Causas de correlação entre caracteres e efeito de ambientes na predição do potencial de populações segregantes no melhoramento do feijoeiro

Abstract

Os objetivos deste trabalho foram determinar as causas das associações entre´caracteres relacionados à arquitetura de planta e à produtividade de grãos e suas implicações no melhoramento do feijoeiro; verificar o efeito de ambientes na predição do potencial genético de populações de feijoeiro para diâmetro do hipocótilo e produtividade de grãos, pelo método de Jinks e Pooni; e averiguar a consistência da predição do potencial dessas populações nas safras de inverno e seca, pelas metodologias de Jinks e Pooni e m+a e d. Foram avaliadas 48 populações nas safras de inverno de 2009 (gerações F2 e F3, simultaneamente) e seca de 2010 (gerações F3 e F4, simultaneamente). Como testemunhas foram utilizadas 14 genitores, além das cultivares Pérola e BRSMG Talismã. Os experimentos foram conduzidos no campo experimental da Universidade Federal de Viçosa, em Coimbra, MG. Foi utilizado o delineamento em blocos ao acaso, com três repetições e parcelas constituídas de quatro linhas de 4 m, espaçadas de 0,5 m. Para determinar as causas de associações entre caracteres do feijoeiro, as populações e testemunhas foram avaliadas quanto ao diâmetro do hipocótilo, arquitetura de planta, altura média de planta, massa de 100 grãos e produtividade de grãos e obtidas correlações fenotípicas, genotípicas e ambientais entre esses cinco caracteres. A predição do potencial das populações segregantes foi realizada pela metodologia de Jinks e Pooni e pelas estimativas da contribuição dos locos em homozigose (m+a ) e em heterozigose (d), utilizando-se dos dados de produtividade de grãos e diâmetro do hipocótilo. Este último caráter foi medido em 20 plantas retiradas de forma aleatória nas parcelas. Em relação à associação entre os caracteres relacionados à arquitetura de planta e à produtividade de grãos observaram-se correlações fenotípicas e genotípicas altas e significativas entre os caracteres diâmetro do hipocótilo, arquitetura de planta e altura média de planta, tanto nas linhagens, como nas populações nas diferentes gerações, indicando que estas associações são devidas aos genes pleiotrópicos de efeitos aditivos. Já as correlações dos caracteres diâmetro do hipocótilo, altura média de planta e arquitetura de planta com os caracteres produtividade e massa de 100 grãos são devidas aos diferentes genes ligados, uma vez que estas associações foram suplantadas com o avanço das gerações. O diâmetro do hipocótilo e a altura média de planta destacaram-se como indicadores efetivos da arquitetura de plantas do feijoeiro. Pelas magnitudes e pelos sinais das correlações obtidas nas populações constatou-se que a avaliação de famílias derivadas de gerações mais avançadas, em experimentos com repetições, é estratégia promissora para o desenvolvimento de linhagens de feijão produtivas, eretas e com grãos de tamanho aceitáveis comercialmente. As probabilidades das populações originarem linhagens que superem a linhagem A805 em 10%, considerando o diâmetro do hipocótilo e a cultivar Pérola em 35% para produtividade de grãos, foram inconsistentes quando comparadas nas diferentes gerações, avaliadas em diferentes safras, para maioria das populações. Em razão da baixa coincidência entre as melhores e entre as piores populações nas duas safras e nas diferentes gerações para os dois caracteres, ficou evidenciado que o efeito de ambientes interfere na escolha das populações de feijoeiro, quando se utiliza o método de Jinks e Pooni. Dessa maneira, ao utilizar essa metodologia, recomenda-se avaliar as populações no maior número possível de ambientes. A correlação entre as médias das populações nas safras de inverno e seca foi significativa e de magnitude razoável para os caracteres diâmetro do hipocótilo e produtividade de grãos, enquanto a correlação entre as variâncias dessas populações para as duas safras foi inexpressiva, indicando maior influência dos efeitos ambientais nas estimativas de variância do que das médias. Constatou-se baixa correlação entre os pares m+a (inverno) x m+a (seca) e d (inverno) x d (seca) para diâmetro do hipocótilo e produtividade de grãos, evidenciando que essas estimativas também sofrem grande efeito de ambientes.

The objectives of this work were to determine the causes of the associations between characters related to plant architecture and grain yield and their implications in the common bean plant breeding; to verify the effect of environments on the prediction of the genetic potential of the common bean plant populations regarding hypocotyl diameter and grain yield by the Jinks and Pooni method; and to verify the consistency of predicting the potential of these populations during the winter and dry seasons, using the methodologies of Jinks and Pooni and m+a and d. Forty-eight populations were evaluated in the 2009 winter season (F2 and F3 generations, simultaneously) and 2010 dry season (generations F3 and F4, simultaneously). As controls, 14 parents were used, besides the cultivars Pérola and BRSMG Talismã. The experiments were conducted at the experimental field of the Universidade Federal de Viçosa in Coimbra, MG, and was arranged in a randomized block design with three repetitions, with the plots being constituted of four 4 m long, 0.5 spaced lines. To determine the causes of associations between characters of the common bean plant, the following characters of the populations and controls were evaluated: hypocotyl diameter, plant architecture, plant mean height, 100-grain mass, and grain yield; phenotypic, genotypic and environmental correlations between these five characters were also obtained. A prediction of the potential of the segregating populations was made by the Jinks and Pooni methodology and by the estimates of the loci contribution in homozygosis (m+a ) and heterozygosis (d), using the grain yield and hypocotyl diameter data. This last character was measured in 20 plants randomly taken from the plots. Regarding the associations related to the characters plant architecture and grain yield, high and significant phenotypic and genotypic correlations between the characters hypocotyl diameter, plant architecture, and plant mean height were observed, both in the lines and populations of different generations, indicating that these associations are caused by pleiotropic genes of additive effect. As for the correlations of the characters hypocotyl diameter, plant mean height, and plant architecture with the characters grain yield and 100-grain mass, these are caused by the different linked genes, since these associations were surpassed as generations advanced. The characters hypocotyl diameter and plant mean height were found to be effective indicators of the common bean plant architecture. Based on the magnitude and signals of the correlations obtained in the populations, it can be confirmed that the evaluation of families derived from more advanced generations, in experiments with repetitions, is a promising strategy for the development of productive and erect bean plant lines, with commercially acceptable grain size. The probability of the populations to originate lines superior to line A805 in 10%, considering the hypocotyl diameter and cultivar Perola in 35% for grain yield, were inconsistent when comparing the different generations, evaluated in different seasons, for most of the populations. Due to the low coincidence between the best and worst populations, in the two crop seasons and different generations for the two characters, it became evident that the effect of environments interferes in the choice of common bean plant populations, when applying the Jinks and Pooni method. Thus, when using this methodology, it is recommended to evaluate populations in as many types of environment as possible. The correlation among the population means in the winter and dry season crops was significant and of a reasonable magnitude for the characters hypocotyl diameter and grain yield, while the correlation between the variances of these populations for the two season crops was inexpressive, indicating greater influence of the environmental effects on the variance estimates than on the mean estimates. A low correlation between the pairs m+a (winter season) x m+a (dry season) and d (winter season) x d (dry season) for hypocotyl diameter and grain yield was confirmed, evidencing that these estimates are also influenced by the environments.