitações severas ao desenvolvimento das plantas. Neste solo, a Dsc foi de 1,46 Mg m -3 e a partir da Ds de 1,16 Mg m -3 a RP já seria restritiva para o crescimento de plantas se o conteúdo de água do solo permanecesse abaixo do θ RP (Figura 2). Valores de Dsc de 1,55 e 1,63 Mg m -3 foram observadas por BEUTLER et al. (2004a) para a cultura do arroz cultivado em vasos preenchidos com Latossolo Vermelho de textura média mantidos nas tensões de água de 0,05 e 0,01 MPa, respectivamente. Já em condições de campo, BEUTLER et al. (2004b) verificaram a Dsc de 1,63 Mg m -3 para a cultura do arroz de sequeiro utilizando o mesmo solo. Segundo BEUTLER et al. (2004b), a produtividade das culturas deveria ser reduzida em valores inferiores ou próximos a Dsc. Portanto, realizou-se a regressão entre a Ds, obtida nas três camadas do solo (Tabela 1), e a produtividade do milho (Figura 3). (13 de 19) [23/10/ :03:10 p.m.]

312 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize A Dsc foi igual ao valor de Ds restritiva à produtividade do milho. Portanto, para esse solo, os resultados permitem inferir que a Dsc foi um critério adequado no monitoramento da compactação do solo para a cultura do milho. MORAES E BENEZ (1996) estudando diferentes preparos do solo para a cultura do milho sob Terra Roxa Estruturada argilosa verificaram que o aumento da Ds de 1,25 a 1,33 Mg m -3, na camada de 0-0,20 m, não influenciou a produtividade de grãos da cultura concordando com os dados encontrados neste trabalho. SILVA E KAY (1997) concluíram que o crescimento das plantas é menos restrito dentro dos limites do IHO. SILVA (1998), corroborando este resultado, observou que o crescimento da parte aérea das plantas de milho foi negativamente correlacionado com a freqüência com que a umidade do solo ocorreu fora do IHO. Assim, a magnitude do IHO pode ser utilizada como um diagnóstico da freqüência em que a estrutura do solo determina condições de umidade limitantes ao crescimento das plantas. Nesse contexto, apenas o tratamento T 0 apresentou Ds (1,33 Mg m -3 ) abaixo da Dsc proposto pelo IHO (Tabela 1), significando não haver restrições físicas ao crescimento das plantas, podendo o conteúdo de água do solo variar entre 0,128 e 0,156 kg kg -1, conforme comprovado pelos parâmetros da cultura avaliados neste tratamento (Figura 1). Para os demais tratamentos, mesmo que o conteúdo de água ficasse sempre na capacidade de campo, haveriam restrições pelas RP observadas.o conteúdo de água do solo se encontra muitas vezes abaixo da capacidade de campo durante o ciclo das culturas, onde a θ RP, em solos compactados, torna-se o fator limitante ao crescimento das plantas até a Dsc, destacando a importância da utilização de valores de RP limitantes para cada cultura (BEUTLER et al., 2004a). 4. CONCLUSÕES 1. O aumento da resistência mecânica do solo à penetração acima de 1,65 MPa restringe o crescimento da parte aérea e a produtividade das plantas de milho nas condições estudadas. 2. O Intervalo hídrico ótimo no solo estudado é limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo (0,01 MPa) e na parte inferior pela resistência mecânica do solo à penetração, com densidade do solo crítica ao crescimento radicular de 1,46 Mg m Apenas uma passada com trator de 4 Mg sobre um Latossolo Vermelho de textura média preparado, no conteúdo de água equivalente a capacidade de campo (0,01MPa), é suficiente para elevar a densidade do solo acima de 1,46 Mg m -3, limitante a produtividade de grãos da cultura do milho. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelas bolsas de estudos e concessão de auxílio pesquisa para o desenvolvimento do projeto. Os agradecimentos são extensivos ao Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq), pelo auxílio (14 de 19) [23/10/ :03:10 p.m.]

313 Bragantia - Soil compaction and least limiting water range on development and productivity of maize financeiro concedido e bolsa de produtividade em pesquisa ao segundo autor. REFERÊNCIAS ALBUQUERQUE, J. A.; REINERT, D. J. Densidade radicular do milho considerando os atributos de um solo com horizonte B textural. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.25, n.3 p , [ Links ] AL-ADAWI, S. S.; REEDER, R. C. Compaction and subsoiling effects on corn and soybean yields and soil physical properties. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, v. 39, n.5, p , [ Links ] ALVARENGA, R. C.; CRUZ, J. C. Manejo de solos e agricultura irrigada. In: RESENDE, M.; ALBUQUERQUE, P. E. P.; COUTO, L. (Ed). A cultura do milho irrigado. Brasília: Embrapa informação tecnológica, p [ Links ] BEUTLER, A. N.; SILVA, M. L. N.; CURI, N.; FERREIRA, M. M.; CRUZ, J. C.; PEREIRA FILHO, I. A. Resistência à penetração e permeabilidade de latossolo vermelho distrófico típico sob sistemas de manejo na região dos cerrados. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 25, n.1, p , [ Links ] BEUTLER, A. N. Efeito da compactação do solo e do conteúdo de água nas características agronômicas de soja e arroz de sequeiro. Jaboticabal, p. Tese (Doutorado em Agronomia) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP. [ Links ] BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F.; SILVA, A. P. Intervalo hídrico ótimo e a produção de soja e arroz em dois latossolos. Irriga, Botucatu, v.9, n.2, p , 2004a. [ Links ] BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F.; SILVA, A. P.; ROQUE, C. G.; FERRAZ, M. V. Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo na produtividade de arroz de sequeiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.39, n.6, p , 2004b. [ Links ] BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F. Matéria seca e altura das plantas de soja e arroz em função do grau de compactação e do teor de água de dois latossolos. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.24, n.1, p , [ Links ] BLAKE, G. R. Bulk density. In: Black, C.A. (Ed.) Methods of soil analysis: physical and mineralogical properties, including statistics of measurement and sampling. Madison: American Society of Agronomy, p [ Links ] BLAKE, G. R.; HARTGE, K. H. Bulk density. In: KLUTE, A. (Ed). Methods of soil analysis: (15 de 19) [23/10/ :03:10 p.m.]

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317 Compactação do solo e intervalo hídrico na cultura do milho 477 SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS COMPACTAÇÃO DO SOLO E INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO NO CRESCIMENTO E NA PRODUTIVIDADE DA CULTURA DO MILHO ( 1 ) ONÃ DA SILVA FREDDI ( 2 ); JOSÉ FREDERICO CENTURION ( 3 *); AMAURI NELSON BEUTLER ( 4 ); RICARDO GARCIA ARATANI ( 5 ); CRISTIAN LUARTE LEONEL ( 6 ); ÁLVARO PIRES DA SILVA ( 7 ) RESUMO As modificações estruturais causadas no solo pelos diferentes sistemas de manejo podem resultar em maior ou menor compactação, que poderá interferir na resistência mecânica à penetração, densidade e porosidade do solo influenciando o crescimento radicular e por fim a produtividade das culturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da compactação em um Latossolo Vermelho de textura média, localizado em Jaboticabal (SP), proporcionada pelo tráfego de tratores, sobre algumas propriedades físicas do solo, intervalo hídrico ótimo (IHO), crescimento aéreo e produtividade de milho. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com seis níveis de compactação e quatro repetições. Foram coletadas amostras indeformadas do solo nas camadas de 0,02 0,05; 0,08 0,11 e 0,15 0,18 m para determinação da resistência mecânica do solo à penetração, da porosidade, da densidade do solo e do IHO. Os parâmetros da cultura avaliados foram: a altura das plantas e a inserção da primeira espiga, o diâmetro do colmo, o número de espigas por planta, a massa seca das plantas e de mil grãos e a produtividade. Os dados foram submetidos à análise de variância e quando significativa foram estabelecidas regressões entre a RP e Ds e os parâmetros da cultura. A faixa do conteúdo de água estabelecida pelo IHO na qual não haveria restrições para o desenvolvimento da cultura diminuiu com o aumento da compactação até o limite de Ds de 1,46 Mg m -3. A compactação do solo restringiu todos os parâmetros da planta avaliados, com exceção apenas para o número de espigas por planta. Palavras-chave: Zea mays, qualidade física do solo, densidade do solo, resistência à penetração. ( 1 ) Recebido para publicação em 23 de setembro de 2005 e aceito em 22 de março de ( 2 ) Pós-Doutorando em Produção Vegetal, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), Departamento de Solos e Adubos, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/nº, Jaboticabal (SP), Brasil. Bolsista FAPESP. onafreddi@fcav.unesp.br ( 3 ) Departamento de Solos e Adubos, UNESP/FCAV. Bolsista CNPq. jfcentur@fcav.unesp.br (*) Autor correspondente. ( 4 ) Pós-Doutor, Departamento de Solos e Adubos, UNESP/FCAV. amaurib@yahoo.com.br ( 5 ) Doutorando em Ciência do Solo, UNESP/FCAV. Bolsista FAPESP. aratani@fcav.unesp.br ( 6 ) Mestrando em Produção Vegetal, UNESP/FCAV. cristian.leonel@zipmail.com.br ( 7 ) Departamento de Solos e Nutrição de Plantas, ESALQ/USP, Caixa Postal 9, Piracicaba (SP). apisilva@carpa.ciagri.usp.br Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

318 478 O.S. Freddi et al. ABSTRACT SOIL COMPACTION AND LEAST LIMITING WATER RANGE ON DEVELOPMENT AND PRODUCTIVITY OF MAIZE Soil structure modifications caused by different tillage systems can result in larger or smaller compaction, which can interfere in the mechanical resistance to penetration, bulk density and soil porosity, influencing root growth and productivity of the crops. The objective of this work was to evaluate the effect of compaction of an Oxisol, located in Jaboticabal, São Paulo State, Brasil, caused by traffic of machinery, on soil physical properties, least limiting water range (LLWR), aerial growth and corn productivity. The experimental design used was a completely randomized with six compaction levels and four repetitions. Undeformed soil samples were collected in the layers of , and m, to determinate soil resistance to penetration, porosity, bulk density and LLWR. Corn plant characteristics evaluated were: plant height, ear height, stem diameter, ear number per plant, plant dry mass, mass of 1,000 grains and grains yield. Data were submitted to variance analysis and when significant, regressions were adjusted between resistance to penetration and bulk density and plant characteristics. The range of water content established by LLWR where there would not be restrictions for corn development decreased with the increase of compaction until the limit of Ds of 1,46 Mg m -3. Compaction restricted all evaluated characteristics of the crop, with exception only for number ear of per plant. Key words: Zea mays, soil physical quality, bulk density, resistance to penetration. 1. INTRODUÇÃO A habilidade das plantas em absorver água e nutrientes depende da distribuição de raízes no perfil do solo, a qual é função de reduzidas limitações físicas e químicas, as quais são passíveis de alterações pelas práticas de manejo do solo (ALVARENGA e CRUZ, 2003). A compactação do solo é uma alteração estrutural onde ocorre uma reorganização das partículas e de seus agregados, resultando no aumento da densidade do solo e redução da porosidade total e da macroporosidade do solo (STONE et al., 2002). A compactação excessiva pode limitar a absorção de nutrientes, a infiltração e redistribuição de água no solo, as trocas gasosas e o desenvolvimento do sistema radicular e da parte aérea (GHOHMANN e QUEIROZ NETO, 1996), resultando em decréscimo da produção, aumento da erosão e da energia necessária para o preparo do solo (SOANE e OUWERKERK, 1994). Segundo ROSOLEM et al. (1994), em Latossolo Vermelho-Escuro de textura média, o crescimento radicular do milho foi prejudicado em 50% quando a RP foi igual a 1,42 MPa, mas a RP de 2,00 MPa não foi suficiente para inibir completamente o crescimento radicular e o aéreo das plantas de milho. FOLONI et al. (2003), em Latossolo Vermelho de textura média, observou redução de 20% da massa seca da parte aérea do milho com RP de 1,40 MPa, mas não observou efeito da RP sobre a massa seca total da raiz. SILVA E ROSOLEM (2001) verificaram que o crescimento aéreo do sorgo granífero foi reduzido em mais de 40% no fim de 38 dias de cultivo, com um resistência mecânica do solo de 1,22 MPa. Para a cultura do arroz valores superiores a 3,00 MPa foram restritivos à altura e massa seca das plantas em Latossolo Vermelho de textura média (BEUTLER E CENTURION, 2004). Vários atributos físicos do solo são utilizados para avaliar o estado de compactação do solo, entre eles, a densidade, a porosidade do solo e a resistência mecânica à penetração. Entretanto, na maioria dos estudos, não tem sido possível estabelecer relações funcionais desses atributos com o crescimento e a produção das culturas (BEUTLER et al., 2004a). O crescimento do sistema radicular e da parte aérea das plantas é influenciado por vários atributos físicos do solo, com complexas interações que envolvem o potencial da água no solo, o teor de oxigênio e a resistência do solo à penetração das raízes (TORMENA et al., 1998), fatores que dificultam a obtenção de valores críticos ao desenvolvimento e produtividade das culturas (BEUTLER ET AL., 2004a). Segundo SILVA et al. (2006), a densidade da camada compactada capaz de limitar o crescimento das plantas varia conforme a classe de solo, condições de umidade, espécie e ou mesmo do cultivar plantado. Novas abordagens metodológicas têm sido propostas para avaliar a qualidade física do solo, destacando-se o Intervalo Hídrico Ótimo (IHO), termo introduzido no Brasil por TORMENA et al. (1998) e quantificado pela primeira vez por SILVA et al. (1994), sendo definido como um indicador da qualidade física e estrutural do solo para o crescimento das plantas em função da disponibilidade de água, da aeração e da resistência mecânica do solo à penetração são mínimas. Segundo BEUTLER et al. (2004a), o valor de 2 MPa tem sido questionado como limitante ao crescimento das raízes e da parte aérea para as diferentes culturas, sistemas de manejo e solos, sugerindo a necessidade de mais estudos que relacionassem o IHO com a produção das culturas em solos tropicais do Brasil. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

319 Compactação do solo e intervalo hídrico na cultura do milho 479 Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho de textura média para o cultivo de milho, submetido a diferentes níveis de compactação, utilizando atributos do solo tradicionais como a densidade, porosidade e a resistência mecânica do solo à penetração e o IHO, assim como as relações destes com o desenvolvimento aéreo e a produtividade da cultura. 2. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi realizado na fazenda de ensino e pesquisa da Universidade Estadual Paulista (UNESP/FCAV), Jaboticabal (SP), situado nas coordenadas geográficas de 21º de latitude Sul e 48º de longitude Oeste, e altitude média de 614 m. O clima é do tipo Cwa, segundo o sistema de classificação de Köppen. O solo da área experimental foi um Latossolo Vermelho distrófico, típico, textura média, A moderado, caulinítico, hipoférrico (LVd). A composição granulométrica do solo foi determinada em amostras deformadas, na profundidade de 0-0,20 m, através da dispersão com NaOH (0,1 mol L-1) e agitação lenta durante 16 horas, sendo o conteúdo de argila obtido pelo método da pipeta (GEE e BAUDER, 1986). Observouse na camada de 0-0,20 m valores médios de 323 g kg -1 de argila, 45 g kg -1 de silte e 632 g kg -1 de areia. A densidade de partícula, obtido pelo método do picnômetro (BLAKE, 1965), foi de 2,86 Mg m -3. O delineamento experimental utilizado para os parâmetros da planta foi o inteiramente casualizado, com seis níveis de compactação e quatro repetições. O total de parcelas foi de 24 com 3,00 de comprimento e 4,50 m de largura cada uma. Antes da instalação do experimento, realizouse escarificação do solo até 0,30 m de profundidade, uma gradagem aradora, aplicação de calcário para elevar a saturação por bases a 60% e uma gradagem niveladora até 0,12 m de profundidade. Os tratamentos foram: T 0 = sem compactação; T 1* = 1 passada; T 1 = 1 passada; T 2 = 2 passadas, T 4 = 4 passadas e T 6 = 6 passadas de um trator de 11 toneladas, com os quatros pneus de mesma largura (0,40 m) e pressão interna, uma ao lado da outra, no sentido do declive da área, perfazendo toda a superfície. No tratamento T 1* a compactação foi realizada com um trator de 4 toneladas. O conteúdo de água no solo durante a compactação esteve próximo à capacidade de campo (100 hpa). O solo foi analisado quimicamente segundo método de RAIJ ET AL. (1987), e adubado com 0,3 t ha -1 da fórmula para obtenção da produtividade esperada de milho de 6 a 8 t ha -1, segundo RAIJ ET AL. (1997). No dia 22 de novembro de 2004, foi semeado o milho, genótipo Master, um híbrido triplo de ciclo precoce, no espaçamento de 0,9 m nas entrelinhas e 8 a 10 sementes por metro. Após 15 dias, foi feito o desbaste para 5 plantas por metro. A parcela experimental teve 5 linhas de 3 m de comprimento, considerando-se parcela útil as três linhas centrais descartando-se 0,5 m de cada extremidade. A adubação de cobertura foi realizada 28 dias após a emergência das plântulas utilizando-se 0,3 t ha -1 de sulfato de amônio. No estágio de pendoamento do milho foi medida a altura das plantas, altura de inserção da primeira espiga e o diâmetro do segundo internódio do colmo acima do solo, em cinco plantas por parcela. Também, determinou-se a massa seca mediante a coleta de quatro plantas por repetição cortadas junto ao solo. Foram separados caules, folhas, pendões e espigas, e levados à estufa ventilada, a 65ºC até peso constante. A produtividade de grãos de milho foi obtida extrapolando-se a produção de grãos da área útil da parcela para um hectare, considerando-se a umidade padrão de 13%. Os componentes da produtividade avaliados foram número de espigas por planta e massa de grãos. Obteve-se o número de espigas por planta pela razão entre o número de espigas colhidas e o número de plantas existentes na área útil da parcela. A massa de grãos foi avaliada pela contagem manual de 100 grãos, pesagem e correção da umidade para 13%, e por regra de três simples, extrapolado para grãos. Após a semeadura foram coletados dois conjuntos de 6 amostras indeformadas de solo, por tratamento, com cilindros de 53, m 3 (0,03 m de altura e 0,048 m de diâmetro), nas profundidades de 0,02-0,05; 0,08-0,11 e 0,15-0,18m, totalizando 36 amostras por tratamento, para determinações dos atributos físicos. As amostras foram saturadas e submetidas às tensões de 60; 100; 330; 600; 1000 e 3000 hpa, em câmaras de Richards (KLUTE, 1986). Ao atingir o equilíbrio foram pesadas determinando-se a resistência à penetração (RP) com duas repetições por amostra, na camada de 0,01 a 0,02 m, perfazendo 100 leituras por repetição que foram utilizadas para obtenção da RP média. A RP foi determinada com o penetrômetro eletrônico estático com velocidade constante de penetração de 0,01 m min -1, cone com ângulo de 30º e com área da base de 2,96 x 10-6 m 2, equipado com atuador linear e célula de carga de 20 kg acoplada a um microcomputador para a aquisição dos dados, conforme descrito por TORMENA et al. (1998). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

320 480 O.S. Freddi et al. Na seqüência, as amostras foram secas em estufa a ± 105 ºC durante 24 horas para determinação do conteúdo de água em cada tensão (GARDNER, 1986) e da densidade do solo (BLAKE e HARTGE, 1986). A microporosidade foi determinada por secagem na tensão de 100 hpa, em câmaras de pressão de Richards com placa porosa (KLUTE, 1986), a porosidade total segundo DANIELSON E SUTHERLAND (1986), e a macroporosidade obtida por diferença entre a porosidade total e a microporosidade. As propriedades físicas de cada tratamento encontramse na tabela 1. Para a determinação do intervalo hídrico ótimo (IHO), na camada de 0-0,20 m, a curva de retenção de água no solo foi ajustada utilizando o modelo não linear empregado por SILVA et al. (1994), na forma log-transformada, descrito a seguir: lnθ = lna + b lnds + c lnψ (1) em que θ é o conteúdo de água volumétrico (m 3 m -3 ), Ds é a densidade do solo (Mg m -3 ), Ψ é a tensão de água no solo (hpa) e a, b, c são coeficientes obtidos por meio do ajuste do modelo. A curva de resistência do solo à penetração foi ajustada utilizando o modelo não linear proposto por BUSSCHER (1990), na forma log-transformada, a seguir: lnrp=lnd + e lnθ + f lnds (2) em que d, e, f são coeficientes obtidos por meio do ajuste do modelo. A partir dos valores estimados dos parâmetros aplicou-se o antilogaritmo e foram obtidos os valores estimados dos atributos físicos. Assim, assumindo-se o conteúdo de água na capacidade de campo equivalente a tensão de 100 hpa e o ponto de murcha permanente de hpa, o θ CC e θ PMP foram estimadas pelas equações (3) e (4), respectivamente, obtidas da equação (1) a seguir: θ CC = exp a * Ds b * 100 c (3) θ PMP = exp a * Ds b * c (4) O conteúdo de água a partir do qual a RP é limitante foi obtido pela equação (5), obtida da equação (2): θ RP = (RP (crít.) /(exp d * (Ds e ))) 1/f (5) Tabela 1. Valores médios e erros padrões da macroporosidade, microporosidade, resistência à penetração e densidade do solo nos diferentes níveis de compactação e camadas do Latossolo Vermelho Nível de compactação Camada T 0 T 1* T 1 T 2 T 4 T 6 m Macroporosidade (m 3 m -3 )* 0,02-0,05 0,26±0,00 0,09±0,01 0,07±0,01 0,05±0,01 0,04±0,01 0,04±0,01 0,08-0,11 0,23±0,00 0,08±0,01 0,07±0,01 0,06±0,00 0,05±0,01 0,06±0,00 0,15-0,18 0,17±0,06 0,10±0,01 0,08±0,01 0,09±0,01 0,07±0,00 0,06±0,01 Média 0,21±0,02 0,09±0,00 0,07±0,00 0,07±0,01 0,06±0,01 0,06±0,01 Microporosidade (m 3 m -3 ) 0,02-0,05 0,26±0,00 0,30±0,00 0,30±0,01 0,29±0,01 0,28±0,01 0,29±0,00 0,08-0,11 0,27±0,00 0,30±0,01 0,30±0,01 0,29±0,01 0,30±0,01 0,30±0,01 0,15-0,18 0,28±0,02 0,29±0,01 0,30±0,01 0,29±0,01 0,29±0,00 0,29±0,00 Média 0,27±0,01 0,29±0,00 0,30±0,00 0,29±0,00 0,29±0,00 0,30±0,00 Resistência à penetração (MPa)* 0,02-0,05 0,83±0,13 2,07±0,02 2,71±0,09 3,57±0,32 5,03±0,01 6,75±1,52 0,08-0,11 1,23±0,44 2,38±0,03 2,15±0,04 2,75±0,23 3,99±0,28 4,62±0,10 0,15-0,18 2,90±2,00 2,17±0,14 2,23±0,02 3,79±1,10 3,02±0,49 3,06±0,49 Média 1,65±0,67 2,21±0,07 2,36±0,11 3,37±0,36 4,01±0,39 4,81±0,83 Densidade do solo (Mg m -3 ) 0,02-0,05 1,24±0,02 1,58±0,01 1,67±0,01 1,75±0,02 1,79±0,01 1,81±0,01 0,08-0,11 1,32±0,02 1,66±0,01 1,66±0,01 1,71±0,01 1,74±0,01 1,75±0,01 0,15-0,18 1,41±0,02 1,62±0,01 1,64±0,01 1,67±0,01 1,68±0,01 1,69±0,01 Média 1,32±0,02 1,62±0,01 1,66±0,01 1,71±0,01 1,74±0,01 1,75±0,01 * Determinação realizada no conteúdo de água retida na capacidade de campo (100 hpa). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

