Inheritance of aluminum tolerance in tropical popcorn using Hayman's diallel analysis

Abstract

Understanding the genetic control of root growth is essential to improve the aluminum (Al) tolerance in crops. The objective of this study was to investigate the inheritance of Al tolerance related traits in tropical popcorn. Eight inbred lines were crossed in a diallel design and jointly assessed with their F 1 s and two checks in a completely randomized design with two replications. The Al tolerance related traits were Al content, relative and net total, lateral, and axial root length, and number of root tips. The diallel analysis followed the Hayman's proposal. There was dominance for all traits. Only the net axial root length had bidirectional dominance. The dominant genes are not symmetrically distributed between the parents. The dominance was negative for relative total, lateral, and axial root length and positive for the other three traits. In general, there was evidence of complete dominance. Only for the relative lateral root length and net axial root length there were overdominance. None of the assessed inbred lines reached the selection limits. Inbred lines 11-133, 11-403, and 11-383 have the higher number of recessive (favorable) genes for relative total, lateral, and axial root length, respectively. Inbred lines 11-403 and 11-383 also have the higher number of dominant (favorable) genes for reduced Al content. Regarding net total and lateral root length and number of root tips, the inbred line 11-142 has the higher number of dominant (favorable) genes. For net axial root length, the inbred lines 11-109 and 11-133 have more favorable dominant and recessive genes, respectively. Our results evidenced that dominance is an important effect determining popcorn root traits and aluminum content in roots and should be explored in hybrid breeding. Keywords: Aluminum tolerance. Genetic control. Relative root length. Net root length.

O objetivo deste estudo foi investigar a herança de caracteres de raiz relacionados com tolerância ao Al em milho-pipoca tropical. Oito linhagens de milho-pipoca foram cruzadas em um esquema de dialelo completo e posteriormente avaliadas com os respectivos híbridos e duas testemunhas em um delineamento inteiramente casualizado com duas repetições. Os caracteres avaliados foram conteúdo de Al na raiz, comprimento líquido e relativo de raízes laterais, axiais, e total e número de ápices radiculares. Houve dominância para todos os caracteres avaliados. Apenas crescimento líquido de raízes axiais apresentou dominância bidirecional. A dominância foi negativa para crescimento relativo de raízes laterais e axiais, crescimento líquido total e positivo para os demais caracteres. Em geral houve evidencia de dominância completa para todos os caracteres. Apenas crescimento relativo de raízes laterais e crescimento líquido de raízes axiais apresentaram sobredominância. Nenhuma das linhagens avaliadas alcançaram o limite de seleção para tolerância ao Al. As linhagens 11-133, 11-403 e 11-383 apresentaram maior concentração de genes recessivos (favoráveis) para crescimento relativo de raízes laterais, axiais e total, respectivamente. Linhagens 11-403 e 11-383 também apresentaram maior concentração de genes dominantes (favoráveis) para redução do conteúdo de Al. Em relação ao crescimento líquido de raízes laterais, total e número de ápices radiculares a linhagem 11-142 apresentou maior concentração de genes dominantes (favoráveis). Para crescimento líquido de raízes axiais, as linhagens 11-109 e 1-133 apresentaram maior concentração de genes dominantes e recessivos, respectivamente. Os resultados evidenciaram que dominância é importante na herança da tolerância ao Al e pode ser explorada no desenvolvimento de híbridos de milho-pipoca. Palavras-chave: Tolerância ao alumínio. Controle genético. Comprimento relativo da raiz. Comprimento líquido da raiz.