321 Compactação do solo e intervalo hídrico na cultura do milho 481 A RP (crít.) foi obtida através de regressão entre a produtividade de grãos do milho e os diferentes níveis de compactação do solo, obtendo-se o valor de 1,65 MPa no campo como o crítico. Segundo SILVA ET AL. (1994) e BEUTLER (2003) a determinação da RP limitante para cada cultura e sua inserção no IHO aumentam a sua precisão para o monitoramento da qualidade física do solo. O conteúdo de água cuja porosidade de aeração é igual a 10% foi calculado pela equação (6) a seguir: θ PA = (1-(Ds/Dp)) 0,1 (6) Utilizou-se para construção do IHO os dados dos atributos físicos determinados nas amostras indeformadas nas três camadas do solo. Os dados coletados foram submetidos aos testes de normalidade e homocedasticidade a 5%, de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (SAS Institute, 1999). Após constatação da normalidade e homocedasticidade os dados foram submetidos à análise de variância e quando significativas efetuou-se regressões entre a média dos atributos físicos determinados nas três camadas do solo e os parâmetros da cultura avaliados; sendo o teste F da variância da regressão significativo a 5%, selecionaram-se modelos, adotando-se, como critérios, o maior R 2 e a significância de 5% dos parâmetros da equação de acordo com os procedimentos do Statistical Analysis System (SAS Institute, 1999). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o solo solto e não trafegado a maior compactação ocorreu na camada 0,10-0,20 m devido à utilização da grade niveladora após a escarificação e aração do solo, mostrando que o sistema de preparo convencional destaca-se como um sistema que, além de pulverizar a superfície dos solos propicia a formação de impedimentos físicos logo abaixo das camadas de solo movimentadas pelos implementos (TAVARES FILHO ET AL., 2001). Com uma passagem do trator de 4 Mg a maior compactação ocorreu na camada de 0,08-0,11 m. Entretanto, a utilização do trator de 11 Mg proporcionou maior compactação superficial do solo independente do número de passadas, decrescendo em profundidade (Tabela 1). Dessa forma, na semeadura direta, o tráfego de máquinas e implementos provoca compactação superficial do solo (BEUTLER ET AL., 2001; TAVARES FILHO ET AL., 2001). O trafego de tratores sobre o Latossolo Vermelho proporcionou, na média das três camadas avaliadas, redução de 71,43% na macroporosidade e aumento de 65,7; 24,6 e 10,0% na resistência mecânica à penetração, na densidade do solo e na microporosidade, respectivamente, concordando com KLEIN E LIBARDI (2002). O aumento da resistência mecânica do solo à penetração, causada pelo rodado do trator, restringiu todos os parâmetros da cultura avaliados, com exceção apenas para o número de espigas por planta (Tabela 2). Houve efeito quadrático dos níveis de compactação sobre a massa de grãos e a produtividade, que decresceram a partir de RPs de 1,80 e 1,65 MPa, respectivamente (Figura 1). No tratamento com solo preparado, uma passada com o trator de 4 Mg e uma passada com o trator de 11 Mg a produtividade do milho foi superior a 6,000 Mg ha -1, condizente com a adubação utilizada, sendo a máxima produtividade alcançada de 6,718 Mg ha -1 no tratamento com solo solto (Figura 1). Com o aumento da RP houve reduções na produtividade de 9, 5, 11, 21 e 38%, respectivamente para os tratamentos T 1*, T 1, T 2, T 4 e T 6, em relação ao T 0. AL-ADAWI E REEDER (1996) estudando os efeitos da compactação, proporcionada por uma carreta de transporte de grãos com 9 e 11 Mg por eixo, verificaram reduções de 24% e 43% na produtividade de grãos de milho, respectivamente. Para ALBUQUERQUE E REINERT (2001) um dos principais atributos físicos que reduz a produtividade das culturas é a densidade do solo e sua relação com a resistência à penetração. Estes autores observaram que a restrição ao crescimento radicular reduziu a produtividade de grãos de milho em 1,169 Mg ha -1. A altura das plantas, o diâmetro do colmo, a massa seca e a altura de inserção da primeira espiga apresentaram comportamento linear decrescente a partir da resistência de 1,65 MPa (Figura 1) concordando com SILVA (1998), que a taxa de crescimento da parte aérea de plantas de milho variou negativamente com a RP. HANKANSSON E VOORHEES (1998) verificaram que o menor desenvolvimento da parte aérea em solos compactados ocorre por causa da redução da penetração e da ramificação das raízes em conseqüência da resistência mecânica do solo, e em decorrência da menor infiltração e movimento da água e disponibilidade de nutrientes no solo. Para LETEY (1985), o aumento da resistência à penetração do solo causa o desenvolvimento reduzido do sistema radicular que através de sinais hormonais enviados pelas raízes a parte aérea da planta reduz seu desenvolvimento. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

322 482 O.S. Freddi et al. Tabela 2. Resumo da análise de variância para a altura das plantas (cm), altura de inserção da primeira espiga (cm), diâmetro do colmo (cm), número de espigas por planta, massa de grãos (g), massa seca das plantas (Mg ha -1 ) e produtividade (Mg ha -1 ), envolvendo diferentes níveis de compactação do Latossolo Vermelho de textura média (C) Parâmetros da planta Média geral CV (%) Quadrado médio do Resíduo Fc Pr > Fc Altura das plantas 233,45 2,45 445,242 13,54 < 0,0001 Alt. inserção 1ª espiga 142,12 4,07 5,789 9,69 0,0001 Diâmetro do colmo 1,78 4,67 0,037 5,40 0,0033 N o espiga por planta 1,01 3,08 0,002 1,80 0,1637 Massa de grãos 257,29 4, ,942 14,02 < 0,0001 Massa seca das plantas 6,78 11,86 3,523 5,44 0,0032 Produtividade 5,78 7,26 3,455 19,58 < 0,0001 Fc: valor do F calculado; Pr: probabilidade de se obter um valor de F, maior ou igual a Fc. Altura das plantas (cm) Diâmetro do colmo (cm) Massa seca (Mg ha -1 ) ŷ = 259,84-8,5926 x R 2 = 0,96, p < 0, ,9 1,8 1,7 Resistência à penetração (MPa) 1,6 ŷ = 2,0161-0,0784 x R 2 = 0,96, p < 0,01 1, ,5 7,5 6,5 5,5 Resistência à penetração (MPa) ŷ = 9,0500-0,74 x R 2 = 0,90, p < 0,01 4, Resistência à penetração (MPa) ŷ = 164,15-7,1758 x R 2 = 0,92, p < 0, Resistência à penetração (MPa) Figura 1. Regressão entre a resistência do Latossolo Vermelho à penetração e a altura das plantas, altura de inserção da primeira espiga, diâmetro do colmo, massa de grãos, massa seca e produtividade de grãos da cultura do milho. As barras referem-se aos erros padrões da média. Inserção 1 a espiga (cm) Massa de 1000 grãos (g) Produtividade (Mg hā 1 ) ŷ = 255, ,0386 x - 5,8606 x 2 R 2 = 0,96, p < 0, Resistência à penetração (MPa) ŷ = 5, ,7624 x - 0,2312 x 2 R 2 = 0,96, p < 0, Resistência à penetração (MPa) Resultados contraditórios quanto ao desenvolvimento de plantas de milho em solos compactados na literatura já foram apresentados por FONOLI ET AL. (2003), onde, segundo o autor, o estádio de desenvolvimento das plantas, por ocasião da avaliação, e a condição de cultivo influenciaram a resposta do crescimento vegetativo aéreo, reforçando relatos sobre a dificuldade de se generalizar conclusões quanto ao desenvolvimento das plantas em solos compactados. A resistência mecânica do solo à penetração apresenta valores 2 a 8 vezes superior a máxima pressão axial que a raiz pode exercer (MISRA ET AL., 1986) e é acentuadamente influenciada pelo conteúdo de água, textura e pela condição estrutural do solo (BEUTLER ET AL., 2004b), fatores que dificultam a obtenção de valores críticos ao desenvolvimento das culturas. BOONE ET AL. (1987) demonstraram que em solo compactado, com alta resistência ou reduzida difusão de oxigênio, a restrição ao crescimento das plantas dependeu da distribuição pluviométrica, ou seja, das condições de umidade do solo. A variação do conteúdo de água no solo também foi utilizada por PHEBE E BEALE (1976) para demonstrar ser possível obter condições de abundante desenvolvimento de raízes num solo compactado. Segundo BEUTLER ET AL. (2004a) os diferentes valores críticos de RP para as culturas podem ser explicados, em parte, pelos diversos penetrômetros utilizados nas determinações, sendo que essas diferenças aumentariam com a compactação e o teor de argila, evidenciando a necessidade de padronização de penetrômetros. Segundo AL-ADAWI E REEDER (1996) deve-se tomar cuidado ao interpretar a resistência à penetração do solo por existir fatores que podem influenciar significativamente os resultados, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

323 Compactação do solo e intervalo hídrico na cultura do milho 483 como o tipo de solo, a dureza do solo, o conteúdo de água, e o tipo de cone utilizado no penetrômetro e sua forma. Assim, HERRICK E JONES (2002) recomendam a utilização de penetrômetros estáticos com velocidade constante de penetração tanto por sua maior precisão como também para padronizar as determinações, como o utilizado no trabalho, além da padronização da umidade das amostras indeformadas em câmaras de Richards antes da leitura da resistência à penetração, eliminando também a interferência imposta pela variabilidade da umidade nas leituras. Conteúdo de água (m 3 m -3 ) 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 IHO 0,05 Dsc = 1,46 0,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 Densidade do solo (Mg m -3 ) Figura 2. Variação do conteúdo de água volumétrico (θ) com a densidade do solo, para limites críticos da porosidade de aeração (θ PA ), capacidade de campo (θ CC ), resistência do solo à penetração de 1,65 MPa (θ RP ) e ponto de murcha permanente (θ PMP ) no Latossolo Vermelho. IHO = intervalo hídrico ótimo. Dsc = densidade do solo crítica. O conteúdo de água no solo na capacidade de campo (θ cc ), no ponto de murcha permanente (θ pmp ), equivalente a resistência à penetração de 1,65 MPa (θ RP ) e equivalente à porosidade de aeração igual a 10% (θ PA ), utilizadas para definição do IHO, são apresentados na Figura 2. Pelo IHO pôde-se verificar que o aumento da Ds influenciou positivamente a variação do conteúdo de água disponível do solo (θ cc - θ pmp ), concordando com TORMENA ET AL. (1998) que o aumento da retenção de água ao longo dos valores de Ds é justificado pela redução da macroporosidade e a redistribuição dos tamanhos dos poros (Figura 2). KLEIN E LIBARDI (2002) estudando a densidade e distribuição do diâmetro dos poros de um Latossolo Vermelho, sob os diferentes sistemas de uso e manejo, mata secundária, área de sequeiro com dois cultivos anuais em plantio direto e uma terceira aérea irrigada por pivô central em θpa θcc θrp θpmp sistema plantio direto, verificaram que o sistema de manejo de sequeiro em relação à mata, apresentou uma redução na porosidade total até 0,5 m de profundidade e, na macroporosidade, até 0,4 m com conseqüente aumento da microporosidade. Na profundidade de 0,10 m, observaram a redução da porosidade total em torno de 12%, enquanto os macroporos reduziram em 24%, comprovando que, no processo de compactação, ocorre a transformação de macro em microporos. A variação da Ds teve grande impacto sobre o θ RP. O θ RP substituiu o θ pmp no valor de Ds = 1,16 Mg m -3, já na parte superior do IHO mesmo com a diminuição do θ PA pelo aumento da Ds, este não alcançou valores restritivos ao IHO, ou seja, o θ PA não substituiu o θ cc como fator limitante no solo. Tais resultados são similares aos obtidos por TORMENA et al. (1998), TORMENA et al. (1999), BEUTLER (2003), BEUTLER et al. (2004a,b) e LEÃO et al. (2004), que em solos tropicais o IHO é limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo e na parte inferior, pela resistência do solo à penetração. A incorporação da aeração do solo e da resistência do solo à penetração na definição do IHO para o crescimento de plantas, tornou esse num parâmetro mais sensível às alterações da estrutura do solo do que ao conteúdo de água disponível, como já verificado por SILVA et al. (2002). O IHO variou de 0 a 0,066 m 3 m -3, enquanto a água disponível variou de 0,087 a 0,128 m 3 m -3 (Figura 2). A densidade do solo crítica (D sc ) foi definida segundo SILVA E KAY (1997) como a Ds onde o IHO é igual a zero, ou seja, a Ds na qual o limite inferior cruza com o limite superior do intervalo, a partir da qual ocorreriam limitações severas ao desenvolvimento das plantas. Neste solo, a Dsc foi de 1,46 Mg m -3 e a partir da Ds de 1,16 Mg m -3 a RP já seria restritiva para o crescimento de plantas se o conteúdo de água do solo permanecesse abaixo do θ RP (Figura 2). Valores de Dsc de 1,55 e 1,63 Mg m -3 foram observadas por BEUTLER et al. (2004a) para a cultura do arroz cultivado em vasos preenchidos com Latossolo Vermelho de textura média mantidos nas tensões de água de 0,05 e 0,01 MPa, respectivamente. Já em condições de campo, BEUTLER et al. (2004b) verificaram a Dsc de 1,63 Mg m -3 para a cultura do arroz de sequeiro utilizando o mesmo solo. Segundo BEUTLER et al. (2004b), a produtividade das culturas deveria ser reduzida em valores inferiores ou próximos a Dsc. Portanto, realizou-se a regressão entre a Ds, obtida nas três camadas do solo (Tabela 1), e a produtividade do milho (Figura 3). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

324 484 O.S. Freddi et al. A Dsc foi igual ao valor de Ds restritiva à produtividade do milho. Portanto, para esse solo, os resultados permitem inferir que a Dsc foi um critério adequado no monitoramento da compactação do solo para a cultura do milho. MORAES E BENEZ (1996) estudando diferentes preparos do solo para a cultura do milho sob Terra Roxa Estruturada argilosa verificaram que o aumento da Ds de 1,25 a 1,33 Mg m -3, na camada de 0-0,20 m, não influenciou a produtividade de grãos da cultura concordando com os dados encontrados neste trabalho. 1 Produtividade (Mg ha - ) y = - + x - x 2 2 ŷ = - 57, ,8682x - 30,3682x R 2 2 R = = 0,75, 0,75, p p < < 0,01 0,01 3 1,2 1,4 1,6 1,8 Densidade do solo (Mg m -3 ) Figura 3. Regressão entre a densidade do solo e a produtividade de milho. As barras referem-se aos erros padrões da média. SILVA E KAY (1997) concluíram que o crescimento das plantas é menos restrito dentro dos limites do IHO. SILVA (1998), corroborando este resultado, observou que o crescimento da parte aérea das plantas de milho foi negativamente correlacionado com a freqüência com que a umidade do solo ocorreu fora do IHO. Assim, a magnitude do IHO pode ser utilizada como um diagnóstico da freqüência em que a estrutura do solo determina condições de umidade limitantes ao crescimento das plantas. Nesse contexto, apenas o tratamento T 0 apresentou Ds (1,33 Mg m -3 ) abaixo da Dsc proposto pelo IHO (Tabela 1), significando não haver restrições físicas ao crescimento das plantas, podendo o conteúdo de água do solo variar entre 0,128 e 0,156 kg kg -1, conforme comprovado pelos parâmetros da cultura avaliados neste tratamento (Figura 1). Para os demais tratamentos, mesmo que o conteúdo de água ficasse sempre na capacidade de campo, haveriam restrições pelas RP observadas.o conteúdo de água do solo se encontra muitas vezes abaixo da capacidade de campo durante o ciclo das culturas, onde a θ RP, em solos compactados, torna-se o fator limitante ao crescimento das plantas até a Dsc, destacando a importância da utilização de valores de RP limitantes para cada cultura (BEUTLER et al., 2004a). 4. CONCLUSÕES 1. O aumento da resistência mecânica do solo à penetração acima de 1,65 MPa restringe o crescimento da parte aérea e a produtividade das plantas de milho nas condições estudadas. 2. O Intervalo hídrico ótimo no solo estudado é limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo (0,01 MPa) e na parte inferior pela resistência mecânica do solo à penetração, com densidade do solo crítica ao crescimento radicular de 1,46 Mg m Apenas uma passada com trator de 4 Mg sobre um Latossolo Vermelho de textura média preparado, no conteúdo de água equivalente a capacidade de campo (0,01MPa), é suficiente para elevar a densidade do solo acima de 1,46 Mg m -3, limitante a produtividade de grãos da cultura do milho. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pelas bolsas de estudos e concessão de auxílio pesquisa para o desenvolvimento do projeto. Os agradecimentos são extensivos ao Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq), pelo auxílio financeiro concedido e bolsa de produtividade em pesquisa ao segundo autor. REFERÊNCIAS ALBUQUERQUE, J. A.; REINERT, D. J. Densidade radicular do milho considerando os atributos de um solo com horizonte B textural. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.25, n.3 p , AL-ADAWI, S. S.; REEDER, R. C. Compaction and subsoiling effects on corn and soybean yields and soil physical properties. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, v. 39, n.5, p , ALVARENGA, R. C.; CRUZ, J. C. Manejo de solos e agricultura irrigada. In: RESENDE, M.; ALBUQUERQUE, P. E. P.; COUTO, L. (Ed). A cultura do milho irrigado. Brasília: Embrapa informação tecnológica, p Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

325 Compactação do solo e intervalo hídrico na cultura do milho 485 BEUTLER, A. N.; SILVA, M. L. N.; CURI, N.; FERREIRA, M. M.; CRUZ, J. C.; PEREIRA FILHO, I. A. Resistência à penetração e permeabilidade de latossolo vermelho distrófico típico sob sistemas de manejo na região dos cerrados. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 25, n.1, p , BEUTLER, A. N. Efeito da compactação do solo e do conteúdo de água nas características agronômicas de soja e arroz de sequeiro. Jaboticabal, p. Tese (Doutorado em Agronomia) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP. BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F.; SILVA, A. P. Intervalo hídrico ótimo e a produção de soja e arroz em dois latossolos. Irriga, Botucatu, v.9, n.2, p , 2004a. BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F.; SILVA, A. P.; ROQUE, C. G.; FERRAZ, M. V. Compactação do solo e intervalo hídrico ótimo na produtividade de arroz de sequeiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.39, n.6, p , 2004b. BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. 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327 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS (1 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

328 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Teores de alumínio trocável e não trocável após calagem e gessagem em Latossolo sob plantio direto 1 Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Fernando César Bachiega Zambrosi I, * ; Luís Reynaldo Ferracciú Alleoni II ; Eduardo Fávero Caires III I Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Solos e Recursos Ambientais, IAC, Caixa Postal 28, Campinas (SP) II Departamento de Ciência do Solo, ESALQ/USP, Caixa Postal 9, Piracicaba (SP) III Departamento de Ciência do Solo e Engenharia Agrícola, UEPG, Av. Carlos Cavalcanti, 4748, Ponta Grossa (PR) RESUMO O sistema plantio direto (SPD) contribui para o incremento dos teores de matéria orgânica (MO) no solo, o que pode alterar as relações entre os teores de alumínio (Al) trocável e não trocável, devido à complexação desse cátion. Este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito da calagem e da gessagem nos teores de Al trocável (Al-KCl), Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ) e Al não trocável em amostras de Latossolo Vermelho cultivado há 55 meses no SPD, no município de Ponta Grossa (PR). Na implantação do sistema sobre uma pastagem nativa, entre os meses de julho e outubro de 1998, foram aplicadas 4,5 t ha -1 de calcário em superfície, em única aplicação, ou parceladas em três aplicações anuais de 1,5 t ha - 1, ou ainda em uma aplicação, sendo o corretivo incorporado a 20 cm de profundidade. Nas subparcelas, foram aplicadas três doses de gesso: 3, 6 e 9 t ha -1. A calagem reduziu os teores de Al-KCl, Al-CuCl 2 e de Al não trocável, que se relacionaram negativamente com o ph do solo. Mesmo em condições de elevada acidez, os teores de Al trocável foram baixos, predominando no solo o Al não trocável, que representou 98%, 95%, 91% e 89% do Al extraído nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm respectivamente. Não foi detectado efeito do gesso nos teores de nenhuma das formas de Al. (2 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

329 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Palavras-chave: acidez do solo; calagem superficial; calcário incorporado; gesso; Al-KCl; Al- CuCl 2. ABSTRACT No-tillage (NT) system contributes for the increase of soil organic matter (OM) contents, changing the ratio between exchangeable and non-exchangeable Al due to cation complexation. This study was carried out to evaluate the effect of lime and gypsum application in the contents of exchangeable aluminum (Al-KCl), exchangeable + non-exchangeable aluminum (Al-CuCl 2 ), and non-exchangeable Al from samples of a dystrophic clayey Rhodic Hapludox under NT for 55 months, in Ponta Grossa - PR. The NT system was implemented on a native pasture between July and October of Three methods of lime application were evaluated: a single application of 4.5 t ha -1, either incorporated down to 20 cm or surface applied, and 1.5 t ha -1 applied in each of three years. In the subplots, 3, 6 or 9 t ha -1 of gypsum were applied. The liming decreased contents of Al-KCl, Al-CuCl 2 and non-exchangeable Al. Both Al forms related negatively with soil ph. Even with large soil acidity, exchangeable Al contents were low, and non-exchangeable Al was the predominant form, representing 98, 95, 91, and 89 % of total Al, at ; ; , and m, respectively. Gypsum application did not affected Al-KCl, Al-CuCl 2 and non-exchangeable contents. Key words: soil acidity; surface liming; lime incorporation; gypsum; Al-KCl; Al-CuCl INTRODUÇÃO A interação entre o alumínio (Al) e a matéria orgânica (MO) é uma das reações que mais influencia as propriedades dos solos ácidos (URRUTIA et al., 1995). A fração orgânica do solo possui a capacidade de complexar cátions, dentre eles o Al (VANCE et al., 1996). Desse modo, no sistema plantio direto (SPD), devido aos maiores teores de MO do que no sistema convencional de cultivo com preparo do solo (LOVATO et al., 2004), a quantidade de Al complexado (Al-MO) torna-se de acentuada importância, como constatado por CAMBRI (2004) para amostras de solos cultivados sob SPD de diferentes localidades brasileiras, em que o Al- MO predominou sobre a forma trocável (Al +3 ). Na fase sólida do solo, a distribuição entre formas de Al trocável e Al não trocável, a qual inclui o Al-MO, é obtida com o emprego de diferentes extratores (PIONKE e COREY, 1967). O teor de Al trocável é extraído com solução de KCl 1mol L -1, que corresponde à fração adsorvida por forças eletrostáticas, formando complexos de esfera externa (JARDINE e ZELAZNY, 1996). Para a extração do Al-MO pode ser empregada a solução de CuCl 2 0,5 mol L -1, com maior poder de extração do que o KCl (MENDONÇA e ROWELL, 1994), ou outros extratores como o pirofosfato de sódio (ÁLVAREZ et al., 2002). Contudo, a extração com esse último superestima o Al ligado (3 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

330 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage à MO (GARCÍA-RODEJA et al., 2004), e o CuCl 2 tem sido proposto como o melhor extrator para estimativa do Al orgânico (KAISER e ZECH, 1996). O CuCl 2 extrai o Al ligado à MO em complexos de baixa à média estabilidade (URRUTIA et al., 1995), sendo denominado de "Al não trocável potencialmente reativo" (JUO e KAMPRATH, 1979). Toda forma de Al capaz de doar prótons em um meio com ph menor do que 7,0 é denominada de Al reativo, e a extração com CuCl 2 dá uma rápida e simples estimativa do reservatório de Al potencialmente reativo em solos fortemente ácidos (SHIGEMITSU, 1975). A diferença entre os teores de Al extraídos em KCl e em CuCl 2 é utilizada para estimar o Al-MO (JUO e KAMPRATH, 1979; URRUTIA et al., 1995). Entretanto, a extração com CuCl 2 não extrai apenas a forma de Al ligado à fração orgânica do solo (HARGROVE e THOMAS, 1981; OATES e KAMPRATH, 1983). Deste modo, tem se optado por adotar o termo Al não trocável para o teor do elemento obtido pela diferença entre os teores de Al extraídos em CuCl 2 e em KCl (FIGUEIREDO e ALMEIDA, 1991). A participação relativa da forma Al-MO na extração com CuCl 2 depende da mineralogia do solo e da profundidade em que a amostra de terra foi coletada (JUO e KAMPRATH, 1979). Segundo esses autores, a diferença entre o Al-CuCl 2 e o Al- KCl nas camadas superficiais do solo (horizonte A) é dada pelos complexos orgânicos de Al, enquanto para o subsolo (horizonte B), tal diferença é atribuída ao polímero de Al-OH bem como às formas metaestáveis de hidóxidos de Al. O efeito negativo da acidez do solo e da toxidez por Al na produção agrícola não tem sido observado na maior parte dos solos cultivados no SPD, e a ausência de resposta das culturas à calagem, nesse caso, tem sido comum (CAIRES et al., 1998, 1999, 2005, 2006; ALLEONI et al., 2003, 2005). A menor toxicidade do Al encontrada no SPD está associada com a complexação do elemento pela MO, que promove a remoção do Al da solução do solo (HARGROVE e THOMAS, 1981), e a formação de complexos com o carbono orgânico dissolvido (ZAMBROSI et al., 2007), pois a biodisponibilidade e o potencial tóxico dos elementos no ambiente dependem de sua especiação na solução do solo (CANCÈS et al., 2003). Como conseqüência, as doses de corretivo da acidez têm diminuído no SPD, chegando a ocorrer até mesmo suspensão de sua aplicação em algumas áreas cultivadas. No entanto, a acidificação, o revolvimento do solo e a decomposição de MO podem favorecer a alteração da forma não trocável do Al para formas mais disponíveis às plantas. Essa possibilidade justifica os estudos para melhor conhecimento da relação entre o Al trocável e o não-trocável, bem como a variação perante as práticas de manejo do solo, como a calagem e a gessagem. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar os teores de Al extraído com KCl (Al- KCl), extraído com CuCl 2 (Al-CuCl 2 ), e o Al não trocável em função de formas de aplicação de calcário e doses de gesso em Latossolo cultivado sob SPD. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizadas amostras de um experimento de campo instalado em 1998 em uma pastagem nativa no município de Ponta Grossa (PR), localizado a 25º06'S e 59º09'W. Os resultados da análise química, obtidos segundo métodos citados em PAVAN et al. (1992) e granulométricas, segundo métodos da EMBRAPA (1997), do Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa, antes da instalação do experimento, estão na tabela 1. (4 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

331 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage O delineamento experimental empregado foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e três repetições. Nas parcelas, foram testados quatro tratamentos de calcário dolomítico com 89% de PRNT, definidos de acordo com a necessidade de calagem para elevação da saturação por bases do solo a 70%, na camada de 0-20 cm: (a) testemunha - sem calcário (T1); (b) 4,5 t ha -1 na superfície (T2); (c) três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (T3); e (d) 4,5 t ha -1 incorporadas a 0,2 m (T4). Nas subparcelas, foram aplicadas 3, 6 e 9 t ha -1 de gesso em superfície, e houve mais um tratamento que não recebeu gesso. As aplicações de calcário dolomítico e de gesso agrícola foram realizadas em julho e em outubro de 1998 respectivamente. O calcário, quando incorporado, foi aplicado em duas etapas consecutivas. A primeira constou de aplicação manual de metade da dose, antes da aração com arado de discos, a 20 cm de profundidade. Na segunda etapa, foi aplicado o restante do calcário, manualmente, após a aração e imediatamente antes da gradagem com grade niveladora. No tratamento com parcelamento anual de calcário na superfície, a segunda aplicação foi em maio de 1999, e a terceira em maio de Amostras de terra foram coletadas logo após a colheita da soja, em maio de 2003, retirandose, com trado, 12 subamostras por subparcela para compor uma amostra composta das camadas de 0-5; 5-10; cm, e cinco subamostras para a camada de cm. Desde a instalação do experimento até a coleta do solo foram desenvolvidas as seguintes culturas: soja (1998/1999), cevada (inverno/1999), soja (1999/2000), trigo (inverno/2000), soja (2000/2001), milho (2001/2002) e soja (2002/2003). A adubação na semeadura da soja foi de 75 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O, no primeiro cultivo, e 60 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O, nos outros três cultivos. Em cada cultivo de soja também foram aplicados 15 kg ha -1 de S. A cevada recebeu fertilizantes nas doses de 75 kg ha -1 de N e 92 kg ha -1 de P 2 O 5. O trigo recebeu 130 kg ha -1 de N, 66 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O. A adubação utilizada para o milho foi de 78 kg ha -1 de N, 120 kg ha -1 P 2 O 5 e 90 kg ha -1 K 2 O. Após a coleta, as amostras foram imediatamente secas ao ar, destorroadas e passadas em peneira de malha de 2 mm de diâmetro, acondicionadas em recipientes plásticos e armazenadas à sombra e temperatura ambiente até a realização das análises. Determinaram-se os teores de matéria orgânica (MO) e os valores de ph em CaCl 2 0,01 mol L -1, segundo os métodos descritos em RAIJ et al. (2001). (5 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

332 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage A partir das amostras coletadas e armazenadas, procederam-se as extrações para quantificação do Al trocável (Al-KCl), e do Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ). Para tal, foram pesados 2 g de solo para cada extração e acondicionados em tubos distintos de centrífuga com 60 ml de capacidade. Na seqüência foram adicionados 20 ml KCl 1 mol L -1 ou 20 ml de CuCl 2 0,5 mol L -1, seguindo-se com agitação em mesa horizontal a 150 rpm durante uma hora. Posteriormente, a suspensão foi centrifugada a 1500 rpm, durante 30 minutos. O Al obtido na extração com KCl foi titulado com NaOH 0,025 mol L -1, enquanto o Al extraído em CuCl 2 foi determinado no ICP-OES. A diferença entre os teores de Al extraídos com cloreto de cobre e de potássio (Al-CuCl 2 - Al-KCl) correspondeu ao Al não trocável (FIGUEIREDO e ALMEIDA, 1991). As variáveis foram submetidas à análise de variância seguindo o modelo em parcelas subdivididas. Como o efeito do gesso e da interação entre os tratamentos de calagem e gesso não foi significativo, as formas de aplicação de calcário foram comparadas pelo teste de Duncan a 5%, e consideraram-se as doses de gesso nas subparcelas como repetições dos tratamentos de calcário, totalizando 12 repetições. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A aplicação de calcário aumentou o ph do solo até 40 cm de profundidade (Tabela 2). A calagem na superfície, com ou sem parcelamento da dose, proporcionou maior correção da acidez ativa na camada superficial do solo (0-5 cm) do que quando o calcário foi incorporado. No entanto, a incorporação do calcário foi mais eficiente do que a calagem superficial na correção da acidez ativa nas profundidades de 5-10 cm e de cm. Maiores detalhes da correção da acidez do solo para este mesmo local são encontrados em CAIRES et al. (2004). (6 de 19) [23/10/ :04:14 p.m.]

333 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Os teores de MO diminuíram ao longo do perfil do solo (Figura 1), mas não foram afetados pelos tratamentos em nenhuma das profundidades estudadas. Um dos efeitos da calagem e da incorporação de resíduos vegetais é a elevação da atividade biológica no solo, atribuída ao aumento do ph e à disponibilidade de nutrientes e de substratos orgânicos, com conseqüente aumento da taxa de decomposição da MO nativa ou adicionada (MENDONÇA e ROWELL, 1994). Esses efeitos não foram constatados no presente estudo devido ao tempo transcorrido desde a instalação do experimento até a coleta das amostras, que totalizou 58 meses. Entretanto, em um tempo bem menor (14 meses), ALLEONI et al. (2003) constataram redução do estoque MO do solo em área de SPD no Estado do Paraná, com maiores diferenças entre o tratamento testemunha e aquele com incorporação do calcário. (7 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

334 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage O teor de Al-KCl foi reduzido pela calagem ao longo de todo o perfil de solo estudado (Tabela 2). Com o aumento do ph após a aplicação do corretivo, ocorre a precipitação Al +3 na forma de Al(OH) 3 (KINRAIDE, 1991). O efeito do aumento do ph na redução dos teores de Al +3 foi confirmado pelas relações negativas entre ambos em todas as profundidades estudadas (Figura 2). Nos tratamentos com calcário, não foi encontrado Al +3 na camada de 0-5 cm, devido ao ph mais elevado e possivelmente pelos altos teores de MO (Figura 1), que atuou na complexação do Al (MENDONÇA, 1995). A ação da MO em reduzir o Al +3 por complexação já foi demonstrado por ERNANI e GIANELLO (1983), em um experimento com aplicação de esterco bovino, cama de frango e cama de galinha, como alternativa de adubação de culturas em Litólico distrófico. (8 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

335 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage (9 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

336 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Diferenças entre as formas de calagem nos teores de Al +3 foram detectadas nas camadas de 5-10 cm e cm (Tabela 2), com maior redução do Al 3+ após incorporação do calcário em relação à sua aplicação na superfície, tanto de forma parcelada como de uma única vez. Na profundidade de cm, a redução do Al +3 não dependeu da forma de aplicação do calcário, revelando que a incorporação mecânica do calcário não foi necessária para a redução do Al trocável nessa camada, após 58 meses da aplicação. Redução dessa forma de Al até 40 cm de profundidade também foi observada por OLIVEIRA e PAVAN (1996), aos 32 meses após a calagem superficial. KAMINSKI et al. (2005) avaliaram a aplicação superficial e incorporada de calcário (uma aração e duas gradagens), nas doses de 2,0; 8,5 e 17,0 t ha -1 e verificaram que na dose mais alta houve equivalência entre as formas de aplicação até 7,5 cm. Entretanto, em profundidades maiores (até 15 cm), a saturação por Al somente manteve-se baixa quando o calcário foi incorporado. A calagem superficial reduziu os teores de Al-CuCl 2 até 20 cm de profundidade, exceto na camada de 5-10 cm para o T2 - três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (Tabela 2). Nessa mesma camada, os tratamentos T2 e T3-4,5 t ha -1 na superfície - não diferiram, e somente o primeiro diferiu do tratamento com calagem incorporada. Na profundidade de 0-5 cm, não houve efeito das formas de aplicação do calcário, enquanto de cm a calagem incorporada diferiu da superficial, conferindo maior redução aos teores de Al-CuCl 2. Na camada mais profunda (20-40 cm), somente a calagem com incorporação reduziu os teores de Al- CuCl 2. FIGUEIREDO e ALMEIDA (1991), trabalhando com 26 amostras de solos ácidos do Estado de Santa Catarina, também observaram que os teores de Al extraídos com CuCl 2 foram reduzidos com a aplicação de calcário. Entretanto, concluiu-se que o emprego da solução de CuCl 2 não constitui método adequado para avaliar o Al precipitado pela calagem, porque o ph baixo dessa solução (ph 3,3) diminui o ph da mistura solo/solução, podendo redissolver o Al já precipitado. Nesse mesmo trabalho, os autores constataram correlação negativa entre o Al-CuCl 2 e o ph do solo, o que coincide com os resultados verificados no presente estudo (Figura 3). Ressalta-se que o Al reativo estimado pela extração com CuCl 2 decresce com o aumento do ph do solo. (10 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

337 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage (11 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

338 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Em todos os tratamentos e profundidades, a quantidade de Al-CuCl 2 foi maior do que aquela extraída com KCl. Na média dos tratamentos, a extração feita com Al-CuCl 2 foi de 70, 36, 14 e 10 vezes maior do que a com Al-KCl, respectivamente, nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm. A diferença entre os teores de Al-CuCl 2 e Al-KCl diminuiu com o aumento da profundidade, o que pode ser atribuído à queda dos teores de MO (Figura 1) e ao aumento do Al-KCl, esse último favorecido pela redução dos valores médios de ph ao longo das profundidades (Tabela 2). Maiores valores de Al extraídos com CuCl 2 do que com KCl também foram obtidos em vários solos ácidos americanos por JUO e KAMPRATH (1979). Segundo esses autores, o fato de o CuCl 2 extrair mais Al do que o KCl suporta a previsão de que o Al extraído com CuCl 2 é, provavelmente, um dos constituintes mais importantes para controlar o poder tampão de solos ácidos com ph de 4 a 6. Além disso, a extração com CuCl 2 permite estimar o Al associado com a MO não extraído com KCl, mas que reage com o calcário (HARGROVE e THOMAS, 1984). KAMPRATH (1970) verificou que foi necessário o dobro da dose de calcário para neutralizar todo o Al trocável em solos ácidos, sugerindo a existência de outras formas de Al reativo não trocáveis com o KCl, mas que reagem com o calcário e devem tornar-se importantes fontes fitotóxicas de Al. O teor de Al não trocável variou com a aplicação de calcário (Tabela 2), sendo esse efeito independente da forma de aplicação apenas na primeira camada, onde todas elas reduziram esta forma de Al. A redução do Al não trocável já era esperada, uma vez que se obtém a partir dos valores de Al-CuCl 2, os quais também reduziram com a aplicação de calcário. Nas demais camadas, houve diferença entre aplicação de calcário seguido de incorporação (T4) e aquele com três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (T2). PAVAN (1983) incubou 14 solos ácidos com CaCO 3 em quantidades teoricamente necessárias para reduzir a saturação por Al a 60%, 45%, 30%, 15% e 0%, além de duas vezes aquela necessária para reduzi-la a 0%. Observou-se que a neutralização do Al pela calagem foi dependente do teor de MO dos solos, sendo o Al trocável neutralizado rapidamente, enquanto o Al não-trocável foi neutralizado lentamente. A quantidade de Al complexado é dependente do ph (HARGROVE e THOMAS, 1984), e com a elevação do ph ocorre a formação de hidróxidos de alumínio (VANCE et al., 1996). O efeito negativo do aumento do ph do solo sobre os teores de Al não trocável, exceto para a última camada, foi confirmada pelos resultados apresentados na figura 4. Apesar do Al trivalente ter vantagem sobre os cátions divalentes (Ca +2, Mg +2, entre outros) para a formação de complexos com os ligantes orgânicos (VANCE et al., 1996), outra explicação atribuída para a redução do Al não trocável, é o aumento da concentração de Ca oriundo do calcário, que pode deslocar o Al dos complexos orgânicos (MENDONÇA e ROWELL, 1994). Esses mesmos autores observaram redução do Al fraca e fortemente complexada pela MO, na camada superficial do (12 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

339 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage solo (0-8 cm), com a aplicação de calcário, o que foi explicada devido à remoção do Al pelo Ca oriundo do calcário; no entanto, esse Al foi precipitado, pois não se detectou aumento dos teores trocáveis. (13 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

340 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage A porcentagem de Al não trocável representou 98%, 95%, 91% e 89% do Al extraído nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm respectivamente. Sendo o Al não torcável a forma predominante desse cátion, práticas de manejo do solo que favoreçam a decomposição da MO, como o revolvimento do solo, parte do Al complexado pode ser disponibilizado às plantas, sobretudo em condições elevadas de acidez. Com a oxidação da MO, ocorre passagem de formas de Al fortemente complexadas para formas mais reativas, o que pode acarretar aumento na liberação de Al para a solução do solo (MENDONÇA, 1995). Esse mesmo autor, ao promover a oxidação da MO com peróxido de hidrogênio em Latossolo Vermelho-Amarelo textura argilosa e em Latossolo Vermelho-Escuro textura média sob cerrado, observou, em ambos os solos, a liberação de Al para a solução do solo. Apesar da forte interação existente entre o Al e a MO, não foi verificada correlação significativa (P > 0,05) entre eles em nenhuma das camadas estudas, porque a calagem reduziu os teores de Al não trocável (Tabela 2) e não alterou os teores de MO do solo (Figura 1). Destaca-se que os resultados do presente estudo foram obtidos em diferentes condições de acidez, mas no mesmo tipo de solo e sistema de rotação de culturas, que tem influência direta no estoque de carbono orgânico do solo (BAYERr et al., 2004). Provavelmente, a complexação está relacionada ainda com o grau de humificação da MO (GARCIA-RODEJA et al., 2004). FIGUEIREDO e ALMEIDA (1991), em estudo com 26 amostras de solos ácidos do Estado de Santa Catarina, obtiveram correlação significativa e positiva entre os teores de MO e os valores de Al não trocável, o que, segundo os autores, sugere a influência da matéria orgânica na complexação do alumínio do solo. É importante ressaltar que no referido trabalho, foram estudados vários tipos de solo, com teores distintos de MO (25,0 a 280 g kg -1 de MO) em condições semelhantes de acidez (ph H2O entre 3,9 e 5,0), ao contrário dos resultados apresentados neste estudo. (14 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

341 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage Não foi detectado efeito do gesso nos teores de Al-KCl, Al-CuCl 2 ou Al não trocável em nenhuma das profundidades estudadas. Entretanto, deve-se considerar que as determinações foram feitas 55 meses após a aplicação de gesso. Em um período de tempo bem menor após a gessagem (14 meses), CAIRES et al. (1999) verificaram que a aplicação superficial de gesso reduziu o Al trocável nas camadas de 5-10; 20-40; e cm em Latossolo Vermelho distrófico sob SPD. Muitos mecanismos têm sido atribuídos como responsáveis pela redução desta forma de Al com a aplicação de gesso, como a formação do par iônico AlSO 4 +, aumento do ph da solução do solo e complexação do Al pelo fluoreto (Shaimberg et al., 1989). 4. CONCLUSÕES 1. Mesmo em condições de elevada acidez, os teores de Al trocável foram muitos baixos, sendo a forma não trocável a predominante em todas as profundidades avaliadas. 2. A calagem neutralizou o alumínio na forma trocável, e também parte daquele não-trocável. Ao mesmo tempo, essas formas de Al se relacionaram negativamente com o ph do solo. 3. O gesso não alterou os teores de Al trocável ou não trocável do solo aos 55 meses após sua aplicação até a profundidade de 40 cm. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pela concessão de bolsa de mestrado ao primeiro autor, e de produtividade em pesquisa ao segundo e terceiro autores desse artigo. REFERÊNCIAS ALLEONI, L.R.F.; ZAMBROSI, F.C.B.; MOREIRA, S.G.; PROCHNOW, L.I.; PAULETTI, V. Liming and electrochemical attributes of an Oxisol under no tillage. Scientia Agricola, Piracicaba, v.60, p , [ Links ] ALLEONI, L.R.F.; CAMBRI, M.A.; CAIRES, E.F. Atributos químicos de um Latossolo de cerrado sob plantio direto, de acordo com doses e formas de aplicação de calcário. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Viçosa, v.29, p , [ Links ] ALVAREZ, E.; MONTERROSO, C.; FERNÁNDEZ MARCOS, M.L. Aluminium fractionation in Galician (NW Spain) Forest soils as related to vegetation and parent material. Forest Ecology and Management, Wageningen, v.166, p , [ Links ] (15 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

342 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage BAYER, C.; MARTIN-NETO, L.; MIELNICZUK, J.; PAVINATO, A. Armazenamento de carbono em frações lábeis da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho sob plantio direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.7, p , [ Links ] CAIRES, E.F.; CHUERI, W.A.; MADRUGA. E.F.; FIGUEIREDO, A. Alterações de características químicas do solo e resposta da soja ao calcário e gesso aplicados na superfície em sistema de cultivo sem preparo do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.22, p.27-34, [ Links ] CAIRES, E.F.; FONSECA, A.F.; MENDES, J.; CHUEIRI, W.A.; MADRUGA, E.F. Produção de milho, trigo e soja em função das alterações das características químicas do solo pela aplicação de calcário e gesso na superfície, em sistema de plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.23, p , [ Links ] CAIRES, E.F.; KUSMAN, M.T.; BARTH, G.; GARBUIO, F.J. PADILHA, J.M. Alterações químicas do solo e resposta do milho à calagem e aplicação de gesso. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.28, p , [ Links ] CAIRES, E.F.; ALLEONI, L.R.F.; CAMBRI, M.A.; BARTH, G. Surface Application of Lime for Crop Grain Production Under a No-Till System. Agronomy Journal, Madison, v.97, p , [ Links ] CAIRES, E.F.; GARBUIO, F.J.; ALLEONI, L.R.F; CAMBRI, M.A. Calagem superficial e cobertura de aveia preta antecedendo os cultivos de milho e soja em sistema plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.30, p.87-98, [ Links ] CAMBRI, M.A. Calagem e formas de alumínio em três localidades sob sistema de plantio direto f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba. [ Links ] CANCÈS, B.; PONTHIEU, M.; CASTREC-ROUELLE, M.; AUBRY, E.; BENEDETTI, M.F. Metal ions speciations in a soil and its solution: experimental data and model results. Geoderma, Amsterdam, v.113, p , [ Links ] EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. 2.ed. Rio de Janeiro, p. [ Links ] ERNANI, P.R.; GIANELLO, C. Diminuição do alumínio trocável do solo pela incorporação de esterco de bovinos e cama de aviário. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.7, p , [ Links ] FIGUEIREDO. O.A.R.; ALMEIDA, J.A. Quantificação das formas trocáveis e não trocáveis de alumínio em solos ácidos do estado de Santa Catarina. Revista Brasileira de Ciência do (16 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

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344 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage [ Links ] MENDONÇA, E.S.; ROWELL, D.L. Dinâmica do alumínio e de diferentes frações orgânicas de um latossolo argiloso sob cerrado e soja. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.18, p , [ Links ] OATES, K.M.; KAMPRATH, E.J. Soil acidity and limming: II. Evaluation of using aluminium extracted by various chloride salts for determining lime requeriments.soil Science Society of America Journal, Madison, v.47, p , [ Links ] OLIVEIRA, E.L., de; PAVAN, M.A. Control of acidity in no tillage system soybean production. Soil & Tillage Research, Amsterdam, v.38, p.47-57, [ Links ] PAVAN, M.A. Alumínio em solos ácidos do Paraná: relação entre o alumínio não trocável, trocável e solúvel, com o ph, CTC, porcentagem de saturação de Al e matéria orgânica. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.7, p.39-46, [ Links ] PAVAN, M.A.; BLOCH, M.F.; ZEMPULSKI, H.C.; MIYAZAWA, M.; ZOCOLER, D.C. Manual de análise química do solo e controle de qualidade. Londrina: Instituto Agronômico do Paraná, p. (Circular 76) [ Links ] PIONKE, H.B.; COREY, R.B. Relations between acidic aluminum and soil ph, clay, and organic matter. Soil Science Society of America Proceeding, Madison, v.34, p , [ Links ] RAIJ, B. van; ANDRADE, J.C.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A. Análise química para avaliação da fertilidade de solos tropicais. Campinas: Instituto Agronômico, p. [ Links ] SHAIMBERG, I.; SUMNER, M.E.; MILLER, W.P.; FARINA, M.P.W.; PAVAN, M.A. Use of gypsum on soils: a review. AdVANCEs in Soil Science, New York, v.9, p.1-101, 1989 [ Links ] SHIGEMITSU, A. Extraction of active aluminum from acid soils in Japan with different reagents. Geoderma, Amsterdam, v.14, p.63-74, [ Links ] URRUTIA, M.; MACÍAS, F.; GARCÍA-RODEJA, E. Evaluación del CuCl 2 y del LaCl 3 como extractantes de aluminio en suelos ácidos de Galicia. Nova Acta Científica Compostelana (Bioloxía), Santiago de Compostela, v.5, p , [ Links ] VANCE, G.F.; STEVENSON, F.J.; SIKORA, F.J. Environmental chemistry of aluminum-organic complexes. In: SPOSITO, G. (Ed.). The enviromental chemistry of aluminum. 2.ed. Flórida: Lewis Publishers, p [ Links ] (18 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

345 Bragantia - Exchangeable and non-exchangeable contents of aluminum after lime and gypsum application in an Oxisol under no-tillage ZAMBROSI, F.C.B.; ALLEONI, L.R.F.; CAIRES, E.F. Aplicação de gesso agrícola e especiação iônica da solução de Latossolo sob sistema plantio direto. Ciência Rural, Santa Maria, v.37, p , [ Links ] Recebido para publicação em 7 de fevereiro de 2006 e aceito em 24 de novembro de * Autor correspondente. zambrosi@iac.sp.gov.br 1 Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", da Universidade de São Paulo Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil Tel.: ramal 116 Fax: (55 19) ramal 215 editor@iac.sp.gov.br (19 de 19) [23/10/ :04:15 p.m.]

346 Teor de alumínio em Latossolo sob plantio direto 487 TEORES DE ALUMÍNIO TROCÁVEL E NÃO TROCÁVEL APÓS CALAGEM E GESSAGEM EM LATOSSOLO SOB SISTEMA PLANTIO DIRETO ( 1 ) FERNANDO CÉSAR BACHIEGA ZAMBROSI ( 2* ); LUÍS REYNALDO FERRACCIÚ ALLEONI ( 3 ); EDUARDO FÁVERO CAIRES ( 4 ) RESUMO O sistema plantio direto (SPD) contribui para o incremento dos teores de matéria orgânica (MO) no solo, o que pode alterar as relações entre os teores de alumínio (Al) trocável e não trocável, devido à complexação desse cátion. Este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito da calagem e da gessagem nos teores de Al trocável (Al-KCl), Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ) e Al não trocável em amostras de Latossolo Vermelho cultivado há 55 meses no SPD, no município de Ponta Grossa (PR). Na implantação do sistema sobre uma pastagem nativa, entre os meses de julho e outubro de 1998, foram aplicadas 4,5 t ha -1 de calcário em superfície, em única aplicação, ou parceladas em três aplicações anuais de 1,5 t ha -1, ou ainda em uma aplicação, sendo o corretivo incorporado a 20 cm de profundidade. Nas subparcelas, foram aplicadas três doses de gesso: 3, 6 e 9 t ha -1. A calagem reduziu os teores de Al-KCl, Al-CuCl 2 e de Al não trocável, que se relacionaram negativamente com o ph do solo. Mesmo em condições de elevada acidez, os teores de Al trocável foram baixos, predominando no solo o Al não trocável, que representou 98%, 95%, 91% e 89% do Al extraído nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm respectivamente. Não foi detectado efeito do gesso nos teores de nenhuma das formas de Al. Palavras-chave: acidez do solo; calagem superficial; calcário incorporado; gesso; Al-KCl; Al-CuCl 2. ABSTRACT EXCHANGEABLE AND NON-EXCHANGEABLE CONTENTS OF ALUMINUM AFTER LIME ANG GYPSUM APPLICATION IN AN OXISOL UNDER NO-TILL SYSTEM No-tillage (NT) system contributes for the increase of soil organic matter (OM) contents, changing the ratio between exchangeable and non-exchangeable Al due to cation complexation. This study was carried out to evaluate the effect of lime and gypsum application in the contents of exchangeable aluminum (Al-KCl), exchangeable + non-exchangeable aluminum (Al-CuCl 2 ), and non-exchangeable Al from samples of a dystrophic clayey Rhodic Hapludox under NT for 55 months, in Ponta Grossa - PR. The NT system was implemented on a native pasture between July and October of Three methods of lime application were evaluated: a single application of 4.5 t ha -1, either incorporated down to 20 cm or surface applied, and 1.5 t ha -1 applied in each of three years. In the subplots, 3, 6 or 9 t ha -1 of gypsum were applied. The liming decreased contents of Al-KCl, Al-CuCl 2 and non-exchangeable Al. Both Al forms related negatively with soil ph. Even with large soil acidity, exchangeable Al contents were low, and non-exchangeable Al was the predominant form, representing 98, 95, 91, and 89 % of total Al, at ; ; , and m, respectively. Gypsum application did not affected Al-KCl, Al-CuCl 2 and non-exchangeable contents. Key words: soil acidity; surface liming; lime incorporation; gypsum; Al-KCl; Al-CuCl 2. ( 1 ) Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo. Recebido para publicação em 7 de fevereiro de 2006 e aceito em 24 de novembro de zambrosi@iac.sp.gov.br (*) Autor correspondente. ( 2 ) Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Solos e Recursos Ambientais, IAC, Caixa Postal 28, Campinas (SP). ( 3 ) Departamento de Ciência do Solo, ESALQ/USP, Caixa Postal 9, Piracicaba (SP). ( 4 ) Departamento de Ciência do Solo e Engenharia Agrícola, UEPG, Av. Carlos Cavalcanti, 4748, Ponta Grossa (PR). Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

347 488 FCB. Zambrosi et al. 1. INTRODUÇÃO A interação entre o alumínio (Al) e a matéria orgânica (MO) é uma das reações que mais influencia as propriedades dos solos ácidos (URRUTIA et al., 1995). A fração orgânica do solo possui a capacidade de complexar cátions, dentre eles o Al (VANCE et al., 1996). Desse modo, no sistema plantio direto (SPD), devido aos maiores teores de MO do que no sistema convencional de cultivo com preparo do solo (LOVATO et al., 2004), a quantidade de Al complexado (Al-MO) torna-se de acentuada importância, como constatado por CAMBRI (2004) para amostras de solos cultivados sob SPD de diferentes localidades brasileiras, em que o Al-MO predominou sobre a forma trocável (Al +3 ). Na fase sólida do solo, a distribuição entre formas de Al trocável e Al não trocável, a qual inclui o Al-MO, é obtida com o emprego de diferentes extratores (PIONKE e COREY, 1967). O teor de Al trocável é extraído com solução de KCl 1mol L -1, que corresponde à fração adsorvida por forças eletrostáticas, formando complexos de esfera externa (JARDINE e ZELAZNY, 1996). Para a extração do Al-MO pode ser empregada a solução de CuCl 2 0,5 mol L -1, com maior poder de extração do que o KCl (MENDONÇA e ROWELL, 1994), ou outros extratores como o pirofosfato de sódio (ÁLVAREZ et al., 2002). Contudo, a extração com esse último superestima o Al ligado à MO (GARCÍA-RODEJA et al., 2004), e o CuCl 2 tem sido proposto como o melhor extrator para estimativa do Al orgânico (KAISER e ZECH, 1996). O CuCl 2 extrai o Al ligado à MO em complexos de baixa à média estabilidade (URRUTIA et al., 1995), sendo denominado de Al não trocável potencialmente reativo (JUO e KAMPRATH, 1979). Toda forma de Al capaz de doar prótons em um meio com ph menor do que 7,0 é denominada de Al reativo, e a extração com CuCl 2 dá uma rápida e simples estimativa do reservatório de Al potencialmente reativo em solos fortemente ácidos (SHIGEMITSU, 1975). A diferença entre os teores de Al extraídos em KCl e em CuCl 2 é utilizada para estimar o Al-MO (JUO e KAMPRATH, 1979; URRUTIA et al., 1995). Entretanto, a extração com CuCl 2 não extrai apenas a forma de Al ligado à fração orgânica do solo (HARGROVE e THOMAS, 1981; OATES e KAMPRATH, 1983). Deste modo, tem se optado por adotar o termo Al não trocável para o teor do elemento obtido pela diferença entre os teores de Al extraídos em CuCl 2 e em KCl (FIGUEIREDO e ALMEIDA, 1991). A participação relativa da forma Al-MO na extração com CuCl 2 depende da mineralogia do solo e da profundidade em que a amostra de terra foi coletada (JUO e KAMPRATH, 1979). Segundo esses autores, a diferença entre o Al- CuCl 2 e o Al-KCl nas camadas superficiais do solo (horizonte A) é dada pelos complexos orgânicos de Al, enquanto para o subsolo (horizonte B), tal diferença é atribuída ao polímero de Al-OH bem como às formas metaestáveis de hidóxidos de Al. O efeito negativo da acidez do solo e da toxidez por Al na produção agrícola não tem sido observado na maior parte dos solos cultivados no SPD, e a ausência de resposta das culturas à calagem, nesse caso, tem sido comum (CAIRES et al., 1998, 1999, 2005, 2006; ALLEONI et al., 2003, 2005). A menor toxicidade do Al encontrada no SPD está associada com a complexação do elemento pela MO, que promove a remoção do Al da solução do solo (HARGROVE e THOMAS, 1981), e a formação de complexos com o carbono orgânico dissolvido (ZAMBROSI et al., 2007), pois a biodisponibilidade e o potencial tóxico dos elementos no ambiente dependem de sua especiação na solução do solo (CANCÈS et al., 2003). Como conseqüência, as doses de corretivo da acidez têm diminuído no SPD, chegando a ocorrer até mesmo suspensão de sua aplicação em algumas áreas cultivadas. No entanto, a acidificação, o revolvimento do solo e a decomposição de MO podem favorecer a alteração da forma não trocável do Al para formas mais disponíveis às plantas. Essa possibilidade justifica os estudos para melhor conhecimento da relação entre o Al trocável e o não-trocável, bem como a variação perante as práticas de manejo do solo, como a calagem e a gessagem. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar os teores de Al extraído com KCl (Al-KCl), extraído com CuCl 2 (Al-CuCl 2 ), e o Al não trocável em função de formas de aplicação de calcário e doses de gesso em Latossolo cultivado sob SPD. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizadas amostras de um experimento de campo instalado em 1998 em uma pastagem nativa no município de Ponta Grossa (PR), localizado a 25 o 06 S e 59 o 09 W. Os resultados da análise química, obtidos segundo métodos citados em PAVAN et al. (1992) e granulométricas, segundo métodos da EMBRAPA (1997), do Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa, antes da instalação do experimento, estão na tabela 1. O delineamento experimental empregado foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e três repetições. Nas parcelas, foram testados quatro tratamentos de calcário dolomítico com 89% de PRNT, definidos de acordo com a necessidade de calagem para elevação da saturação por bases do solo a 70%, na camada de 0-20 cm: (a) testemunha - sem calcário (T1); (b) 4,5 t ha -1 na superfície (T2); (c) três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (T3); e (d) 4,5 t ha -1 incorporadas a 0,2 m (T4). Nas subparcelas, foram Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

348 Teor de alumínio em Latossolo sob plantio direto 489 aplicadas 3, 6 e 9 t ha -1 de gesso em superfície, e houve mais um tratamento que não recebeu gesso. As aplicações de calcário dolomítico e de gesso agrícola foram realizadas em julho e em outubro de 1998 respectivamente. O calcário, quando incorporado, foi aplicado em duas etapas consecutivas. A primeira constou de aplicação manual de metade da dose, antes da aração com arado de discos, a 20 cm de profundidade. Na segunda etapa, foi aplicado o restante do calcário, manualmente, após a aração e imediatamente antes da gradagem com grade niveladora. No tratamento com parcelamento anual de calcário na superfície, a segunda aplicação foi em maio de 1999, e a terceira em maio de Amostras de terra foram coletadas logo após a colheita da soja, em maio de 2003, retirando-se, com trado, 12 subamostras por subparcela para compor uma amostra composta das camadas de 0-5; 5-10; cm, e cinco subamostras para a camada de cm. Desde a instalação do experimento até a coleta do solo foram desenvolvidas as seguintes culturas: soja (1998/1999), cevada (inverno/1999), soja (1999/2000), trigo (inverno/ 2000), soja (2000/2001), milho (2001/2002) e soja (2002/2003). A adubação na semeadura da soja foi de 75 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O, no primeiro cultivo, e 60 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O, nos outros três cultivos. Em cada cultivo de soja também foram aplicados 15 kg ha -1 de S. A cevada recebeu fertilizantes nas doses de 75 kg ha -1 de N e 92 kg ha -1 de P 2 O 5. O trigo recebeu 130 kg ha -1 de N, 66 kg ha -1 de P 2 O 5 e de K 2 O. A adubação utilizada para o milho foi de 78 kg ha -1 de N, 120 kg ha -1 P 2 O 5 e 90 kg ha -1 K 2 O. Após a coleta, as amostras foram imediatamente secas ao ar, destorroadas e passadas em peneira de malha de 2 mm de diâmetro, acondicionadas em recipientes plásticos e armazenadas à sombra e temperatura ambiente até a realização das análises. Determinaram-se os teores de matéria orgânica (MO) e os valores de ph em CaCl 2 0,01 mol L -1, segundo os métodos descritos em RAIJ et al. (2001). A partir das amostras coletadas e armazenadas, procederam-se as extrações para quantificação do Al trocável (Al-KCl), e do Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ). Para tal, foram pesados 2 g de solo para cada extração e acondicionados em tubos distintos de centrífuga com 60 ml de capacidade. Na seqüência foram adicionados 20 ml KCl 1 mol L -1 ou 20 ml de CuCl 2 0,5 mol L -1, seguindose com agitação em mesa horizontal a 150 rpm durante uma hora. Posteriormente, a suspensão foi centrifugada a 1500 rpm, durante 30 minutos. O Al obtido na extração com KCl foi titulado com NaOH 0,025 mol L -1, enquanto o Al extraído em CuCl 2 foi determinado no ICP-OES. A diferença entre os teores de Al extraídos com cloreto de cobre e de potássio (Al- CuCl 2 Al-KCl) correspondeu ao Al não trocável (FIGUEIREDO e ALMEIDA, 1991). Tabela 1. Resultados de análises químicas e granulométricas em diferentes profundidades do Latossolo, antes da instalação do experimento. Profundidade ph CaCl 2 0,01 mol L -1 H + Al Al +3 Ca +2 Mg +2 K + P (Mehlich) C orgânico V ( 1 ) m ( 2 ) Areia Silte Argila cm mmolc dm -3 mg dm -3 g dm -3 % g kg ,6 77, ,6 0, ,2 97, ,2 0, ,2 83, ,5 0, ,2 72, ,5 0, ( 1 ) Saturação por bases. ( 2 ) Saturação por alumínio. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

349 490 FCB. Zambrosi et al. As variáveis foram submetidas à análise de variância seguindo o modelo em parcelas subdivididas. Como o efeito do gesso e da interação entre os tratamentos de calagem e gesso não foi significativo, as formas de aplicação de calcário foram comparadas pelo teste de Duncan a 5%, e consideraram-se as doses de gesso nas subparcelas como repetições dos tratamentos de calcário, totalizando 12 repetições. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A aplicação de calcário aumentou o ph do solo até 40 cm de profundidade (Tabela 2). A calagem na superfície, com ou sem parcelamento da dose, proporcionou maior correção da acidez ativa na camada superficial do solo (0-5 cm) do que quando o calcário foi incorporado. No entanto, a incorporação do calcário foi mais eficiente do que a calagem superficial na correção da acidez ativa nas profundidades de 5-10 cm e de cm. Maiores detalhes da correção da acidez do solo para este mesmo local são encontrados em CAIRES et al. (2004). Os teores de MO diminuíram ao longo do perfil do solo (Figura 1), mas não foram afetados pelos tratamentos em nenhuma das profundidades estudadas. Um dos efeitos da calagem e da incorporação de resíduos vegetais é a elevação da atividade biológica no solo, atribuída ao aumento do ph e à disponibilidade de nutrientes e de substratos orgânicos, com conseqüente aumento da taxa de decomposição da MO nativa ou adicionada (MENDONÇA e ROWELL, 1994). Esses efeitos não foram constatados no presente estudo devido ao tempo transcorrido desde a instalação do experimento até a coleta das amostras, que totalizou 58 meses. Entretanto, em um tempo bem menor (14 meses), ALLEONI et al. (2003) constataram redução do estoque MO do solo em área de SPD no Estado do Paraná, com maiores diferenças entre o tratamento testemunha e aquele com incorporação do calcário. Tabela 2. Valores de ph e teores de Al trocável (Al-KCl), Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ) e Al não trocável, em várias profundidades de um Latossolo sob sistema plantio direto, em função das formas de aplicação do calcário Profundidade Tratamento ph CaCl 2 Al-KCl Al-CuCl 2 Al não trocável cm mmol c kg T1 4,6 c 1,4 38,7 a 37,3 a T2 5,9 a nd* 19,2 b 19,2 b T3 5,9 a nd 18,7 b 18,7 b T4 5,3 b nd 21,7 b 21,7 b 5-10 T1 4,3 c 4,7 a 41,6 a 36,9 a T2 4,7 b 1,1 b 35,4 ab 34,3 a T3 4,9 b 1,0 b 32,9 bc 31,9 ab T4 5,1 a 0,4 c 26,3 c 25,9 b T1 4,2 c 6,6 a 49,1 a 42,5 a T2 4,3 b 4,2 b 42,1 b 37,9 ab T3 4,3 b 4,8 b 37,3 b 32,5 bc T4 4,8 a 1,1 c 30,1 c 29,0 c T1 4,2 b 6,0 a 43,6 a 37,6 a T2 4,4 a 3,8 b 41,2 a 37,4 a T3 4,4 a 3,6 b 38,7 a 35,1 ab T4 4,4 a 2,9 b 32,4 b 29,5 b Tratamentos de calcário - T1: Testemunha; T2: 4,5 t ha -1 parcelada em três aplicações anuais de 1,5 t ha -1 em superfície; T3: 4,5 t ha -1 em uma única aplicação em superfície; T4: 4,5 t ha -1 em uma única aplicação com incorporação a 0,2 m de profundidade. Médias seguidas pela mesma letra não diferem dentro de cada profundidade a 5% pelo teste de Duncan. * não detectado. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

350 Teor de alumínio em Latossolo sob plantio direto MO (g kg -1 ) cm 5 6 y = 4965,40e -1.85x ; R 2 = 0.77**** Profundidade (cm) cm 35 6 y = ,42e -2,95x ; R 2 = 0,97**** Figura 1. Distribuição dos teores de matéria orgânica (MO) do solo ao longo do perfil de um Latossolo sob SPD. As barras horizontais indicam o erro-padrão da média. 4 O teor de Al-KCl foi reduzido pela calagem ao longo de todo o perfil de solo estudado (Tabela 2). Com o aumento do ph após a aplicação do corretivo, ocorre a precipitação Al +3 na forma de Al(OH) 3 (KINRAIDE, 1991). O efeito do aumento do ph na redução dos teores de Al +3 foi confirmado pelas relações negativas entre ambos em todas as profundidades estudadas (Figura 2). Nos tratamentos com calcário, não foi encontrado Al +3 na camada de 0-5 cm, devido ao ph mais elevado e possivelmente pelos altos teores de MO (Figura 1), que atuou na complexação do Al (MENDONÇA, 1995). A ação da MO em reduzir o Al +3 por complexação já foi demonstrado por ERNANI e GIANELLO (1983), em um experimento com aplicação de esterco bovino, cama de frango e cama de galinha, como alternativa de adubação de culturas em Litólico distrófico. Diferenças entre as formas de calagem nos teores de Al +3 foram detectadas nas camadas de 5-10 cm e cm (Tabela 2), com maior redução do Al 3+ após incorporação do calcário em relação à sua aplicação na superfície, tanto de forma parcelada como de uma única vez. Na profundidade de cm, a redução do Al +3 não dependeu da forma de aplicação do calcário, revelando que a incorporação mecânica do calcário não foi necessária para a redução do Al trocável nessa camada, após 58 meses da aplicação. Redução dessa forma de Al até 40 cm de profundidade também foi observada por OLIVEIRA e PAVAN (1996), aos 32 meses após a calagem superficial. KAMINSKI et al. (2005) avaliaram a aplicação superficial e incorporada de calcário (uma aração e duas gradagens), nas doses de 2,0; 8,5 e 17,0 t ha -1 e verificaram que na dose mais alta houve equivalência entre as formas de aplicação até 7,5 cm. Entretanto, em profundidades maiores (até 15 cm), a saturação por Al somente manteve-se baixa quando o calcário foi incorporado. Al-KCl (mmolc kg -1 ) cm y = ,77e -2,88x ; R 2 = 0,93**** cm y = ,45 e -2,58x ; R 2 = 0,91**** 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 ph CaCl 2 0,01 mol L -1 Figura 2. Relações entre o ph do solo e o Al trocável (Al-KCl) em amostras coletadas em diferentes profundidades de um Latossolo sob sistema plantio direto. ****Significativo a 0,01%. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

351 492 FCB. Zambrosi et al. A calagem superficial reduziu os teores de Al-CuCl 2 até 20 cm de profundidade, exceto na camada de 5-10 cm para o T2 - três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (Tabela 2). Nessa mesma camada, os tratamentos T2 e T3-4,5 t ha -1 na superfície - não diferiram, e somente o primeiro diferiu do tratamento com calagem incorporada. Na profundidade de 0-5 cm, não houve efeito das formas de aplicação do calcário, enquanto de cm a calagem incorporada diferiu da superficial, conferindo maior redução aos teores de Al-CuCl 2. Na camada mais profunda (20-40 cm), somente a calagem com incorporação reduziu os teores de Al-CuCl 2. FIGUEIREDO e ALMEIDA (1991), trabalhando com 26 amostras de solos ácidos do Estado de Santa Catarina, também observaram que os teores de Al extraídos com CuCl 2 foram reduzidos com a aplicação de calcário. Entretanto, concluiu-se que o emprego da solução de CuCl 2 não constitui método adequado para avaliar o Al precipitado pela calagem, porque o ph baixo dessa solução (ph 3,3) diminui o ph da mistura solo/ solução, podendo redissolver o Al já precipitado. Nesse mesmo trabalho, os autores constataram correlação negativa entre o Al-CuCl 2 e o ph do solo, o que coincide com os resultados verificados no presente estudo (Figura 3). Ressalta-se que o Al reativo estimado pela extração com CuCl 2 decresce com o aumento do ph do solo. Em todos os tratamentos e profundidades, a quantidade de Al-CuCl 2 foi maior do que aquela extraída com KCl. Na média dos tratamentos, a extração feita com Al-CuCl 2 foi de 70, 36, 14 e 10 vezes maior do que a com Al-KCl, respectivamente, nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm. A diferença entre os teores de Al-CuCl 2 e Al-KCl diminuiu com o aumento da profundidade, o que pode ser atribuído à queda dos teores de MO (Figura 1) e ao aumento do Al-KCl, esse último favorecido pela redução dos valores médios de ph ao longo das profundidades (Tabela 2). Maiores valores de Al extraídos com CuCl 2 do que com KCl também foram obtidos em vários solos ácidos americanos por JUO e KAMPRATH (1979). Segundo esses autores, o fato de o CuCl 2 extrair mais Al do que o KCl suporta a previsão de que o Al extraído com CuCl 2 é, provavelmente, um dos constituintes mais importantes para controlar o poder tampão de solos ácidos com ph de 4 a 6. Além disso, a extração com CuCl 2 permite estimar o Al associado com a MO não extraído com KCl, mas que reage com o calcário (HARGROVE e THOMAS, 1984). KAMPRATH (1970) verificou que foi necessário o dobro da dose de calcário para neutralizar todo o Al trocável em solos ácidos, sugerindo a existência de outras formas de Al reativo não trocáveis com o KCl, mas que reagem com o calcário e devem tornar-se importantes fontes fitotóxicas de Al. Al-CuCl2 (mmolc kg cm y = 527,92 e -0,58x ; R 2 = 0,83**** 5-10 cm y = 335,89e -0,49x ; R 2 = 0,65**** cm y = 1385,56 e -0,81x ; R 2 = 0,59*** cm y = -27,35x + 158,32; R 2 = 0,26* 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 ph CaCl 2 0,01 mol L -1 Figura 3. Relações entre o ph do solo e o Al trocável + não trocável (Al-CuCl 2 ) em amostras coletadas em diferentes profundidades de um Latossolo sob sistema plantio direto. *; *** Significativo a 5% e a 0,1%, respectivamente. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

352 Teor de alumínio em Latossolo sob plantio direto 493 O teor de Al não trocável variou com a aplicação de calcário (Tabela 2), sendo esse efeito independente da forma de aplicação apenas na primeira camada, onde todas elas reduziram esta forma de Al. A redução do Al não trocável já era esperada, uma vez que se obtém a partir dos valores de Al-CuCl 2, os quais também reduziram com a aplicação de calcário. Nas demais camadas, houve diferença entre aplicação de calcário seguido de incorporação (T4) e aquele com três aplicações de 1,5 t ha -1 anualmente na superfície (T2). PAVAN (1983) incubou 14 solos ácidos com CaCO 3 em quantidades teoricamente necessárias para reduzir a saturação por Al a 60%, 45%, 30%, 15% e 0%, além de duas vezes aquela necessária para reduzi-la a 0%. Observou-se que a neutralização do Al pela calagem foi dependente do teor de MO dos solos, sendo o Al trocável neutralizado rapidamente, enquanto o Al não-trocável foi neutralizado lentamente. A quantidade de Al complexado é dependente do ph (HARGROVE e THOMAS, 1984), e com a elevação do ph ocorre a formação de hidróxidos de alumínio (VANCE et al., 1996). O efeito negativo do aumento do ph do solo sobre os teores de Al não trocável, exceto para a última camada, foi confirmada pelos resultados apresentados na figura 4. Apesar do Al trivalente ter vantagem sobre os cátions divalentes (Ca +2, Mg +2, entre outros) para a formação de complexos com os ligantes orgânicos (VANCE et al., 1996), outra explicação atribuída para a redução do Al não trocável, é o aumento da concentração de Ca oriundo do calcário, que pode deslocar o Al dos complexos orgânicos (MENDONÇA e ROWELL, 1994). Esses mesmos autores observaram redução do Al fraca e fortemente complexada pela MO, na camada superficial do solo (0-8 cm), com a aplicação de calcário, o que foi explicada devido à remoção do Al pelo Ca oriundo do calcário; no entanto, esse Al foi precipitado, pois não se detectou aumento dos teores trocáveis. A porcentagem de Al não trocável representou 98%, 95%, 91% e 89% do Al extraído nas profundidades de 0-5, 5-10, e cm respectivamente. Sendo o Al não torcável a forma predominante desse cátion, práticas de manejo do solo que favoreçam a decomposição da MO, como o revolvimento do solo, parte do Al complexado pode ser disponibilizado às plantas, sobretudo em condições elevadas de acidez. Com a oxidação da MO, ocorre passagem de formas de Al fortemente complexadas para formas mais reativas, o que pode acarretar aumento na liberação de Al para a solução do solo (MENDONÇA, 1995). Esse mesmo autor, ao promover a oxidação da MO com peróxido de hidrogênio em Latossolo Vermelho-Amarelo textura argilosa e em Latossolo Vermelho-Escuro textura média sob cerrado, observou, em ambos os solos, a liberação de Al para a solução do solo. Al não trocável (mmolc kg -1 ) cm y = 459,86 e -0,56x ; R 2 = 0,81**** 5-10 cm y = 178,06 e -0,36x ; R 2 = 0,45** cm y = 536,45e -0.62x ; R 2 = 0,44** y = y cm 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 ph CaCl 2 0,01 mol L -1 Figura 4. Relações entre o ph do solo e o Al não trocável do solo em amostras coletadas em diferentes profundidades de um Latossolo sob sistema plantio direto. **; *** Significativo a 1% e a 0,1% respectivamente. ns: não significativo. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

353 494 FCB. Zambrosi et al. Apesar da forte interação existente entre o Al e a MO, não foi verificada correlação significativa (P > 0,05) entre eles em nenhuma das camadas estudas, porque a calagem reduziu os teores de Al não trocável (Tabela 2) e não alterou os teores de MO do solo (Figura 1). Destaca-se que os resultados do presente estudo foram obtidos em diferentes condições de acidez, mas no mesmo tipo de solo e sistema de rotação de culturas, que tem influência direta no estoque de carbono orgânico do solo (BAYER et al., 2004). Provavelmente, a complexação está relacionada ainda com o grau de humificação da MO (GARCIA-RODEJA et al., 2004). FIGUEIREDO e ALMEIDA (1991), em estudo com 26 amostras de solos ácidos do Estado de Santa Catarina, obtiveram correlação significativa e positiva entre os teores de MO e os valores de Al não trocável, o que, segundo os autores, sugere a influência da matéria orgânica na complexação do alumínio do solo. É importante ressaltar que no referido trabalho, foram estudados vários tipos de solo, com teores distintos de MO (25,0 a 280 g kg -1 de MO) em condições semelhantes de acidez (ph H2O entre 3,9 e 5,0), ao contrário dos resultados apresentados neste estudo. Não foi detectado efeito do gesso nos teores de Al-KCl, Al-CuCl 2 ou Al não trocável em nenhuma das profundidades estudadas. Entretanto, deve-se considerar que as determinações foram feitas 55 meses após a aplicação de gesso. Em um período de tempo bem menor após a gessagem (14 meses), CAIRES et al. (1999) verificaram que a aplicação superficial de gesso reduziu o Al trocável nas camadas de 5-10; 20-40; e cm em Latossolo Vermelho distrófico sob SPD. Muitos mecanismos têm sido atribuídos como responsáveis pela redução desta forma de Al com a aplicação de gesso, como a formação do par iônico AlSO 4 +, aumento do ph da solução do solo e complexação do Al pelo fluoreto (SHAIMBERG et al., 1989). 4. CONCLUSÕES 1. Mesmo em condições de elevada acidez, os teores de Al trocável foram muitos baixos, sendo a forma não trocável a predominante em todas as profundidades avaliadas. 2. A calagem neutralizou o alumínio na forma trocável, e também parte daquele não-trocável. Ao mesmo tempo, essas formas de Al se relacionaram negativamente com o ph do solo. 3. O gesso não alterou os teores de Al trocável ou não trocável do solo aos 55 meses após sua aplicação até a profundidade de 40 cm. AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pela concessão de bolsa de mestrado ao primeiro autor, e de produtividade em pesquisa ao segundo e terceiro autores desse artigo. REFERÊNCIAS ALLEONI, L.R.F.; ZAMBROSI, F.C.B.; MOREIRA, S.G.; PROCHNOW, L.I.; PAULETTI, V. Liming and electrochemical attributes of an Oxisol under no tillage. Scientia Agricola, Piracicaba, v.60, p , ALLEONI, L.R.F.; CAMBRI, M.A.; CAIRES, E.F. Atributos químicos de um Latossolo de cerrado sob plantio direto, de acordo com doses e formas de aplicação de calcário. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Viçosa, v.29, p , ALVAREZ, E.; MONTERROSO, C.; FERNÁNDEZ MARCOS, M.L. Aluminium fractionation in Galician (NW Spain) Forest soils as related to vegetation and parent material. Forest Ecology and Management, Wageningen, v.166, p , BAYER, C.; MARTIN-NETO, L.; MIELNICZUK, J.; PAVINATO, A. Armazenamento de carbono em frações lábeis da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho sob plantio direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.7, p , CAIRES, E.F.; CHUERI, W.A.; MADRUGA. E.F.; FIGUEIREDO, A. Alterações de características químicas do solo e resposta da soja ao calcário e gesso aplicados na superfície em sistema de cultivo sem preparo do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.22, p.27-34, CAIRES, E.F.; FONSECA, A.F.; MENDES, J.; CHUEIRI, W.A.; MADRUGA, E.F. Produção de milho, trigo e soja em função das alterações das características químicas do solo pela aplicação de calcário e gesso na superfície, em sistema de plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.23, p , CAIRES, E.F.; KUSMAN, M.T.; BARTH, G.; GARBUIO, F.J. PADILHA, J.M. Alterações químicas do solo e resposta do milho à calagem e aplicação de gesso. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.28, p , CAIRES, E.F.; ALLEONI, L.R.F.; CAMBRI, M.A.; BARTH, G. Surface Application of Lime for Crop Grain Production Under a No-Till System. Agronomy Journal, Madison, v.97, p , CAIRES, E.F.; GARBUIO, F.J.; ALLEONI, L.R.F; CAMBRI, M.A. Calagem superficial e cobertura de aveia preta antecedendo os cultivos de milho e soja em sistema plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.30, p.87-98, CAMBRI, M.A. Calagem e formas de alumínio em três localidades sob sistema de plantio direto f. Tese (Doutorado em Agronomia) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

354 Teor de alumínio em Latossolo sob plantio direto 495 CANCÈS, B.; PONTHIEU, M.; CASTREC-ROUELLE, M.; AUBRY, E.; BENEDETTI, M.F. Metal ions speciations in a soil and its solution: experimental data and model results. Geoderma, Amsterdam, v.113, p , EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. 2.ed. Rio de Janeiro, p. ERNANI, P.R.; GIANELLO, C. Diminuição do alumínio trocável do solo pela incorporação de esterco de bovinos e cama de aviário. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.7, p , FIGUEIREDO. O.A.R.; ALMEIDA, J.A. Quantificação das formas trocáveis e não trocáveis de alumínio em solos ácidos do estado de Santa Catarina. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.15, p , GARCÍA-RODEJA, E.; NÓVOA, J.C.; PONTEVEDRA, X.; MARTÍNEZ-CORTÍZES, A.; BUURMAN, P. Aluminium fractionation of European volcanic soils by selective dissolution techniques. Catena, Amsterdam, v.56, p , HARGROVE, W.L.; THOMAS, G.W. Extraction of aluminum from aluminum-organic matter complexes. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 45, p , HARGROVE, W.L.; THOMAS, G.W. Extraction of aluminum from aluminum-organic matter in relation to titratable acidity. Soil Science Society of America Journal, Madison, v.48, p , JARDINE, P.M.; ZELAZNY, L.W.. Environmental chemistry of aluminum-organic complexes. In: SPOSITO, G. (Ed) The enviromental chemistry of aluminum. 2.ed. Flórida: Lewis Publishers, p JUO. A.S.R.; KAMPRATH, E.J. Copper chloride as na extractant for estimating the potencially reactive aluminum pool in acid soils. Soil Science Society of America Journal, Madison, v.43, p.35-38, KAISER, K., ZECH, W. Defects in estimation of aluminum in humus complexes of podzolic soils by pyrophosphate extraction. Soil Science, Madison, v.161, p , KAMINSKI, J.; RHEINHEIMER, S.D.; GATIBONI, C.L.; BRUNETTO, G.; SILVA, L.S. Eficiência da calagem superficial e incorporada precedendo o sistema plantio direto em um Argissolo sob pastagem natural. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.29, p , KAMPRATH, E.J. Exchangeable Al as a criteria for liming leached mineral soils. Soil Science Society of America Proceeding, Madison, v.34, p , KINRAID, T.B. Identity of the rhizotoxic aluminum species. Plant Soil, The Hague, v.134, p , MENDONÇA, E.S. Oxidação da matéria orgânica e sua relação com diferentes formas de alumínio de Latossolos. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.19, p.25-30, MENDONÇA, E.S.; ROWELL, D.L. Dinâmica do alumínio e de diferentes frações orgânicas de um latossolo argiloso sob cerrado e soja. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.18, p , OATES, K.M.; KAMPRATH, E.J. Soil acidity and limming: II. Evaluation of using aluminium extracted by various chloride salts for determining lime requeriments. Soil Science Society of America Journal, Madison, v.47, p , OLIVEIRA, E.L., de; PAVAN, M.A. Control of acidity in no tillage system soybean production. Soil & Tillage Research, Amsterdam, v.38, p.47-57, PAVAN, M.A. Alumínio em solos ácidos do Paraná: relação entre o alumínio não trocável, trocável e solúvel, com o ph, CTC, porcentagem de saturação de Al e matéria orgânica. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.7, p.39-46, PAVAN, M.A.; BLOCH, M.F.; ZEMPULSKI, H.C.; MIYAZAWA, M.; ZOCOLER, D.C. Manual de análise química do solo e controle de qualidade. Londrina: Instituto Agronômico do Paraná, p. (Circular 76) PIONKE, H.B.; COREY, R.B. Relations between acidic aluminum and soil ph, clay, and organic matter. Soil Science Society of America Proceeding, Madison, v.34, p , RAIJ, B. van; ANDRADE, J.C.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A. Análise química para avaliação da fertilidade de solos tropicais. Campinas: Instituto Agronômico, p. SHAIMBERG, I.; SUMNER, M.E.; MILLER, W.P.; FARINA, M.P.W.; PAVAN, M.A. Use of gypsum on soils: a review. Advances in Soil Science, New York, v.9, p.1-101, 1989 SHIGEMITSU, A. Extraction of active aluminum from acid soils in Japan with different reagents. Geoderma, Amsterdam, v.14, p.63-74, URRUTIA, M.; MACÍAS, F.; GARCÍA-RODEJA, E. Evaluación del CuCl 2 y del LaCl 3 como extractantes de aluminio en suelos ácidos de Galicia. Nova Acta Científica Compostelana (Bioloxía), Santiago de Compostela, v.5, p , VANCE, G.F.; STEVENSON, F.J.; SIKORA, F.J. Environmental chemistry of aluminum-organic complexes. In: SPOSITO, G. (Ed.). The enviromental chemistry of aluminum. 2.ed. Flórida: Lewis Publishers, p ZAMBROSI, F.C.B.; ALLEONI, L.R.F.; CAIRES, E.F. Aplicação de gesso agrícola e especiação iônica da solução de Latossolo sob sistema plantio direto. Ciência Rural, Santa Maria, v.37, p , LOVATO, T.; MIELNICZUK, J.; BAYER, C.; VEZZANI, F. Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.28, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

355 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS (1 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

356 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé cultivado em solo salino no Estado de Pernanbuco, Brasil Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Ana Dolores Santiago De Freitas I, * ; Carolina Lucena Vieira I ; Carolina Etiene De Rosália e Silva Santos I ; Newton Pereira Stamford I ; Maria Do Carmo Catanho Pereira De Lyra II I Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), Departamento de Agronomia, Laboratório de Microbiologia do Solo, Rua Dom Manoel de Medeiros s/n.º, Dois Irmãos, Recife (PE), Brasil. ana.freitas@depa.ufrpe.br II Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária Laboratório de Genoma - IPA, Av. General San Martin, 1371, Bonji, Recife (PE). mccatanho@ipa.br RESUMO Pesquisas sobre a biodiversidade microbiológica de solos salinos envolvem a busca por genótipos tolerantes a esse tipo de estresse ambiental. Dados genotípicos correlacionados às características morfológicas, fisiológicas e bioquímicas de bactérias fornecem informações importantes para sua identificação e agrupamento. Este trabalho objetivou caracterizar rizóbios provenientes de solos salinos, do Agreste e Sertão de Pernambuco, utilizando jacatupé (Pachyrhizus erosus L. Urban) como planta-isca. Os testes foram efetuados em meio YMA e as características culturais observadas em 24 isolados foram as seguintes: mudança de ph, tempo de crescimento, transparência, forma, borda, produção de exopolissacarídeo das colônias e resistência à salinidade. Os testes moleculares utilizando análise por PCR (reação em cadeia da polimerase) por meio de seqüências repetitivas de DNA amplificadas com o primer BOX envolveram 13 isolados. Os resultados revelaram alta diversidade fenotípica e genotípica entre os isolados nativos. As características culturais e genéticas desses isolados foram comparados com 19 estirpes de referência. Os isolados NFB746 e NFB747 tiveram alta (2 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

357 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil semelhança entre si e também com as estirpes Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) e Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521). O isolado NFB742, possivelmente, era da mesma espécie de M. ciceri (BR521). Com relação ao isolado NFB741, a semelhança com as bactérias Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016) e Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) foi de 87%. Os demais isolados, praticamente, formaram grupos independentes quando comparados com as estirpes de referência. Os resultados foram de grande relevância para diagnosticar novas espécies de rizóbios nativos altamente tolerantes a estresses ambientais. Palavras-chave: fixação biológica do N 2, marcador genético, características culturais e genéticas. ABSTRACT Investigation on microbiological biodiversity in the saline soils involves searching for tolerant genotypes to this type of emvironmental stress. Genotypic data associated to morphologic, physiological and biochemical characteristics of bacteria provide important information regarding its identification and clusters. The objective of this work was to characterize indigenous rhizobial strains of saline soils in the Wasteland and Hinterland of Pernambuco State, using yam bean (Pachyrhizus erosus L. Urban) as plant-tramp. Assays had been performed in YMA media and the observed cultivation characteristics of twenty-four isolates had been: change of ph, time of growth, transparency, form, edge, production of exopolysaccharides of the colonies and resistance to salinity. DNA amplification by the PCR technique of the repetitive sequence BOX indicated a high level of genetic and fenotipic diversity between the thirteen indigenous isolates. Comparing cultivation and genetic characteristics of these isolates with nineteen reference strains, indicated that isolates NFB746 and NFB747 had presented high similarity between then and also with the Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) and Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521).The isolated NFB742 possibly belongs to of the same species of the M. ciceri BR521. In relation to the isolated NFB741, the similarity with the Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016) and Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) was of 87%. All others isolates had clustered in comparative independent groups when comared to reference lineages. These results are important for diagnosis of new species of native rhizobia in areas where the use of FBN can improve and rehabilitate saline soil using the rizobia-leguminous interaction. Key words: biological nitrogen fixation, genetic markers, genetics and cultivation characteristics. 1. INTRODUÇÃO A simbiose entre leguminosas e bactérias fixadoras de N 2 atmosférico é amplamente aceita como alternativa à fertilização química. Bactérias do grupo dos rizóbios têm a capacidade de (3 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

358 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil formar nódulos em raízes e caules de leguminosas e possui papel importante na agricultura sustentável. Devido à importância ecológica e econômica dos rizóbios, a diversidade dessas bactérias tem sido investigada extensivamente e a taxonomia rizobiana vem sofrendo mudanças significativas nas últimas três décadas (LIU et al., 2005). Apesar da inoculação com rizóbios representar alternativa viável, o potencial econômico ainda não foi totalmente estabelecido devido a problemas com o inoculante, que envolvem, entre outras coisas, a sensibilidade das estirpes inoculadas aos estresses bióticos e abióticos (STREETER, 1994). Em regiões semi-áridas, o acúmulo de sais é um problema que leva à degradação do solo. Solos salinos, em geral, contêm valores muitos baixos de nitrogênio, não adequados para o cultivo da maioria das plantas. Uma solução apropriada para a situação é o cultivo de plantas capazes de fixar nitrogênio através da simbiose rizobio-leguminosa. Entretanto, a maioria das plantas e dos rizóbios é sensível à salinidade (SINGLETON et al., 1986). O Jacatupé (Pachyrhizus erosus L. Urban), ou yam bean, é uma leguminosa herbácea de raízes tuberosas, com grande potencial de utilização na nutrição humana, na obtenção do amido industrial, na produção da massa protéica, como forrageira e adubo verde ((SORENSEN, 1996). Nessa cultura tem-se observado certo grau de tolerância para cultivo em situações adversas, como salinidade do solo (STAMFORD et al., 2003), em que se pode tornar uma cultura com excelentes possibilidades para exploração econômica no futuro. Embora existam trabalhos demonstrando a viabilidade da inoculação dessa leguminosa com estirpes selecionadas ((CRUZ et al, 1997; STAMFORD et al., 1999), pouco ainda se sabe sobre as características morfofisiológicas e genéticas de seu microssimbionte. O isolamento e a seleção de rizóbios com características de tolerância ao estresse salino vêm revelando alto grau de diversidade nas populações deste microrganismo nos solos, principalmente em regiões tropicais (NEVES e RUMJANECK, 1998). O estudo da biodiversidade de rizóbio busca entender suas relações ecológicas e evolutivas, visando encontrar genótipos tolerantes aos distintos estresses ambientais que vão limitar a simbiose, levando a um manejo mais eficiente dessa interação (STRALIOTTO e RUMJANECK, 1999). Os métodos fenotípicos clássicos são usados nos protocolos de identificação, por compreenderem dados morfológicos, fisiológicos e bioquímicos do maior número possível de isolados e pela adaptabilidade ecológica às condições ambientais. Portanto, estudos sobre a tolerância em condições de salinidade (STAMFORD et al., 1988), ph (MARTINS et al., 1997), temperatura e antibióticos (PEREIRA et al., 1999) são freqüentemente realizados para estabelecer correlações entre os dados de diversidade metabólica e eficiência simbiótica das estirpes. Pelas técnicas moleculares, usando métodos simples e rápidos de caracterização de populações microbianas, estimula-se o estudo de microrganismos que vivem em ambientes inexplorados ou adversos, para buscar a descrição de novos gêneros e espécies de bactérias associadas a leguminosas tropicais (YOUNG e HAUKA, 1996; De LAJUDIE et al., 1998; NICK et al., 1999; VELÁSQUEZ et al., 2001) e demostrar sua diversidade (AGUILAR et al., 2001; CHEN et al., 2000; GAO et al., 2001; ODEE et al., 2002). Em estudos realizados por FERNANDES et al (2003), foi demonstrado que a técnica de BOX-PCR pode indicar grau elevado de diversidade genética entre rizóbios, sendo um método eficiente para diferenciar estirpes. O objetivo deste trabalho foi caracterizar fenotípica e genotipicamente rizóbios nativos de solos salinos do semi-árido de Pernambuco capazes de nodular o jacatupé, bem como estimar sua diversidade genética. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foi obtida uma coleção de isolados de rizóbios de nódulos de raízes de jacatupé cultivado por 35 dias em solos salinos, com condutividade elétrica do extrato da pasta saturada variando (4 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

359 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil entre 4,12 e 7,15 ds/m (EMBRAPA, 1997), provenientes do Agreste e do Sertão de Pernambuco (municípios de Custódia, São Bento do Una e Pesqueira). O isolamento do rizóbio foi feito segundo método de HUNGRIA (1994) em meio YMA, com adição do corante Azul de Bromotimol. Para obtenção de isolados puros, as colônias foram cultivadas por três vezes consecutivas em placas de Petri contendo meio YMA (VINCENT, 1970) corado com vermelho congo, e mantidas a 28 ºC por 72 horas. Após a purificação, os isolados foram repicados para placas de Petri contendo meio YMA com Azul de Bromotimol, para observação do tempo de crescimento das colônias, habilidade de alterar o ph do meio, forma, tipo de borda e produção de exopolissacarídeos. As características observadas para cada isolado foram transformadas em dados binários, utilizando-se o Programa NTSYS-pc versão 2.10, para construção de uma matriz, e o algoritmo UPGMA Unweighted Pair Group Method With Arithmetic Mean, (SNEATH e SOKAL, 1973) e Coeficiente de Jaccard (J) para geração de um dendrograma de similaridade fenotípica. O ensaio de tolerância à salinidade foi realizado adicionando-se 4, 8, 12, 16 e 20 g de NaCl por litro de meio YM, ajustando-se o ph para as faixas de 6,8 e 8,0. Dos isolados obtidos dos nódulos das raízes de jacatupé, treze foram autenticados, ou seja, reinoculados após purificação no jacatupé até obtenção de nódulos na planta-isca e usados para os estudos de cacterização molecular, juntamente com dezenove estirpes de referência cedidas pelo sistema de Coleção de Microrganismos - SICom da EMBRAPA-Agrobiologia. São elas: Bradyrhizobium elkanii SEMIA5019 (BR29), Bradyrhizobium japonicum ATCC10324 (BR111), Sinorhizobium terangue USDA4893 (BR527), Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016), Sinorhizobium medicae ATCC9930 (BR525), Rhizobium leguminosarum bv. trifolii LGM6119 (BR7605), Mesorhizobium loti ATCC33669 (BR7801), Sinorhizobium fredii ATCC10324 (BR29), Sinorhizobium meliloti ATCC9930 (BR7411), Rhizobium tropici IIB CIAT899 (BR322), Rhizobium sp. NGR234 (BR2406), Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521), Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli ATCC14482 (BR10052), Rhizobium galegae HAMBI540 (BR10055), Mesorhizobium medicae USDA1037 T (BR522), Sinorhizobium saheli USDA4893 (BR526), Rhizobium etli CFN42 (BR10026), Mesorhizobium huakuii USDA4779 (BR524), Azorhizobium caulinodans ORS571 (BR5410). As bactérias cresceram em meio TY (BERINGER, 1974) por 72 horas sob 250 rpm a 28 ºC. A partir do cultivo de células, adotou-se o método de DHAESE (1979) para extração de DNA genômico. A quantificação do DNA foi realizada em gel de agarose (0,8%) e o tampão de corrida com azul de bromofenol, adicionado às amostras na proporção de 5:1. A eletroforese foi realizada em tampão TAE (45mM Tris-Acetato, 1mM de EDTA, ph 8,3) a 100 V durante 45 minutos. Após a corrida, o gel foi corado com brometo de etídio, visualizado através de luz ultravioleta (UV) e fotografado. O DNA das bactérias foi amplificado pela técnica de PCR com o oligonucleotídeo (primer) BOX BOXA1R 5'- CTACGGCAAGGCGACGCTGACG- 3', que amplia regiões conservadas e repetitivas do DNA cromossômico (VERSALOVIC et al., 1994). A reação de amplificação ocorreu em um volume final de 25 µl contendo: 50ng de DNA molde, 20 ìl de água ultra-pura estéril; 0,3 mm de dntps; 10% do volume final de reação do tampão 10X; 2 mm de MgCl 2 ; 2 ìm do primer (50 pmol), 1 U da Taq DNA polimerase. O ciclo de amplificação foi: um ciclo de desnaturação inicial (3 minutos a 94 ºC); 35 ciclos de desnaturação (45 segundos a 94 ºC), pareamento (30 segundos a 55 ºC); extensão (2 minutos a 72 ºC); um ciclo de extensão final (10 minutos a 72 ºC); 4 ºC final. Os fragmentos amplificados foram separados por eletroforese usando tampão TAE 1X em gel de agarose a 1,5% e corado com brometo de etídio. A matriz gerada pelo programa NTSYS-pc versão 2.1, considerando apenas as bandas polimórficas para a construção da matriz de valor binário, representando a presença e ausência das bandas por 1 e 0 respectivamente. A estimativa da similaridade genética foi obtida usando os coeficientes de similaridade gerado pelo SIMQUAL - Similarity for qualitative data - com os coeficientes SM: Simple Matching e J: (5 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

360 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Jaccard. Os dendrogramas foram produzidos de acordo com o método unweighted pair-group mean arithmetic method (UPGMA). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As características fenotípicas das colônias bacterianas dos vinte e quatro isolados, de forma geral, foram: colônias circulares, com diâmetro de 1-4 mm, bordas inteiras, homogêneas, com elevação, coloração branca e produção variável de exopolisacárideos. Apenas três isolados alcalinizaram o meio: NFBI7, NFBI21 e NFB750, e os dois últimos produziram grande quantidade de exopolissacarídeos e colônias translúcidas. Os resultados das análises fenotípicas foram convertidos em matriz binária e gerados dendrogramas pelo Algoritmo UPGMA (Figura 1) usando o coeficiente de Jaccard (J). Esses isolados foram agrupados no mesmo grupo II, tendo os isolados NFBI7 e NFB750 agrupados no mesmo subgrupo IIA. Analisando o dendrograma gerado pelos dados fenotípicos das colônias, observou-se que a distância entre isolados variou de 56% a 100%, obtendo-se 8 grupos, e os grupos I e II com 3 e 2 subgrupos respectivamente. Pelas características apresentadas, os isolados NFB736, NFBI13 e NFBI16 são idênticos diferenciando apenas o NFB742 e, com uma distância ainda maior, o isolado NFBI18. (6 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

361 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Com características culturais ainda mais distantes observam-se os isolados do grupo IC. Do grupo IIA, os isolados se assemelham, enquanto no grupo IIB, notam-se as mesmas características: NFB744, NFB745, NFBI21. Nos testes de resistência à salinidade, observou-se que todos os isolados cresceram rapidamente até o nível de 12 g L -1 de sal nos meios ajustados para ph 6,8 e 8,0. A sensibilidade ao sal foi verificada a partir da adição de 16 g L -1 onde os isolados NFB747, NFBI20, NFBI22 não cresceram. Por esse motivo, formaram um grupo monofilético muito distante dos demais. A partir do grupo II, os demais isolados ficaram abaixo da distância genética aceitável neste trabalho podendo ser isolados distintos admitindo a hipótese de serem isolados novos, específicos da interação planta-microrganismos diante das condições impostas no experimento. Todos os 24 isolados procedentes dos solos salinos formaram colônias em menos de 24 horas e que caracteriza estirpes de crescimento rápido conforme VICENTE (1970). Para STAMFORD et al. (1988, 1996), que isolaram rizóbios de caupi, soja e jacatupé em amostras de solos da Zona da Mata e da região Semi-árida de Pernambuco, a ocorrência de rizóbio de crescimento (7 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

362 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil lento ou rápido parece estar relacionada com aspectos ambientais, pois observaram que 90% dos isolados da região semi-árida tiveram crescimento rápido e 100% dos isolados da zona da mata crescimento lento. O possível agrupamento obtido na figura 1, a partir do grupo II pode ser o motivo para a formação de tantos grupos monofiléticos com a distância genética tão alta. Resultados semelhantes foram observados por SPRENT (1994), TAN e BROUGHTON (1981), BARNET (1991), MARTINS (1997) em que os rizóbios de crescimento rápido são mais comuns em regiões semi-áridas, constituindo essa característica como estratégia de sobrevivência, já que são mais tolerantes à seca que os de crescimento lento. A característica de alta produção de exopolissacarídeos vem sendo descrita por vários autores como um mecanismo envolvido no processo de adaptação e sobrevivência dos rizóbios em distintas condições edafoclimáticas, como por exemplo: solos salinos (XAVIER et al., 1998), condições de temperatura elevada (OSA-AFIANA e ALEXANDER, 1982) e em presença de actinomicetos produtores de antibióticos (COUTINHO et al., 1999). A grande capacidade de produção de exopolissacarídeos observada nos isolados testados pode estar relacionada à tolerância a estresse ambiental, possibilitando a sobrevivência em nos solos salino de onde foram isolados. A falta de descrição de estirpes que produzem um excesso de exopolissacarídeos na literatura causou certa omissão sobre esse grupo de bactérias por bastante tempo, por acreditar tratarse de contaminantes. Entretanto, nos estudos de SINCLAIR e EAGLESHAM (1984), as estirpes que formaram exopolissacarídeos foram mais eficientes em fixar nitrogênio atmosférico que aquelas que produziam colônias secas sob condições salinas, uma vez que essa alta produção da mucosidade pode representar uma forma de proteção da bactéria aos estresses ocorridos. MARTINS et al. (1997) também correlacionaram maior produção de exopolissacarídeos com maior tolerância às condições de salinidade do solo e resistência intrínseca aos antibióticos em rizóbios isolados de caupi cultivados em solos do Nordeste do Brasil. Para as análises moleculares, foram escolhidos representantes dos grupos IA, IC, IIA, IIB, III, IV, V e VII. Pela análise por BOX-PCR, observou-se que na maioria dos treze isolados havia perfis únicos de DNA, considerando a distância genética para o agrupamento variando entre 56% e 100% (Figura 2). Pelo resultado desse dendrograma mostrado nos perfis em eletroforese, observa-se número elevado de bandas, o que é importante, já que o uso desse oligonucleotídeo específico permite a detecção de um polimorfismo suficientemente elevado para análise genética de bactérias (CHUEIRE et al., 2000). No dendrograma (Figura 2), formaram-se três grupos com maior semelhança (100%), sendo apresentada no grupo C com os isolados NFB742 e NFB746. Dados similares foram obtidos no grupo B com os isolados NFB738 e NFB739, porém com maior distância genética (aproximadamente 88%). Como houve menor grau de polimorfismo entre estes isolados, pode-se considerá-los variantes de uma mesma bactéria (Figura 3). Dados similares foram obtidos por FERNANDES et al. (2003), estudando rizóbios nativos dos tabuleiros costeiros usando como plantas-iscas o guandu e o caupi e o marcador BOX-PCR. Ao analisar conjuntamente as características genotípicas e fenotípicas dos isolados oriundos do jacatupé e as estirpes de referência (Figura 3), observouse um comportamento completamente diferente. A maioria das estirpes-tipo agrupou-se no grupo I, onde praticamente cada espécie foi formando grupos monofiléticos como o de Bradyrhizobium e Sinorhizobium com alta semelhança. Dentro desse agrupamento, em apenas quatro isolados de jacatupé verificou-se alto grau de semelhança, sendo considerados isolados idênticos (NFB746 e NFB747). Analisando apenas as características fenotípicas desses isolados, ocorreu grande distância genética. Esses isolados foram semelhantes às estirpes de referência R.spNGR234-Rhizobium sp e McBR521-Mesorhizobium ciceri. O isolado NFB742, provavelmente, pertence à espécie Mesorhizobium ciceri devido ao alto grau de similaridade observado. Com relação ao isolado NFB741, a semelhança de 87% se deu com as bactérias: (8 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

363 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil Rt(IIA)CFN299-Rhizobium tropici IIA e StBR527-Sinorhizobium terangue. Os demais isolados praticamente formaram grupos distintos como o IIB, III, IV e V, onde apenas a estirpe de referência MhBR524-Mesorhizobium huakuii foi 74% semelhante ao isolado NFB (9 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

364 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil (10 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

365 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil No estudo da filogenia de bactérias, faz-se necessário buscar maior número de marcadores genotípicos juntamente com estudos das caracterísicas fenótipicas, pois os resultados deste trabalho demonstram de forma clara a diferença entre os dendrogramas formados isoladamente das características fenotípicas e genotípicas, quando os dados compilados mostrados no dendrograma da figura 3 geraram resultados bastante distintos. Para a obtenção de um dignóstico mais preciso da diversidade genética de microrganismo, faz-se necessário aumentar o número de marcadores moleculares e o número de características bioquímicas, morfológicas e fenotípicas estudadas. Na figura 4 verifica-se o perfil de bandeamento gerado pelo marcador com os isolados, em que se nota um alto grau de polimorfismo. Esses resultados levam a concluir que o marcador BOX-PCR é importante para avaliar a diversidade de populações bacterianas, mas pouco viável para diferenciar espécies. Os resultados deste trabalho corroboraram os obtidos por VANDAMME et al. (1996), que colocam que o conhecimento polifásico deve ser aplicado à taxonomia e diversidade bacteriana já que um consenso de resultados combinados resultará em análises bem mais consistentes. BALA et al. (2003), estudando 414 isolados rizobianos de três leguminosas arbóreas tropicais, identificaram 23 espécies e também observaram a importância de uma (11 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

366 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil análise polifásica. Foi constatado que o método BOX-PCR foi hábil para separar isolados fenotípica e genotipicamente próximos, mas a utilização de apenas uma técnica limita bastante sua capacidade de detectar uma vasta heterogeneidade genética dos rizóbios estudados. 4. CONCLUSÃO 1. As estirpes de rizóbio nativas de solos salinos isoladas de nódulos de jacatupé mostraram uma diversidade bastante elevada e baixa similaridade com as estirpes de referência testadas neste estudo, podendo se tratar de espécies novas ainda não descritas. 2. Estudos usando marcadores da região ribossomal 16S ou 23S, ou da região espaçadora intergênica (ITS), poderiam ser úteis para discriminar de forma concreta as hipóteses levantadas neste trabalho. REFERÊNCIAS AGUILAR, O.M.; LÓPEZ, M.V.; RICCILLO, P.M. The diversity of rhizobia nodulating beans in Northwest Argentina as a source of more efficient inoculant strains. Journal of Biotechnology, Amsterdam, v.91, p , [ Links ] BALA, A, MURPHY., GILLER, K.E. Distribuition and diversity of rhizobia nodulating agroforestry legumes in soils from three continents in the tropics. Molecular Ecology, v.12, p [ Links ] BARNET, Y.M.; CATT, P.C. Distribution and characteristics of root-nodule bacteria isolated from Australian Accacia spp. Plant and Soil, Dordrecht, v.135, p , [ Links ] BERINGER, J.E.R. Factor transfer in Rhizobium leguminosarum. Journal of General Microbiology, London, v.84, p , [ Links ] CHEN, W.M.; LEE, T.M.; LAN, C.C.; CHENG, C.P. Characterization of halotolerant rhizobia isolated from root nodules of Canavalia rosea from seaside areas. FEMS Microbiology Ecology, Amsterdam, v.34, p.9-16, [ Links ] CHUEIRE, L. M. O.; NISHI, C. Y. M.; LOUREIRO,M. F.; HUNGRIA, M. Identificação das estirpes debradyrhizobium e Rhizobium utilizadas em inoculantes comerciais para as culturas da soja e do feijoeiro pela técnicade PCR com "primers" aleatórios ou específicos. Agricultura Tropical, Cuiabá, v. 4, p , [ Links ] COUTINHO, H.L.C; KAY, H.E.; MANFIO, G.P.; NEVES, M.C.P.; RIBEIRO, J.R. DE A.; RUMJANEK, (12 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

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369 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil STAMFORD, N.P.; SANTOS C.E.R.S.S.; MEDEIROS, R.; FREITAS A.D.S. Efeito da Fertilização com Fósforo, Potássio e Magnésio em Jacatupé Infectado com Rizóbio em um Latossolo Álico. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.34, p , 1999 [ Links ] STAMFORD, N.P.; SANTOS; C.E.R.S.; MEDEIROS, R.; FIGUEIREDO, M. V. B. Efeito de diferentes relações potássio magnésio no Jacatupé com inoculação com rizóbio. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.20, 49-54, [ Links ] STAMFORD, N.P.; VASCONCELOS, I.; ALMEIDA, R.T Fixação Biológica de Nitrogênio em Caupi na Região Nordeste Brasileira En: Araújo, J.P. O Caupi do Brasil. Brasília: IITA/EMBRAPA, p [ Links ] STOWERS, M.D.; ELKAN, G.H. Growth and nutritional characteristics of cowpea rhizobia. Plant and Soil, Dordrecht, v.80, p ,1984. [ Links ] STRALIOTTO, R.; RUMJANEK, N.G. Aplicação e evolução dos métodos moleculares para o estudo da biodiversidade do rizóbio. Seropédica: EMBRAPA-CNPAB, p. (Documentos 93) [ Links ] STREETER, J.G. Failure of inoculant rhizobia to overcome the dominance of indigenous strains for nodule formation. Canadian Journal of Microbiology, v. 40, p [ Links ] SY, A; GIRAND, E.; JOURAND, P., GARCIA, N.Y., WILLEMS, A., DE LAJUDIE, P, PRIN, Y., NEYRA, N., GILLIS, M., BOVIN-MASSON, C., DREYFUS, B. Methylotrophic Methylobacterium bacteria nodulate and fix nitrogen in symbiosis with legumes. Journal of Bacteriology, v.183 p [ Links ] TAN, I.K.P; BROUGHTON, W.J. Rhizobia in tropical legumes. XIII Biochemical basis of acid and alkali reations. Soil Biology and Biochemistry, Oxford, v.13, p , [ Links ] VAN BERKUM, P., EARDLY, B.D. The aquatic budding bacterium Blastobacter denitrificans is a nitrogen-fixing symbiotic of Aeschynomene indica. Applied Environmental Microbiology, Baltimore, v.68, p [ Links ] VANDAMME, P., POT, B., GILLIS, M., DE VOS, P. KERSTERS, K., SWINGS, J. Polyphasic taxonomic, a consensus approach to bacterial systematics. Microbiological Reviews, v. 60, p [ Links ] VELÁZQUEZ, E.; IGUAL, J.M.; WILLWMS, A.; FERNÁNDEZ, M.P.; MUÑOZ, E.; MATEOS, P.F.; ABRIL, A.; TORO, N.; NORMAND, P.; CERVANTES, E.; GILLIS, M.; MARTÍNEZ-MOLINA, E. Mesorhizobium chacoense ap. nov., a novel species that nodulates Prosopis alba in the Chaco Arido Region (Argentina). International Journal of Systematic and Evolutionary (15 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

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371 Bragantia - Characterization of isolated rhizobia from Pachyrhyzus erosus L. cultivated in saline soil of the State of Pernambuco, Brazil (17 de 17) [23/10/ :08:07 p.m.]

372 Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé 497 CARACTERIZAÇÃO DE RIZÓBIOS ISOLADOS DE JACATUPÉ CULTIVADO EM SOLO SALINO DO ESTADO DE PERNAMBUCO, BRASIL ( 1 ) ANA DOLORES SANTIAGO DE FREITAS ( 2 ); CAROLINA LUCENA VIEIRA ( 2 ); CAROLINA ETIENE DE ROSÁLIA E SILVA SANTOS ( 2 ); NEWTON PEREIRA STAMFORD ( 2 ); MARIA DO CARMO CATANHO PEREIRA DE LYRA ( 3 ) RESUMO Pesquisas sobre a biodiversidade microbiológica de solos salinos envolvem a busca por genótipos tolerantes a esse tipo de estresse ambiental. Dados genotípicos correlacionados às características morfológicas, fisiológicas e bioquímicas de bactérias fornecem informações importantes para sua identificação e agrupamento. Este trabalho objetivou caracterizar rizóbios provenientes de solos salinos, do Agreste e Sertão de Pernambuco, utilizando jacatupé (Pachyrhizus erosus L. Urban) como planta-isca. Os testes foram efetuados em meio YMA e as características culturais observadas em 24 isolados foram as seguintes: mudança de ph, tempo de crescimento, transparência, forma, borda, produção de exopolissacarídeo das colônias e resistência à salinidade. Os testes moleculares utilizando análise por PCR (reação em cadeia da polimerase) por meio de seqüências repetitivas de DNA amplificadas com o primer BOX envolveram 13 isolados. Os resultados revelaram alta diversidade fenotípica e genotípica entre os isolados nativos. As características culturais e genéticas desses isolados foram comparados com 19 estirpes de referência. Os isolados NFB746 e NFB747 tiveram alta semelhança entre si e também com as estirpes Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) e Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521). O isolado NFB742, possivelmente, era da mesma espécie de M. ciceri (BR521). Com relação ao isolado NFB741, a semelhança com as bactérias Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016) e Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) foi de 87%. Os demais isolados, praticamente, formaram grupos independentes quando comparados com as estirpes de referência. Os resultados foram de grande relevância para diagnosticar novas espécies de rizóbios nativos altamente tolerantes a estresses ambientais. Palavras-chave: fixação biológica do N 2, marcador genético, características culturais e genéticas. ABSTRACT CHARACTERIZATION OF ISOLATED RHIZOBIA OF PACHYRHYZUS EROSUS CULTIVATED IN SALINE SOIL Of THE STATE OF PERNAMBUCO, BRAZIL Investigation on microbiological biodiversity in the saline soils involves searching for tolerant genotypes to this type of emvironmental stress. Genotypic data associated to morphologic, physiological and biochemical characteristics of bacteria provide important information regarding its identification and clusters. The objective of this work was to characterize indigenous rhizobial strains of saline soils in the Wasteland and Hinterland of Pernambuco State, using yam bean (Pachyrhizus erosus L. Urban) as plant-tramp. Assays had been performed in YMA media and the observed cultivation characteristics of twenty-four isolates had been: change of ph, time of growth, transparency, form, edge, production of exopolysaccharides of the colonies and resistance to salinity. DNA amplification by the PCR technique of the repetitive sequence BOX indicated a high level of genetic and fenotipic diversity between the thirteen indigenous isolates. Comparing cultivation and genetic characteristics of these isolates with ( 1 ) Recebido para publicação em 9 de outubro de 2006 e aceito em 21 de março de ( 2 ) Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), Departamento de Agronomia, Laboratório de Microbiologia do Solo, Rua Dom Manoel de Medeiros s/n., Dois Irmãos, Recife (PE), Brasil. ana.freitas@depa.ufrpe.br (*) Autora correspondente. ( 3 ) Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária Laboratório de Genoma - IPA, Av. General San Martin, 1371, Bonji, Recife (PE). mccatanho@ipa.br Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

373 498 A.D.S. Freitas et al. nineteen reference strains, indicated that isolates NFB746 and NFB747 had presented high similarity between then and also with the Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) and Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521).The isolated NFB742 possibly belongs to of the same species of the M. ciceri BR521. In relation to the isolated NFB741, the similarity with the Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016) and Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) was of 87%. All others isolates had clustered in comparative independent groups when comared to reference lineages. These results are important for diagnosis of new species of native rhizobia in areas where the use of FBN can improve and rehabilitate saline soil using the rizobialeguminous interaction. Key words: biological nitrogen fixation, genetic markers, genetics and cultivation characteristics. 1. INTRODUÇÃO A simbiose entre leguminosas e bactérias fixadoras de N 2 atmosférico é amplamente aceita como alternativa à fertilização química. Bactérias do grupo dos rizóbios têm a capacidade de formar nódulos em raízes e caules de leguminosas e possui papel importante na agricultura sustentável. Devido à importância ecológica e econômica dos rizóbios, a diversidade dessas bactérias tem sido investigada extensivamente e a taxonomia rizobiana vem sofrendo mudanças significativas nas últimas três décadas (LIU et al., 2005). Apesar da inoculação com rizóbios representar alternativa viável, o potencial econômico ainda não foi totalmente estabelecido devido a problemas com o inoculante, que envolvem, entre outras coisas, a sensibilidade das estirpes inoculadas aos estresses bióticos e abióticos (STREETER, 1994). Em regiões semi-áridas, o acúmulo de sais é um problema que leva à degradação do solo. Solos salinos, em geral, contêm valores muitos baixos de nitrogênio, não adequados para o cultivo da maioria das plantas. Uma solução apropriada para a situação é o cultivo de plantas capazes de fixar nitrogênio através da simbiose rizobio-leguminosa. Entretanto, a maioria das plantas e dos rizóbios é sensível à salinidade (SINGLETON et al., 1986). O Jacatupé (Pachyrhizus erosus L. Urban), ou yam bean, é uma leguminosa herbácea de raízes tuberosas, com grande potencial de utilização na nutrição humana, na obtenção do amido industrial, na produção da massa protéica, como forrageira e adubo verde (SORENSEN, 1996). Nessa cultura tem-se observado certo grau de tolerância para cultivo em situações adversas, como salinidade do solo (STAMFORD et al., 2003), em que se pode tornar uma cultura com excelentes possibilidades para exploração econômica no futuro. Embora existam trabalhos demonstrando a viabilidade da inoculação dessa leguminosa com estirpes selecionadas (CRUZ et al, 1997; STAMFORD et al., 1999), pouco ainda se sabe sobre as características morfofisiológicas e genéticas de seu microssimbionte. O isolamento e a seleção de rizóbios com características de tolerância ao estresse salino vêm revelando alto grau de diversidade nas populações deste microrganismo nos solos, principalmente em regiões tropicais (NEVES e RUMJANECK, 1998). O estudo da biodiversidade de rizóbio busca entender suas relações ecológicas e evolutivas, visando encontrar genótipos tolerantes aos distintos estresses ambientais que vão limitar a simbiose, levando a um manejo mais eficiente dessa interação (STRALIOTTO e RUMJANECK, 1999). Os métodos fenotípicos clássicos são usados nos protocolos de identificação, por compreenderem dados morfológicos, fisiológicos e bioquímicos do maior número possível de isolados e pela adaptabilidade ecológica às condições ambientais. Portanto, estudos sobre a tolerância em condições de salinidade (STAMFORD et al., 1988), ph (MARTINS et al., 1997), temperatura e antibióticos (PEREIRA et al., 1999) são freqüentemente realizados para estabelecer correlações entre os dados de diversidade metabólica e eficiência simbiótica das estirpes. Pelas técnicas moleculares, usando métodos simples e rápidos de caracterização de populações microbianas, estimulase o estudo de microrganismos que vivem em ambientes inexplorados ou adversos, para buscar a descrição de novos gêneros e espécies de bactérias associadas a leguminosas tropicais (YOUNG e HAUKA, 1996; De LAJUDIE et al., 1998; NICK et al., 1999; VELÁSQUEZ et al., 2001) e demostrar sua diversidade (AGUILAR et al., 2001; CHEN et al., 2000; GAO et al., 2001; ODEE et al., 2002). Em estudos realizados por FERNANDES et al (2003), foi demonstrado que a técnica de BOX-PCR pode indicar grau elevado de diversidade genética entre rizóbios, sendo um método eficiente para diferenciar estirpes. O objetivo deste trabalho foi caracterizar fenotípica e genotipicamente rizóbios nativos de solos salinos do semi-árido de Pernambuco capazes de nodular o jacatupé, bem como estimar sua diversidade genética. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foi obtida uma coleção de isolados de rizóbios de nódulos de raízes de jacatupé cultivado por 35 dias em solos salinos, com condutividade elétrica do extrato da pasta saturada variando entre 4,12 e 7,15 ds/m (EMBRAPA, 1997), provenientes do Agreste e do Sertão de Pernambuco (municípios de Custódia, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

374 Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé 499 São Bento do Una e Pesqueira). O isolamento do rizóbio foi feito segundo método de HUNGRIA (1994) em meio YMA, com adição do corante Azul de Bromotimol. Para obtenção de isolados puros, as colônias foram cultivadas por três vezes consecutivas em placas de Petri contendo meio YMA (VINCENT, 1970) corado com vermelho congo, e mantidas a 28 o C por 72 horas. Após a purificação, os isolados foram repicados para placas de Petri contendo meio YMA com Azul de Bromotimol, para observação do tempo de crescimento das colônias, habilidade de alterar o ph do meio, forma, tipo de borda e produção de exopolissacarídeos. As características observadas para cada isolado foram transformadas em dados binários, utilizando-se o Programa NTSYS-pc versão 2.10, para construção de uma matriz, e o algoritmo UPGMA Unweighted Pair Group Method With Arithmetic Mean, (SNEATH e SOKAL, 1973) e Coeficiente de Jaccard (J) para geração de um dendrograma de similaridade fenotípica. O ensaio de tolerância à salinidade foi realizado adicionando-se 4, 8, 12, 16 e 20 g de NaCl por litro de meio YM, ajustando-se o ph para as faixas de 6,8 e 8,0. Dos isolados obtidos dos nódulos das raízes de jacatupé, treze foram autenticados, ou seja, reinoculados após purificação no jacatupé até obtenção de nódulos na planta-isca e usados para os estudos de cacterização molecular, juntamente com dezenove estirpes de referência cedidas pelo sistema de Coleção de Microrganismos - SICom da EMBRAPA- Agrobiologia. São elas: Bradyrhizobium elkanii SEMIA5019 (BR29), Bradyrhizobium japonicum ATCC10324 (BR111), Sinorhizobium terangue USDA4893 (BR527), Rhizobium tropici IIA CFN299 T (BR10016), Sinorhizobium medicae ATCC9930 (BR525), Rhizobium leguminosarum bv. trifolii LGM6119 (BR7605), Mesorhizobium loti ATCC33669 (BR7801), Sinorhizobium fredii ATCC10324 (BR29), Sinorhizobium meliloti ATCC9930 (BR7411), Rhizobium tropici IIB CIAT899 (BR322), Rhizobium sp. NGR234 (BR2406), Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521), Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli ATCC14482 (BR10052), Rhizobium galegae HAMBI540 (BR10055), Mesorhizobium medicae USDA1037 T (BR522), Sinorhizobium saheli USDA4893 (BR526), Rhizobium etli CFN42 (BR10026), Mesorhizobium huakuii USDA4779 (BR524), Azorhizobium caulinodans ORS571 (BR5410). As bactérias cresceram em meio TY (BERINGER, 1974) por 72 horas sob 250 rpm a 28 o C. A partir do cultivo de células, adotou-se o método de DHAESE (1979) para extração de DNA genômico. A quantificação do DNA foi realizada em gel de agarose (0,8%) e o tampão de corrida com azul de bromofenol, adicionado às amostras na proporção de 5:1. A eletroforese foi realizada em tampão TAE (45mM Tris-Acetato, 1mM de EDTA, ph 8,3) a 100 V durante 45 minutos. Após a corrida, o gel foi corado com brometo de etídio, visualizado através de luz ultravioleta (UV) e fotografado. O DNA das bactérias foi amplificado pela técnica de PCR com o oligonucleotídeo (primer) BOX BOXA1R 5 - CTACGGCAAGGCGACGCTGACG- 3, que amplia regiões conservadas e repetitivas do DNA cromossômico (VERSALOVIC et al., 1994). A reação de amplificação ocorreu em um volume final de 25 µl contendo: 50ng de DNA molde, 20 ìl de água ultra-pura estéril; 0,3 mm de dntps; 10% do volume final de reação do tampão 10X; 2 mm de MgCl 2 ; 2 ìm do primer (50 pmol), 1 U da Taq DNA polimerase. O ciclo de amplificação foi: um ciclo de desnaturação inicial (3 minutos a 94 C); 35 ciclos de desnaturação (45 segundos a 94 C), pareamento (30 segundos a 55 C); extensão (2 minutos a 72 C); um ciclo de extensão final (10 minutos a 72 C); 4 o C final. Os fragmentos amplificados foram separados por eletroforese usando tampão TAE 1X em gel de agarose a 1,5% e corado com brometo de etídio. A matriz gerada pelo programa NTSYS-pc versão 2.1, considerando apenas as bandas polimórficas para a construção da matriz de valor binário, representando a presença e ausência das bandas por 1 e 0 respectivamente. A estimativa da similaridade genética foi obtida usando os coeficientes de similaridade gerado pelo SIMQUAL - Similarity for qualitative data - com os coeficientes SM: Simple Matching e J: Jaccard. Os dendrogramas foram produzidos de acordo com o método unweighted pairgroup mean arithmetic method (UPGMA). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As características fenotípicas das colônias bacterianas dos vinte e quatro isolados, de forma geral, foram: colônias circulares, com diâmetro de 1-4 mm, bordas inteiras, homogêneas, com elevação, coloração branca e produção variável de exopolisacárideos. Apenas três isolados alcalinizaram o meio: NFBI7, NFBI21 e NFB750, e os dois últimos produziram grande quantidade de exopolissacarídeos e colônias translúcidas. Os resultados das análises fenotípicas foram convertidos em matriz binária e gerados dendrogramas pelo Algoritmo UPGMA (Figura 1) usando o coeficiente de Jaccard (J). Esses isolados foram agrupados no mesmo grupo II, tendo os isolados NFBI7 e NFB750 agrupados no mesmo subgrupo IIA. Analisando o dendrograma gerado pelos dados fenotípicos das colônias, observou-se que a distância entre isolados variou de 56% a 100%, obtendo-se 8 grupos, e os grupos I e II com 3 e 2 subgrupos respectivamente. Pelas características apresentadas, os isolados NFB736, NFBI13 e NFBI16 são idênticos diferenciando apenas o NFB742 e, com uma distância ainda maior, o isolado NFBI18. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

375 500 A.D.S. Freitas et al. Com características culturais ainda mais distantes observam-se os isolados do grupo IC. Do grupo IIA, os isolados se assemelham, enquanto no grupo IIB, notam-se as mesmas características: NFB744, NFB745, NFBI21. Nos testes de resistência à salinidade, observou-se que todos os isolados cresceram rapidamente até o nível de 12 g L -1 de sal nos meios ajustados para ph 6,8 e 8,0. A sensibilidade ao sal foi verificada a partir da adição de 16 g L -1 onde os isolados NFB747, NFBI20, NFBI22 não cresceram. Por esse motivo, formaram um grupo monofilético muito distante dos demais. A partir do grupo II, os demais isolados ficaram abaixo da distância genética aceitável neste trabalho podendo ser isolados distintos admitindo a hipótese de serem isolados novos, específicos da interação planta-microrganismos diante das condições impostas no experimento. NFB736 Distância genética Coeficiente de Jaccard (J) NFB736 NFBI13 NFBI16 NFB742 NFBI18 NFB737 NFB738 NFB741 NFB746 NFB752 NFBI7 NFB750 NFB744 NFB745 NFBI21 NFB751 NFB740 NFB743 NFB749 NFB739 NFB748 NFBI20 NFB747 NFBI22 I III IV V A B C A II B VI VII VIII Figura 1. Dendrograma de similaridade com base em características fenotípicas dos isolados de bactérias que nodulam Jacatupé oriundos de três solos salinos das Regiões do Agreste e do Semi-árido de Pernambuco. Todos os 24 isolados procedentes dos solos salinos formaram colônias em menos de 24 horas e que caracteriza estirpes de crescimento rápido conforme VICENTE (1970). Para STAMFORD et al. (1988, 1996), que isolaram rizóbios de caupi, soja e jacatupé em amostras de solos da Zona da Mata e da região Semi-árida de Pernambuco, a ocorrência de rizóbio de crescimento lento ou rápido parece estar relacionada com aspectos ambientais, pois observaram que 90% dos isolados da região semi-árida tiveram crescimento rápido e 100% dos isolados da zona da mata crescimento lento. O possível agrupamento obtido na figura 1, a partir do grupo II pode ser o motivo para a formação de tantos grupos monofiléticos com a distância genética tão alta. Resultados semelhantes foram observados por SPRENT (1994), TAN e BROUGHTON (1981), BARNET (1991), MARTINS (1997) em que os rizóbios de crescimento rápido são mais comuns em regiões semi-áridas, constituindo essa característica como estratégia de sobrevivência, já que são mais tolerantes à seca que os de crescimento lento. A característica de alta produção de exopolissacarídeos vem sendo descrita por vários autores como um mecanismo envolvido no processo de adaptação e sobrevivência dos rizóbios em distintas condições edafoclimáticas, como por exemplo: solos salinos (XAVIER et al., 1998), condições de temperatura elevada (OSA-AFIANA e ALEXANDER, 1982) e em presença de actinomicetos produtores de antibióticos (COUTINHO et al., 1999). A grande capacidade de produção de exopolissacarídeos observada nos isolados testados pode estar relacionada à tolerância a estresse ambiental, possibilitando a sobrevivência em nos solos salino de onde foram isolados. A falta de descrição de estirpes que produzem um excesso de exopolissacarídeos na literatura causou certa omissão sobre esse grupo de bactérias por bastante tempo, por acreditar tratar-se de contaminantes. Entretanto, nos estudos de SINCLAIR e EAGLESHAM (1984), as estirpes que formaram exopolissacarídeos foram mais eficientes em fixar nitrogênio atmosférico que aquelas que produziam colônias secas sob condições salinas, uma vez que essa alta produção da mucosidade pode representar uma forma de proteção da bactéria aos estresses ocorridos. MARTINS et al. (1997) também correlacionaram maior produção de exopolissacarídeos com maior tolerância às condições de salinidade do solo e resistência intrínseca aos antibióticos em rizóbios isolados de caupi cultivados em solos do Nordeste do Brasil. Para as análises moleculares, foram escolhidos representantes dos grupos IA, IC, IIA, IIB, III, IV, V e VII. Pela análise por BOX-PCR, observouse que na maioria dos treze isolados havia perfis únicos de DNA, considerando a distância genética para o agrupamento variando entre 56% e 100% (Figura 2). Pelo resultado desse dendrograma mostrado nos perfis em eletroforese, observa-se número elevado de bandas, o que é importante, já que o uso desse oligonucleotídeo específico permite a detecção de um polimorfismo suficientemente elevado para análise genética de bactérias (CHUEIRE et al., 2000). No dendrograma (Figura 2), formaram-se três grupos com maior semelhança (100%), sendo apresentada no grupo C com os isolados NFB742 e NFB746. Dados similares foram obtidos no grupo B com os isolados NFB738 e NFB739, porém com maior distância genética (aproximadamente 88%). Como houve menor Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

376 Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé 501 grau de polimorfismo entre estes isolados, pode-se considerá-los variantes de uma mesma bactéria (Figura 3). Dados similares foram obtidos por FERNANDES et al. (2003), estudando rizóbios nativos dos tabuleiros costeiros usando como plantas-iscas o guandu e o caupi e o marcador BOX-PCR. Ao analisar conjuntamente as características genotípicas e fenotípicas dos isolados oriundos do jacatupé e as estirpes de referência (Figura 3), observou-se um comportamento completamente diferente. A maioria das estirpes-tipo agrupou-se no grupo I, onde praticamente cada espécie foi formando grupos monofiléticos como o de Bradyrhizobium e Sinorhizobium com alta semelhança. Dentro desse agrupamento, em apenas quatro isolados de jacatupé verificou-se alto grau de semelhança, sendo considerados isolados idênticos (NFB746 e NFB747). Analisando apenas as características fenotípicas desses isolados, ocorreu grande distância genética. Esses isolados foram semelhantes às estirpes de referência R.spNGR234-Rhizobium sp e McBR521- Mesorhizobium ciceri. O isolado NFB742, provavelmente, pertence à espécie Mesorhizobium ciceri devido ao alto grau de similaridade observado. Com relação ao isolado NFB741, a semelhança de 87% se deu com as bactérias: Rt(IIA)CFN299-Rhizobium tropici IIA e StBR527-Sinorhizobium terangue. Os demais isolados praticamente formaram grupos distintos como o IIB, III, IV e V, onde apenas a estirpe de referência MhBR524-Mesorhizobium huakuii foi 74% semelhante ao isolado NFB740. Distância Genética NFB736 NFB737 NFB740 NFB750 A Distância genética BeBR29 BjBR111 StBR527 A Rt(IIA)CFN299 NFB741 SfBR112 SmlBR7411 Rt(IIB)CIAT899 SmdBR525 R.spNGR234 I McBR521 NFB742 NFB746 B NFB747 Rlbv.pBR10052 Rt(IIB)CIAT899 RgBR10055 MmBR522 SsBR526 ReCFN42 Rlbv.tBR7605 MlBR7801 NFB736 NFB744 NFB743 NBF737 NFB748 NFB750 MhBR524 NFB740 NFB738 NFB739 AcBR5410 II III IV V VI A B Coeficiente de Simple-Matching (SM) Figura 3: Dendrograma de similaridade com base em características fenotípicas dos 13 isolados de bactérias que nodulam Jacatupé e das estirpes de referência cedidas pelo sistema de Coleção de Microrganismos - SICom da EMBRAPA-Agrobiologia Legenda: BeSEMIA5019- Bradyrhizobium elkanii, BJATCC Bradyrhizobium japonicum, StBR527-Sinorhizobium terangue, Rt(IIA)CFN299-Rhizobium tropici IIA, SmdATCC9930-Sinorhizobium medicae, Rlbv.tBR7605- Rhizobium leguminosarum bv. trifolii, Mlbr7801- Mesorhizobium loti, SfATCC Sinorhizobium fredii, SmlATCC9930-Sinorhizobium meliloti, Rt(IIB)CIAT899- Rhizobium tropici IIB, R.spNGR234-Rhizobium sp, McBR521-Mesorhizobium ciceri, Rlbv.pBR Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli, RgBR Rhizobium galegae, MmBR522- Mesorhizobium medicae, SsBR526-Sinorhizobium saheli, ReCFN42-Rhizobium etli, MhBR524-Mesorhizobium huakuii, AcBR5410- Azorhizobium caulinodans oriundos de três solos salinos da Região do Semi-árido de Pernambuco. A linha vertical pontilhada indica o nível de similaridade entre os principais grupos formados a 67%. NFB738 NFB739 W Coeficiente de Simple-Matching (SM) NFB744 NFB748 NFB741 NFB742 NFB746 NFB747 NFB743 Figura 2: Dendrograma de similaridade com base em características genótipicas (BOX-PCR) dos isolados de bactérias que nodulam Jacatupé oriundos de três solos salinos das Regiões do Agreste e do Semi-árido de Pernambuco. B C No estudo da filogenia de bactérias, faz-se necessário buscar maior número de marcadores genotípicos juntamente com estudos das caracterísicas fenótipicas, pois os resultados deste trabalho demonstram de forma clara a diferença entre os dendrogramas formados isoladamente das características fenotípicas e genotípicas, quando os dados compilados mostrados no dendrograma da figura 3 geraram resultados bastante distintos. Para a obtenção de um dignóstico mais preciso da diversidade genética de microrganismo, faz-se necessário aumentar o número de marcadores moleculares e o número de características bioquímicas, morfológicas e fenotípicas estudadas. Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

377 502 A.D.S. Freitas et al. Na figura 4 verifica-se o perfil de bandeamento gerado pelo marcador com os isolados, em que se nota um alto grau de polimorfismo. Esses resultados levam a concluir que o marcador BOX-PCR é importante para avaliar a diversidade de populações bacterianas, mas pouco viável para diferenciar espécies REFERÊNCIAS AGUILAR, O.M.; LÓPEZ, M.V.; RICCILLO, P.M. The diversity of rhizobia nodulating beans in Northwest Argentina as a source of more efficient inoculant strains. Journal of Biotechnology, Amsterdam, v.91, p , BALA, A, MURPHY., GILLER, K.E. Distribuition and diversity of rhizobia nodulating agroforestry legumes in soils from three continents in the tropics. Molecular Ecology, v.12, p BARNET, Y.M.; CATT, P.C. Distribution and characteristics of root-nodule bacteria isolated from Australian Accacia spp. Plant and Soil, Dordrecht, v.135, p , BERINGER, J.E.R. Factor transfer in Rhizobium leguminosarum. Journal of General Microbiology, London, v.84, p , Figura 4: Amplificação dos 13 isolados de rizóbio oriundo da planta-isca Jacatupé (P. erosus L.) com o marcador BOX-PCR. Legenda: 1. Marcador 1 Kb Plus, 2. NFB736, 3. NFB737, 4. NFB738, 5. NFB739, 6.NFB740, 7. NFB741, 8. NFB742, 9. NFB743, 10. NFB744, 11. NFB746, 12. NFB747, 13. NFB748, 14. NFB750, 15. Marcador 1 Kb Plus, 16. Control negativo. Os resultados deste trabalho corroboraram os obtidos por VANDAMME et al. (1996), que colocam que o conhecimento polifásico deve ser aplicado à taxonomia e diversidade bacteriana já que um consenso de resultados combinados resultará em análises bem mais consistentes. BALA et al. (2003), estudando 414 isolados rizobianos de três leguminosas arbóreas tropicais, identificaram 23 espécies e também observaram a importância de uma análise polifásica. Foi constatado que o método BOX-PCR foi hábil para separar isolados fenotípica e genotipicamente próximos, mas a utilização de apenas uma técnica limita bastante sua capacidade de detectar uma vasta heterogeneidade genética dos rizóbios estudados. 4. CONCLUSÃO 1. As estirpes de rizóbio nativas de solos salinos isoladas de nódulos de jacatupé mostraram uma diversidade bastante elevada e baixa similaridade com as estirpes de referência testadas neste estudo, podendo se tratar de espécies novas ainda não descritas. 2. Estudos usando marcadores da região ribossomal 16S ou 23S, ou da região espaçadora intergênica (ITS), poderiam ser úteis para discriminar de forma concreta as hipóteses levantadas neste trabalho. CHEN, W.M.; LEE, T.M.; LAN, C.C.; CHENG, C.P. Characterization of halotolerant rhizobia isolated from root nodules of Canavalia rosea from seaside areas. FEMS Microbiology Ecology, Amsterdam, v.34, p.9-16, CHUEIRE, L. M. O.; NISHI, C. Y. M.; LOUREIRO,M. F.; HUNGRIA, M. Identificação das estirpes debradyrhizobium e Rhizobium utilizadas em inoculantes comerciais para as culturas da soja e do feijoeiro pela técnicade PCR com primers aleatórios ou específicos. Agricultura Tropical, Cuiabá, v. 4, p , COUTINHO, H.L.C; KAY, H.E.; MANFIO, G.P.; NEVES, M.C.P.; RIBEIRO, J.R. DE A.; RUMJANEK, N.G. ; BERINGER, J. Molecular evidence for shifts in polysaccharide composition associated whit adaptation of soybean Bradyrhizobium strains to the Brazilian Cerrado soil. Environmental Microbiolology, London, v.1, n.5, p , CRUZ, G.N.; STAMFORD, N.P.; SILVA, J.A.A.; CHAMBER- PEREZ, C Effects of inoculation with Bradyrhizobium and urea application on N 2 fixation and growth of yam bean. Tropical Grassland, Brisbane, v.33, p.23-27, De LAJUDIE, P.; WILLWMS,A.; NICK, G.; MOREIRA, F.; MOLOUBA, F.; HOSTE, B.; TORCK,U.; NEYRA, M.; COLLINS, M.D.; LINDSTRÖM, K.; DREYFUS, B.; GILLIS, M. Characterization of tropical tree rhizobia and description of Mesorhizobium plurifarium sp.nov. International Journal of Systematic Bacteriology, v.48, p , DHAESE, P.; DE GREOE, H.; DECRAEMER, H.; SCHELL, J.; VAN MONTAGU, M. Rapid Mapping of Transposon Insertion and Letion in the Large Ti Plasmides of Agrobacterium tumefasciens. Nucleic Acids Research, Eynsham, v.7, p , EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de Métodos de Análises de Solos. 2.ed. Rio de Janeiro, 1997, p.212. FERNANDES, M.F.; FERNANDES, R.P.M., HUNGRIA, M. Caracterização genética de rizóbios nativos dos tabuleiros costeiros eficientes em culturas do guandu e caupi. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.38, n.8, p , Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

378 Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé 503 GAO, J.; TEREFEWORK, Z.; CHEN, W.; LINDSTROM, K. Genetic diversity of rhizobia isolated from Astragalus adsurgens growing in different geographical regions of China. Journal of Biotechnology, Amsterdam, v. 91, p , HUNGRIA, M. Coleta de Nódulos e Isolamento de Rizóbios. In: HUNGRIA, M.; ARAÚJO, R.S.(Ed.). Manual de Métodos Empregados em Estudos de Microbiologia Agrícola. EMBRAPA: Brasília, p LIU, J; WANG, E.T.; CHEN, W.X. Diverse rhizobia associated with woody legumes Wisteria sinensis, Cercis racemosa and Amorpha fruticosa grown in tne temperate zone of the China. Systematic and Applied Microbiology, Stuttgart, v.28, n.5, p , MARTINS, L.M.V. NEVES, M.C.P., RUMJANEK, N.G. Growth characteristics and symbiotic efficiency of rizobia isolated from cowpea nodules of the northeast of Brazil. Soil Biology and Biochemistry, Oxford, v.29, n.5-6; p , NEVES, M.C.P.; RUMJANEK, N.G. Ecologia das Bactérias Diazotróficas nos Solos Tropicais. 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379 504 A.D.S. Freitas et al. VERSALOVIC, J.; SCHNEIDER, M.; DE BRUIJN, F. J.; LUPSKI, J. R. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction. Methods in Molecular and Cellular Biology, v. 5, p , VINCENT, J. M. Manual for the practical study of root nodule bacteria. Oxford: Blackwell Scientific Publications, p. (International Biological Programme Handbook, 15) XAVIER, G.R.; MARTINS, L.M.V.; NEVES, M.C.P.; RUMJANEK, N.G. Edaphic factors as determinants for the distribution of intrinsic antibiotic resistance in a cowpea, rhizobia population. Biology and Fertility of Soils, Berlin, v.27, p YOUNG, J.P.W.; HAUKKA, K.E. Diversity and phylogeny of rhizobia. New Phytologist, Oxford, v.133, p.87-94, Bragantia, Campinas, v.66, n.3, p , 2007

380 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 NOTA (1 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

381 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine Rendimento da cana-de-açúcar é afetado por flúor Yield of sugar cane as affected by fluorine Rafael Otto I ; Maria Regina Meireles De Faria II ; Fábio Eduardo De Campos Queiroz II ; Thiago Augusto De Moura II ; Godofredo Cesar Vitti II, * ; Heitor Cantarella III I Mestrando do Programa de Solos e Nutrição de Plantas da ESALQ/USP Bolsista FAPESP. E- mail:rotto@esalq.usp.br II Departamento de Ciência do Solo, ESALQ/USP, Caixa Postal 9, Piracicaba(SP). gcvitti@esalq.usp.br III Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Solos e Recursos Ambientais, Caixa Postal 28, Campinas (SP). cantarella@iac.sp.gov.br RESUMO O aquecimento de rochas e solos em indústrias de fundição, siderúrgicas, fertilizantes, vidro e cerâmica liberam compostos contendo flúor (F) na atmosfera. Em área cultivada com duas variedades de cana-de-açúcar no município de Cordeirópolis (SP), adjacente à indústria produtora de cerâmica, foram diagnosticadas queda na produtividade e sintomas de toxidez comparados ao canavial distante da fonte emissora de F. Para a variedade SP , os teores de F variaram de 56 a 3 mg kg -1 em amostras de folhas coletadas pela técnica da diagnose foliar, ao lado e a m da cerâmica, respectivamente. Para a variedade RB o teor de F nas folhas foi de 26 mg kg -1 a 80 m da cerâmica. Esses teores estão acima dos considerados normais, de 10 mg kg -1 (ou menor) em áreas sem influência de emissão de F. A produtividade média foi de 54 Mg ha -1 na cana planta (1.º corte) nas duas variedades e na soqueira (2.º corte) de 50 Mg ha -1 para SP (mais sensível ao F) e 60 Mg ha -1 para a RB (menos sensível ao F). Na área distante m da fonte emissora de F não se observou sintomas de toxidez e a produtividade atingiu 82 Mg ha -1 na cana-planta e 100 Mg ha - 1 na soqueira para a variedade SP O F emitido por indústria de cerâmica sem uso adequado de filtro parece limitar a produtividade da cana-de-açúcar, fato revelado pela diagnose visual, foliar e queda na produção de colmos. Constatou-se, também, na cana-deaçúcar sensibilidade aos efeitos causados pelo excesso de F. (2 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

382 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine Palavras-chave: indústria de cerâmica; toxicidade; produtividade. ABSTRACT Heating minerals, roctks, clays and soils in aluminum and iron smelters, and in ceramic, glass, and fertilizer industries release gaseous forms of fluorine into the atmosphere. In an area grown with two varieties of sugar cane (Saccharum officinarum L.) in Cordeirópolis, SP (Brazil) toxicity symptoms and abnormally low yields were observed in areas nearby as compared with those far from a ceramic industry. For the SP sugarcane variety the leaf contents of F varied from 56 mg kg -1 of F in the dry matter of leaves collected according to recommended diagnostic techniques near the ceramic industry to 3 mg kg -1 F in samples obtained m away. Fluorine content in the RB variety was 26 mg kg -1 in samples collected about 80 m from the ceramic industry. These values are higher than the 10 mg kg -1 F (or less) that is considered normal for plants grown in areas not affected by atmospheric F emissions. Average sugar cane yields of the first cut of the plant cycle were 54 Mg ha -1 for both varieties in the area close to the ceramic industry. Average yields of the second cut (first ratoon) were 50 Mg ha -1 for the SP variety (more sensitive to F) and 60 Mg ha -1 for the RB variety (less sensitive to F). In the area about m from the industry, where no foliar symptoms of toxicity were observed, yields reached 82 Mg ha -1 in the first cut and 100 Mg ha -1 in the ratoon. Fluorine released by the ceramic industry without adequate gas emission filters seems to limit sugar cane yields as shown by visual symptoms, F concentration in leaves, and yield reduction in the vicinity of the source of F. The sugar cane varieties evaluated showed to be sensitive to the effects of excess F accumulation. Key words: ceramic industry; toxicity; productivity Introdução O setor cerâmico da região de Santa Gertrudes, no Estado de São Paulo, responde hoje por cerca de 50% da produção nacional de pisos e cerâmica esmaltada. Quarenta e uma indústrias estão presentes na região contribuindo para o crescimento econômico local, porém trazendo alguns efeitos deletérios para o ambiente (CETESB, 1998). Além da atividade ceramista, a agricultura se destaca na região com culturas anuais, florestais, perenes e cana-de-açúcar. O aquecimento de rochas e solos em indústrias de fundição de alumínio e outros metais não ferrosos, fertilizantes fosfatados e outros fertilizantes minerais, vidro, cerâmica e siderúrgica liberam compostos contendo flúor na atmosfera (ARNDT et al., 1995). O flúor é absorvido da atmosfera pelas plantas principalmente pelas folhas. Em áreas sem emissão de flúor as plantas contêm, normalmente, menos de 10 mg kg -1 de F no tecido (3 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

383 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine vegetal, segundo GARBER at al. (1967) e outros pesquisadores, citados em ARNDT et al. (1995). BREWER et al. (1965) ressaltaram que sintomas podem aparecer em folhas de gladíolo quando os teores de F estão na faixa de 29 a 48 mg kg -1, comprometendo a produção. FORTES et al. (2003) constataram teores de F de 160 e 126 mg kg -1 em folhas de milho safrinha, semeado a 350 e m de distância de indústria produtora de cerâmica. Em poáceas, o sintoma de toxidez de flúor é geralmente caracterizado por clorose nas pontas e margens de folhas em desenvolvimento, estendendo-se às áreas internervais que se tornam necróticas. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar a influência do elemento flúor no desenvolvimento da cana-de-açúcar e o potencial de redução de produtividade quando da exposição a fontes emissoras de F. Material e Métodos O estudo foi realizado em duas áreas - uma próxima da indústria produtora de cerâmica e outra distante m - ambas no município de Cordeirópolis, Estado de São Paulo. A área ao lado da cerâmica é ocupada com as variedades de cana-de-açúcar SP e RB , enquanto a distante, somente com a variedade SP O relevo da região é suavemente ondulado, e as duas áreas possuem tipos de solos semelhantes, de textura argilosa. Nas duas áreas, o plantio foi realizado em outubro de 2002, o primeiro corte em setembro de 2003 e o segundo em outubro de O canavial foi queimado e colhido manualmente. As práticas corretivas, adubação de plantio e de soqueira foram iguais nas duas áreas, assim como ausência de pragas de solo. Na adubação de plantio foram fornecidos 25, 120 e 120 kg ha -1 de N, P 2 O 5 e K 2 O, respectivamente, quantidades suficientes para obtenção de altas produtividades de cana. Na adubação da primeira soqueira foram fornecidos 90 kg ha -1 de N e de K 2 O, quantidades suficientes para produtividades da ordem de 90 Mg ha -1, conforme recomendações de boletins oficiais de adubação (RAIJ et al., 1996). A área não recebeu aplicação de vinhaça. Em abril de 2004, aos sete meses após o primeiro corte, foi realizada coleta de folhas pela técnica de diagnose foliar seguindo metodologia proposta por MALAVOLTA et al. (1997). Foram coletadas quatro amostras de folhas da seguinte maneira: para a variedade RB foi retirada amostra composta a cerca de 80 m da indústria; para a variedade SP foram coletadas folhas em três situações: a 20 m, 200 m e m da cerâmica. As amostras foram remetidas para análises seguindo padrões técnicos: lavagem prévia com água destilada, detergente neutro e enxágüe com água destilada; secagem ao ar livre por 24 horas; secagem em estufa ventilada a 60 ºC durante 48 horas. Após esse processo, o tecido vegetal foi finamente moído e encaminhado para análise. Segundo o método de FRANKENBERGER et al. (1996), o F foi extraído com ácido nítrico concentrado e determinado pelo método potenciométrico com eletrodo seletivo para F. Visando avaliar a fertilidade do solo da área estudada para verificar a possibilidade da baixa produtividade ser devida a deficiências nutricionais, em abril de 2004 também foram coletadas amostras de solo do talhão próximo à cerâmica, contendo as duas variedades. O solo foi coletado com amostrador tipo sonda nas profundidades de 0 a 20 e 20 a 40 cm, a 25 cm da (4 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

384 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine linha da soqueira. Foram retiradas dez subamostras para compor cada amostra, que foram identificadas e encaminhadas para análise. A produtividade de colmos das áreas avaliadas foi obtida pelo proprietário, mediante pesagem dos caminhões e medição da área colhida. Essa medida representa a estimativa da média de produtividade dos talhões observados. Resultados e Discussões Solo Para os primeiros 20 cm, os resultados foram: ph (CaCl 2 ) = 5,3; MO = 28 g dm -3 ; P resina = 14 mg dm -3 ; S = 9 mg dm -3 ; K = 3,5 mmol c dm -3 ; Ca = 44 mmol c dm -3 ; Mg = 15 mmol c dm -3 ; Al = 1 mmol c dm -3 ; CTC = 87,5 mmol c dm -3 e saturação por bases (V%) = 71. Para a camada de 20 a 40 cm os resultados foram semelhantes: ph (CaCl 2 ) = 5,4; MO = 28 g dm -3 ; P resina = 10 mg dm -3 ; S = 6 mg dm -3 ; K = 1,9 mmol c dm -3 ; Ca = 42 mmol c dm -3 ; Mg = 15 mmol c dm - 3 ; Al = 0 mmol c dm -3 ; CTC = 87 mmol c dm -3 e saturação por bases (V%) = 68. Em relação aos micronutrientes, na camada até 20 cm os teores, em mg dm -3, foram de: B = 0,9; Cu = 1,3; Fe = 19; Mn = 18 e Zn = 0,8. Para a camada de 20 a 40 cm, os teores também foram semelhantes: B = 0,9; Cu = 1,4; Fe = 11; Mn = 19 e Zn = 0,5. O boro foi extraído pelo método da água quente e os demais pelo método do DTPA. O solo possui saturação por bases adequada, baixa acidez, baixo teor de alumínio tóxico e relação adequada de cálcio, magnésio e potássio na CTC. O teor de Zn ficou abaixo do adequado, segundo RAIJ et al. (1996). O solo da área estudada é, portanto, de fertilidade adequada para o cultivo de cana-de-açúcar, e capaz de proporcionar altas produtividades quando os demais fatores de produção forem adequados. Planta Na amostra de folha retirada a 80 m, constatam-se teores discrepantes de K e Ca em relação às demais provavelmente por se tratar de outra variedade (Tabela 1). (5 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

385 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine O teor de nitrogênio está abaixo da faixa considerada adequada para todas as amostras, conforme SPIRONELLO et al (1996). O teor de fósforo é considerado adequado em todas as amostras e decresce linearmente à medida que se afasta da cerâmica, e pode estar ocorrendo efeito de concentração desse nutriente no tecido foliar (próximo à cerâmica pela menor produção de matéria seca). Esse efeito parece ocorrer também para o potássio, especialmente na variedade RB , em que se observou maior produtividade e menor teor de K no tecido foliar. Os teores de cálcio, magnésio e enxofre estão dentro da faixa considerada adequada para todas as amostras. O teor de flúor no tecido vegetal decresce linearmente à medida que se afasta da indústria de cerâmica (Tabela 2). Esses teores variam de 56 (a 20 m) a 3 mg kg -1 (cerca de m de distância) para a variedade SP A 80 m da área de influência da cerâmica, o teor foi de 26 mg kg -1 para a variedade RB Esses teores estão acima dos considerados normais, de 10 mg kg -1 ou menos, segundo GARBER at al. (1967) e outros pesquisadores, citados em ARNDT et al. (1995), em áreas sem influência de emissão de F. Em ambas as variedades, os teores de F observados nas plantas (6 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

386 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine próximas à cerâmica causaram sintomas de toxidez. Na região mais próxima da indústria, o desenvolvimento foi severamente comprometido a ponto de inviabilizar a colheita. À medida que se afasta da fonte emissora de flúor, os sintomas de toxidez diminuem de intensidade. Na amostra coletada a m da cerâmica, o teor de flúor no tecido vegetal (3 mg kg -1 ) é considerado normal e não foram evidenciados sintomas de toxidez, sem causar interferência no desenvolvimento da cana-de-açúcar. Quanto aos micronutrientes, os teores de boro observados nas folhas foram baixos, com possível ocorrência de diluição da concentração nas amostras mais distantes da cerâmica. Os teores de cobre e zinco estão dentro da faixa considerada adequada e os de ferro acima. Na variedade RB , verificaram-se elevados teores de manganês no tecido vegetal (Tabela 2). Os resultados de análises de folhas obtidas pela técnica de diagnose foliar diferem bastante em função da variedade e distância entre local da amostragem e fonte emissora de flúor, indicando interferência desse elemento (F) no metabolismo da planta, seja na absorção, transporte ou redistribuição dos demais nutrientes na cana-de-açúcar. A sensibilidade das plantas à contaminação atmosférica com F é dependente da espécie e da variedade. Em algumas espécies tolerantes, como algodão (Gossypium hirsutum), alfafa (Medicago sativa), chá (Camellia sinensis) e Manacá-da-Serra (Tibouchina pulchra), podem não ocorrer sintomas visuais de toxidez mesmo com concentrações foliares acima de 200 mg kg -1 (THOMAS, 1965; ARNDT, 1995; CEPA, 1996; KLUMPP et al., 1998). Por outro lado, algumas espécies da família das poáceas são sensíveis à presença de F atmosférico, como é o caso do milho (Zea mays) e do capim-colonião (Panicum maximum). A cana-de-açúcar é geralmente classificada no grupo sensível ou intermediário (ARNDT et al., 1995). Produtividade A produtividade de colmos da cana-planta foi de 54 Mg ha -1 para as duas variedades na área sob influência do F e de 82 Mg ha -1 na área sem influência do F para a variedade SP Na primeira soqueira, a produtividade foi de 50 Mg ha -1 para a variedade SP e 60 Mg ha -1 para a RB na área sob influência do F, indicando ser essa variedade é mais tolerante ao F, enquanto na área sem influência do F a produtividade foi de 100 Mg ha -1. Nem sempre é possível definir os níveis de toxicidade de F que causam prejuízos ao rendimento das culturas em razão da contaminação aérea abranger grandes áreas nas quais outros fatores, tais como variações de solo, condições climáticas (precipitação pluvial, temperatura e umidade), manejo da cultura entre outros, podem interferir na produtividade. Em alguns casos, o dano se restringe à área necrosada, que deixa de fazer fotossíntese, mas os prejuízos podem ser reduzidos se a perda de tecido for compensada pelo aumento da taxa de fotossíntese ou crescimento em outros tecidos (WEINSTEIN et al., 1998). Embora os dados de rendimento deste estudo tenham sido estimados sem os controles convencionais de áreas experimentais e possa haver variações de solo e de precipitação pluvial entre os talhões avaliados, os sintomas visuais e os altos teores de F verificados nas folhas revelam que a toxidez de F tenha tido estreita relação com a queda de produtividade da canade-açúcar nas áreas próximas à cerâmica. (7 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

387 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine Conclusão Os teores de flúor (F) encontrados na folha de plantas localizadas próximo a indústria produtora de cerâmica estão acima dos considerados normais e pode ser associado à queda na produtividade da cultura. A cana-de-açúcar é sensível à absorção excessiva de F. Agradecimentos Agradecimento a Valmir Tomazella por ceder a área para os estudos e aos integrantes do Grupo de Apoio à Pesquisa e Extensão pelo apoio na elaboração do trabalho. Referências ARNDT, U.; FLORES, F.; WEINSTEIN, L. Efeitos do flúor sobre as plantas: diagnose de danos na vegetação do Brasil. 1.ed. Porto Alegre: Editora da Universidade/UFRGS, p. [ Links ] BREWER, R.F.; GUILLEMET, F.B.; SUTHERLAND, F.H. The effects of atmospheric fluoride on gladiolus growth, flowering and corm production. Proceedings of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v.88, p , [ Links ] CEPA/FPAC. National Ambient Air Quality Objectives of Hydrogen Fluoride (HF). Science Assessment Document. Report by the CEPA/FPAC Working Group on Air Quality Objectives and Guidelines. Toronto: Canadian Environmental Protection ACT, p. [ Links ] COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL - CETESB. Projeto de prevenção à poluição em indústrias de pisos e revestimentos cerâmicos. São Paulo: CETESB, Acesso em: 15 jan Disponível em: Ambiente/prevencao_poluicao /download/ceramica.pdf. [ Links ] FRANKENBERGER, W.T.; TABATABAI, M.A.; ADRIANO, D.C.; DONER, H.E. Bromine, Chlorine and Fluorine. In: Methods of Soil Analysis: Chemical Methods. Part 3. Madison, Wisconsin,USA: SSSA, p [ Links ] FORTES, C.; DUARTE, A.P.; MATSUOKA, S.; HOFFMANN, H.P.; LAVORENTI, N.A. Toxicidade de flúor em cultivares de milho em área próxima a uma indústria cerâmica, Araras (SP). Bragantia, Campinas, v.62, p , [ Links ] (8 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

388 Bragantia - Yield of sugar cane as affected by fluorine KLUMPP, A.; DOMINGOS, M.; MORAES, RM.M. de; KLUMPP, G. Effects of complex air pollution on tree species of the Atlantic rain Forest near Cubatão, Brazil. Chemosphere, Oxford, v.36, p , [ Links ] MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2.ed. Piracicaba: POTAFÓS, p [ Links ] RAIJ, B. van; QUAGGIO, J.A; CANTARELLA, H.; ABREU, C.A. Interpretação de resultados de análises de solo. In: RAIJ, B. van; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A.M.C. Recomendações de adubação e calagem para o Estado de São Paulo. 2.ed. Campinas: Instituto Agronômico/Fundação IAC, p (Boletim Técnico 100) [ Links ] SPIRONELLO, A.; RAIJ, B. van; PENATTI, C.P.; CANTARELLA, H.; MORELLI, J.L.; ORLANDO FILHO, J.; LANDELL, M.G. de A.; ROSSETO, R. Outras culturas industriais. In: RAIJ, B. van.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A.M.C. Recomendações de adubação e calagem para o Estado de São Paulo. 2.ed. Campinas: Instituto Agronômico/ Fundação IAC, p (Boletim Técnico 100) [ Links ] THOMAS, M.D. Gas damage to plants. Annual Review of Plant Physiology, Palo Alto, v.2, p , [ Links ] WEINSTEIN, L.H.; DAVISON, A.W.; ARNDT. U. Fluoride. In FLAGER, R.B. (Ed.) Recognition of air pollution injury by vegetation; a pictorial atlas. 2.ed. Pittsburgh: Air and Waste Management Association, [ Links ] Recebido para publicação em 10 de agosto e aceito em 12 de abril de * Autor correspondente Instituto Agronômico Avenida Barão de Itapura, Campinas SP - Brazil (9 de 10) [23/10/ :08:58 p.m.]

389 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Bragantia Print ISSN Bragantia vol.66 no.3 Campinas 2007 AGROMETEOROLOGIA (1 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

390 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Modelo de vegetação potencial para a Região Nordeste decorrente da precipitação pluvial Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Robson De Sousa Nascimento I ; José Ivaldo Barbosa De Brito II, * I Universidade Federal do Piauí - Campus Cinobelina Elvas Bom Jesus (PI) II Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciências e Tecnologia, Departamento de Ciências Atmosféricas, Campina Grande (PB). ivaldo@dca.ufcg.edu.br RESUMO O presente trabalho aplica o modelo de Rey para calcular a vegetação potencial da Região Nordeste do Brasil e, assim, verificar se esse modelo identifica os principais tipos de vegetação dessa região. O método utilizado para calcular a taxa de Evapotanspiração (ET) é embasado na equação de Penman-Monteith. O modelo também inclui parâmetros fixados e as variáveis altura da vegetação e índice de área foliar (IAF). De modo geral, o modelo conseguiu reproduzir bem os biomas da região Nordeste do Brasil, principalmente a Caatinga, o Cerrado e a Mata Atlântica. Palavras-chave: vegetação potencial, altura da vegetação, IAF, biomas. ABSTRACT The present work applies the model of Rey to calculate the potential vegetation of the Northeast of Brazil and, thus, to verify if it properly identifies the biomes of that region. The method used to calculate the rate of Evapotranspiration (ET) is based on the equation of Penman-Monteith. The model also includes fixed parameters and the variables vegetation (2 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

391 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation height and leaf area index (LAI). In general, the model provided a good representation of the biomes of the Northeast of Brazil, mainly the Caatinga, the Cerrado, and the Atlantic Forest. Key words: potential vegetation, vegetation height, LAI, biomes 1. INTRODUÇÃO Sabe-se da existência de uma relação entre a distribuição dos tipos de vegetação e o clima. Essa relação é traduzida pelos modelos de vegetação potencial (MVP) que, para um determinado clima, diagnosticam o bioma potencial, ou seja, o equilíbrio do bioma com esse clima. É certo que podem existir diferenças entre a distribuição espacial dos tipos de vegetação potencial e natural, pois outros fatores como topografia, tipo de solo e ação antrópica, também influenciam a distribuição de vegetação. Em grande escala, existe uma razoável correspondência entre a vegetação potencial e a natural, por esse motivo é que são utilizados os MVP em estudos climáticos ((OYANA e NOBRE, 2002). De acordo com JENSEN et al. (2001), o uso eficiente de estudo da vegetação potencial em escalas regional e sub-regional foi limitado até o início dos anos de 1990 devido à falta de dados, tornando difícil a localização precisa e o arranjo espacial do ambiente de vegetação potencial. Entretanto, os avanços recentes em sensoriamento remoto, sistema de informação geográfica, modelos terrestres e interpolação climática facilitaram o mapeamento da vegetação potencial, como foi mostrado por JENSEN et al. (2001). SUD et al. (1996) descrevem que a vantagem dos Modelos de Circulação Geral (MCG) é que podem ser usados para fazer avaliação com base nos efeitos climáticos de possíveis alterações antropogênicas da biosfera. Os MCG possuem diferentes aplicações, como pode ser observado nos trabalhos de OSBORNE et al. (2004), POLCHER e LAVAL (1994), COX et al. (1998), SHAFER et al. (2001), B IASUTTI et al. (2004) e, em escala regional, o trabalho de HEEK et al. (2001). Os MVP nos MCG têm sido aprimorados e difundidos para melhor compreensão das respostas climáticas. Entretanto, é preciso saber que as previsões climáticas reais feitas por MCG precisam ser verificadas com observações de campo e satélite (SUD et al., 1996). Há uma forte relação entre o clima e a vegetação, demonstrada nos processos de trocas de energia entre vegetação-atmosfera (KELLIHER et al., 1995). Os processos de trocas de energia entre vegetação e atmosfera constituem fator importante para o clima local, visto que determinam a quantidade de água requerida pela atmosfera e sua disponibilidade para suprir essa demanda. O clima na Região Nordeste do Brasil (NEB) é de grande variabilidade climática, ou seja, alternância entre períodos de secas severas, em alguns anos (1941/1944, 1992/1993, 1997/1998), e de chuvas intensas, em outros (1974/1975, 1985/1986). (3 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

392 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Conhecendo a relação clima-vegetação e as condições climáticas do NEB, este estudo propôs estimar a altura da vegetação potencial para a região NEB, usando o modelo de Evapotranspiração Potencial de Vegetação Potencial de REY (1999). Rey aplicou seu modelo para a Espanha, obtendo resultados satisfatórios. Similarmente, foi feita uma aplicação para a região NEB, inserindo as variáveis climáticas dessa região que o modelo exige, para, a partir daí, discutir se o modelo representa os diversos tipos de vegetação dessa região, a saber: Mata Atlântica, Hiléia Baiana, Floresta Estacional Perinifólia, Floresta Estacional Decidual, Floresta Estacional Semidecidual, Caatinga, Cerrado e Cerradão, conforme classificação do Atlas do IBGE (1985). 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Material Os dados coletados das estações meteorológicas da região NEB foram obtidos das "Normais Climatológicas" do Instituto Nacional de Meteorologia - INMET (1992). Como os dados das Normais Climatológicas não forneciam valores para a velocidade do vento, esses dados foram obtidos junto à Universidade Federal de Campina Grande (UFCG); que não dispunha de dados para todas as localidades descritas nas Normais Climatológicas, o que levou à exclusão de algumas cidades no cálculo da altura da vegetação. Também foram utilizados dados pluviométricos da SUDENE (Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste), disponíveis no Departamento de Ciências Atmosféricas da Universidade Federal de Campina Grande. Os dados fornecidos pela estação de São João do Cariri foram de apenas nove anos de coleta, visto sua instalação recente. Em determinados anos, esses dados não foram computados, e em outros, algumas medidas, em alguns meses, deixaram de serem feitas. Ao todo foram utilizados dados de 61 estações distribuídas por todo o Nordeste, conforme figura 1. Os números que estão grafados na figura 1 são códigos que determinam a posição de cada localidade, as quais estão listradas na tabela 1, assim como os códigos, as latitudes e longitudes. (4 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

393 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation (5 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

394 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation 2.2 Métodos (6 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

395 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Para estimar o IAF e a altura da vegetação potencial no modelo proposto, inicialmente é atribuído o valor de 0,2 ao IAF na equação da evapotranspiração de referência de Penman- Monteith-FAO. Com este valor calcula-se a altura da vegetação e a evapotranspiração (ET). Verifica-se se o valor encontrado da ET é aproximadamente igual à quantidade de água disponível (total de precipitação pluvial anual) ou à evapotranspiração potencial (o menor entre ambos), se não, é adicionado o valor de 0,1 ao IAF e repetem-se os cálculos. Esse procedimento é repetido várias vezes até encontrar uma ET aproximadamente igual à quantidade de água disponível ou ETP. O valor obtido do IAF e da altura da vegetação são obtidos da vegetação potencial. A água disponível foi tomada como igual à precipitação pluvial total média anual que será totalmente evapotranspirada, exceto quando a precipitação pluvial do local é superior à ETP, para o cálculo do IAF e da altura da vegetação. Observa-se, na figura 1, de modo geral, que há boa distribuição espacial das estações em quase todo o NEB, com exceção do Nordeste, Oeste e Sul do Maranhão; Centro-Leste, Sudeste e Sul do Piauí. Os dados de umidade relativa foram extraídos diretamente das Normais Climatológicas do INMET (1992), exceto para São João do Cariri, obtida usando a equação (9b), uma vez que ed foi obtido pela equação (9a) e es pela (10). Como na estação de São João do Cariri não havia medições de insolação, foram tomados os dados de insolação da cidade de Cabaceiras (7º29'S; 36º17'W) devido a sua proximidade com São João do Cariri (7º24'S; 36º52'W). Como os dados de velocidade do vento nas estações meteorológicas são observados a 10 m, utilizou-se a equação (4) para estimar os valores a 2 m, com exceção para São João do Cariri, localidade em que a medida do vento é feita a 2 m. A equação para a altura da vegetação em metros, Av, em função do IAF é dada por: Sendo: IAF o índice de área foliar. A equação (1) foi sugerida por KELLIHER et al. (1993) e utilizada por Rey (1999) para calcular as resistências aerodinâmicas e do dossel, usadas como dados de entrada na equação da evapotranspiração potencial. De acordo com REY (1999), a equação de Penman-Monteith permite o cálculo da ETP usando variáveis meteorológicas determinadas pelo clima (PENMAN, 1948) e características intrínsecas da vegetação, assim como resistência aerodinâmica e resistência da superfície foliar (MONTEITH, 1965) e pode ser expressa pela equação: Sendo: λ (2,5 MJ.kg -1 ) o calor latente de evaporação da água; (kpa.k -1 ) o gradiente da curva de saturação do vapor d'água como uma função da temperatura do ar; Rn (MJ.m -2 dia -1 ) (7 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

396 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation o saldo de radiação; G (MJ.m -2.dia -1 ) o fluxo vertical de calor do solo, que neste estudo foi considerado nulo; ρ a (kg.m -3 ) a densidade do ar; D (kpa) o déficit de pressão do vapor d'água; c r (1004 J.kg -1.K -1 ) o calor específico do ar; λ (kpa.k -1 )a constante psicrométrica; r a (s.m -1 ) a resistência aerodinâmica; r d (s.m -1 ) a resistência do dossel da planta e 0,0864 é o fator de conversão de (J.s -1 ) para (MJ.dia -1 ). A equação para a resistência aerodinâmica, ra, é (Rey, 1999): Sendo: k a constante de Von Karman e é igual a 0,41; u (m.s -1 ) a velocidade do vento 2 m acima do dossel da planta e z m = 2m. Como não dispõe de medidas de u, pois, a altura do dossel varia para cada tipo de planta a velocidade do vento u foi estimada pela seguinte equação (Allen et al., 1994): Sendo: u 10 (m.s -1 ) a velocidade do vento medida a 10m de altura; z (m) altura do dossel da planta mais 2m; d (m) a altura do deslocamento do plano zero (d = 0,78Av) e zo (m) o parâmetro de rugosidade da superfície (zo = 0,076Av). A resistência do dossel, r d (m.s -1 ), que é a resistência representada pela superfície da planta para evaporação da água, foi definida por Allen et al. (1989) para o gramado pela seguinte expressão: Sendo: r e (s.m -1 ) a resistência estomática, que de acordo com RADERSMA e RIDDER (1996) para floresta e vegetação herbácea natural com valores aproximadamente duas vezes aos de culturas agrícolas. Portanto, a equação (5a) foi recolocada pela: (8 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

397 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation O gradiente da curva de pressão de vapor d'água é dado por (HARTMANN, 1994): Sendo: T (K) a temperatura do ar; R v (MJ.kg -1.K -1 ) a constante universal dos gases para o vapor d'água (R v = 4,61x10-4 MJ.kg -1. K -1 ); e 0 (kpa) a pressão de saturação a 273K (e 0 = 0,611 kpa). O saldo de radiação, R n (MJ.m -2.dia -1 ), foi estimado pela seguinte equação (ALLEN et al., 1994): Sendo: a s e b s coeficientes adimensionais (a s = 0,25 e bs = 0,50); n (h) a insolação diária media mensal; N (h/dia) máximo teórico de brilho solar durante o dia na estação em um dia do ano (este estudo N foi tomado para o dia 15 de cada mês, exceto em fevereiro que foi o dia 14); α é o albedo; σ é a constante de Stefan-Boltzmann (σ = 4,90x10-9 MJ.m-2.dia -1. K -4 ); e a emissividade (ε = 0,98, para área vegetada, HARTMANN 1994); a c, b c e a 1 coeficientes adimensionais (a c = 0,1, bc = 0,9 e a 1 = 0,34); b 1 um coeficiente dimensional (b 1 = 0,14 kpa- 1/2); e d (kpa) a pressão de vapor no ponto de orvalho; T x (K) temperatura máxima média mensal; T m (K) temperatura mínima média mensal e Q o (MJ.m -2.dia -1 ) a radiação no topo da atmosfera. O albedo α depende da cobertura da vegetação e do status do crescimento da vegetação, pois, decresce com a altura do dossel (LI et al., 2000). HARTMANN (1994, p. 88) considera como valor típico do albedo 0,17 para Floresta Decídua e 0,25 para vegetação seca. Como no Nordeste do Brasil, em geral, a vegetação é seca, a floresta semidecídua, optou-se por utilizar α = 0,20. Ressalta-se, que ALLEN et al., (1994) sugeriram a = 0,23 para gramado. Substituindo os valores dos coeficientes, emissividade e constante de Stefan-Boltzmann a equação (7a) é escrita na forma: De acordo com HARTMANN,(1994) Q0 (MJ.m-2.dia-1) pode ser obtida pela seguinte expressão: Sendo: S o (MJ.m -2.dia -1 ) a constante solar (S 0 = 118,109 MJ.m -2. dia -1 ); (km) a distância média Terra-Sol; d (km) a distância Terra-Sol em um dia do ano; h 0 o ângulo horário em (9 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

398 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation radiano na estação em um dia do ano; φ a latitude da estação; δ o ângulo de declinação do sol em um dia do ano. Os valores d, h 0 e d foram tomados para o dia 15 de cada mês, exceto em fevereiro que foi o dia 14. A pressão de vapor do ar, e d (kpa), é dada por: Sendo: T d (K) a temperatura do ponto de orvalho; e d também pode ser expresso como: Sendo: UR (%)a umidade relativa do ar e e s (kpa), a pressão de vapor a saturação, dada por: em que T (K) é a temperatura do ar. A constante psicrométrica (γ) foi calculada pela expressão (ALLEN et al., 1994): sendo: P a pressão atmosférica em kpa. A resistência estomática, r e, dada por (KELLIHER et al., 1993): Sendo; r (1000 kg.m -3 ) a densidade da água; D o déficit de saturação na superfície foliar em kpa, é dado por (KELLIHER et al., 1993): (10 de 18) [23/10/ :10:48 p.m.]

399 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation E eq é o termo de radiação da equação de Penman quando a atmosfera está saturada com vapor d'água e o termo aerodinâmico é zero. É dado por: Eeq dado em mm/dia, e E nas equações (12) e (13) pode ser calculado pela equação de Penman original (FENNESSEY e VOGEL, 1996): que não inclui as resistências aerodinâmica da planta ou do dossel. O valor de E c na equação (15) é dado por: Sendo: u 2 a velocidade do vento em m.s -1 a 2 m, estimada pela equação (4) fazendo z = 2, e D o déficit de saturação de vapor em kpa. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES É importante mencionar que os resultados não refletem a realidade da vegetação nativa, pois, o objetivo é compreender que porte deveria ter a vegetação do NEB caso o único impedimento para o seu crescimento fosse o total médio anual da precipitação pluvial observada em cada localidade, conforme o modelo de REY (1999), que descreve uma relação entre evapotranspiração potencial de planta potencial, altura da vegetação e IAF. A propósito, na figura 2 mostra a relação empírica, sugerida por KELLIHER et al. (1993), entre a altura da vegetação e o IAF. (11 de 18) [23/10/ :10:49 p.m.]

400 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation Observa-se na figura 2 que com um IAF de 11 e 23 obtém-se altura da vegetação de 25 m e 40 m, respectivamente. Para IAF superior a 35, o aumento da altura da vegetação é muito pequeno, ou seja, a equação (1) não é capaz de mostra uma relação eficaz entre IAF e altura da vegetação para altura superior a 50 m. REY (1999) apresenta os resultados observados por diferentes pesquisadores que relacionaram o IAF e a altura da vegetação, entre eles, WHITTAKER e NIERING (1975, apud REY 1999) que verificaram IAF de 14,0, 18,0 e 19,0 e altura de 35 m, 40 m e 50 m respectivamente; GORTINSKY (1975, apud REY, 1999) que obteve IAF de 4,9 e 4,0 e altura de 17 m e 15 m, respectivamente, e PRICE et al. (1990), apud REY (1999) que notou uma altura de 7 m para IAF de 5,0. Verifica-se que não há uma função direta entre IAF e altura da vegetação, como a descrita por KELLIHER et al. (1993), porém observa-se uma tendência de que valores mais elevados de IAF estão correlacionados com valores mais elevados da altura da vegetação. Partindo dessa constatação KELLIHER et al. (1993) desenvolver a equação (1) utilizando método de regressão exponencial (REY, 1999). Mesmo com as restrições imposta pelo modelo de Rey, a configuração espacial obtida para a altura da vegetação na região NEB (Figura 3), de modo geral, foi semelhante à da vegetação nativa. (12 de 18) [23/10/ :10:49 p.m.]

401 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation De um lado, o modelo foi capaz de reproduzir os principais biomas da região NEB, como a Floresta Estacional Perenifólia do noroeste do Maranhão; a Caatinga exceto no norte do Ceará e centro-sul da Bahia; o Cerrado, com exceção do sudoeste da Bahia; a Floresta Pluvial Perenifólia (Mata Atlântica), exceto no litoral de Sergipe e na área da Hiléia Baiana no sudeste da Bahia; a Floresta Decídua, ao longo da Mata Atlântica do Rio Grande do Norte ao sul da Bahia, (Figura 3). Por outro lado, com exceção da Floresta Estacional Semidecídua do maciço de Baturité no Ceará e da Floresta Decídua na Serra do Teixeira divisa da Paraíba/Pernambuco, o modelo foi incapaz de simular a vegetação mais elevada de áreas insulares, tais como: as Florestas Estacionais Semidecíduas da Chapada do Araripe, do oeste e sul da Bahia e do norte do Piauí; Florestas Decíduas da Serra da Ibiapaba e Chapada do Apodi, no Ceará; a Floresta Pluvial Perenifólia Hiléia Bahia, no sudeste da Bahia, e as áreas de Cerradão, no oeste da Bahia e no sul do Piauí e Maranhão. Portanto, o modelo é eficiente para simular os grandes Biomas, mas incapaz de visualizar suas particularidades, tanto para a vegetação mais elevadas como para as mais baixas. Comparando a figura 3 com o mapa de vegetação do Atlas do IBGE (1985), observam-se as seguintes semelhanças: as florestas de Mata Atlântica (15-30 m) são bem representadas ao longo do Estado do Rio Grande do Norte até a Bahia, exceto em Sergipe, com a altura da (13 de 18) [23/10/ :10:49 p.m.]

402 Bragantia - Potencial vegetation model for the Northeast Region of Brazil as a function of precipitation vegetação do modelo compatível ao observado no Atlas do IBGE (1985); a Floresta Estacional Perinifólia (30-40 m) foi bem simulada pelo modelo, com árvores superiores a 30 m devido aos altos índices de precipitação pluvial nessa região (norte e noroeste do MA); a Floresta Decídua (10-12 m) - adjacente à Mata Atlântica - com altura semelhante à divulgada pelo Atlas do IBGE (1985), o mesmo ocorrendo com as áreas de Caatinga e Cerrado. Porém, o modelo foi incapaz de simular as Florestas Deciduais, as Florestais Estacionais Semidecíduas, do interior da região Nordeste, a Hiléia Baiana, litoral da Bahia, e os Cerradões. Comparando os resultados observados para a vegetação potencial do Modelo Rey com a vegetação potencial de OYAMA e NOBRE (2002), observa-se que, de modo geral, os modelos são semelhantes para a Caatinga, o Cerrado e a Floresta Estacional Perenifólia. Entretanto, para a Mata Atlântica o Modelo de Rey foi mais preciso que o de OYAMA e NOBRE (2002), enquanto, para a Hiléia Baiana ocorreu o contrário, ou seja, OYAMA e NOBRE (2002) apresentaram uma simulação mais próxima da realidade. Na figura 4 estão os índices de área foliar usando o Modelo Rey. De modo geral, observa-se que a configuração espacial do índice de área foliar é extremamente semelhante ao da altura potencial, como pode ser visto comparando as figuras 3 e 4. Além disso, os valores estão combatíveis aos citados na literatura, por exemplo, IAF de 2 a 4, altura da vegetação de 5 a 10 m e IAF de 18 a 20 e altura de 30 m a 40 m. (14 de 18) [23/10/ :10:49 p.m.]