Variabilidade, parâmetros genéticos e caracterização agronômica e molecular de genótipos de cevada nua (hordeum vulgare l. Var. Nudum hook. F.) Sob irrigação no cerrado

Abstract

A cultura da cevada (Hordeum vulgare L.) tem se mostrado com alto potencial para integrar sistemas de produção do Cerrado irrigado em razão da sua capacidade agronômica de adaptação e pela crescente demanda por essa commodity. Todavia, apenas a cevada tradicional ou com casca, com viés cervejeiro, vem sendo explorada pelos melhoristas brasileiros. Nos últimos anos, a cevada nua ou ‘’Hulless barley’’, tem despertado um grande interesse devido as suas propriedades físico-químicas relacionadas à saúde. Essas características podem ser aproveitadas tanto para malteação como na alimentação animal e humana, dando oportunidade e oferta ao negócio agrícola, de forma a incluir novas oportunidades comerciais. Nesse sentido, ações de pesquisa e desenvolvimento são necessárias para gerar informações moleculares e agronômicas de diferentes acessos de cevada nua e, posteriormente, utilizar a variabilidade genética para o desenvolvimento de cultivares adaptadas. Neste trabalho, objetivou-se quantificar e caracterizar a variabilidade genética de 18 acessos de cevada nua com base em marcadores moleculares e caracteres agronômicos, além de selecionar acessos com características agronômicas desejáveis para cultivo no sistema de produção irrigado no Cerrado. Foram avaliados 18 acessos de cevada nua, além de três acessos de cevada com grãos cobertos que serviram como referência. Os experimentos foram realizados em dois locais no Distrito Federal: na Embrapa Cerrados, Planaltina-DF, situada a 15º35’30’’ de latitude Sul e 47º42’30’’ de longitude Oeste, numa altitude de 1.007 m; e na Embrapa Produtos e Mercado (SPM), localizada em Recanto das Emas-DF a 15°54’53’’ de latitude Sul e 48°02’14’’ de longitude Oeste, em uma altitude de 1.254 m, ambos irrigados via pivô central, de maio a Setembro de 2012. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com três repetições. As características avaliadas foram: rendimento de grãos, classificação comercial de primeira, segunda e terceira classe, peso de mil sementes, altura de plantas, grau de acamamento, ciclo de espigamento, peso hectolítrico e teor de proteína no grão. A caracterização molecular foi realizada com base em 157 marcadores moleculares RAPD e nos dez caracteres agronômicos. Foram obtidas as matrizes de distância genética entre os genótipos com base em marcadores moleculares e características quantitativas. Foram realizadas análises de agrupamento e dispersão gráfica dos acessos. Foi constatada alta variabilidade genética molecular e agronômica entre os acessos, possibilitando a utilização das mesmas pelo programa de melhoramento genético. Observou-se tendência de agrupamento dos genótipos etíopes e uma significativa dispersão dos genótipos brasileiros, os quais apresentaram maior variabilidade genética molecular. Com base nas características agronômicas, foram verificados dois agrupamentos mais consistentes, um com os materiais dísticos e outro com os hexásticos. Os genótipos mais divergentes foram os dísticos CI 13453, CN Cerrado 5, CN Cerrado 1 e CN Cerrado 2. Os genótipos PI 356466, CN Cerrado 1, PI 370799 e CI 13453 apresentaram características 8 agronômicas de interesse e foram distintos geneticamente, sendo indicado para a base de cruzamentos visando à seleção de genótipos promissores, maximizando os efeitos heteróticos e a complementaridade gênica dentro do programa de melhoramento genético da cevada nua irrigada no Cerrado. Os dados obtidos na caracterização agronômica foram submetidos à análise de variância e as médias agrupadas entre si pelo teste de Tukey. Foram detectadas diferenças significativas a 1% entre os acessos para todas as características avaliadas. Há possibilidade de se obter ganhos genéticos devido aos elevados valores do coeficiente de variação genotípico. Foi observada alta herdabilidade para todas as características, exceto para teor de proteína, possibilitando a transferência de características de interesse dos genitores para seus descendentes. Os acessos CI 13453, CN Cerrado 1, CN Cerrado 2, CN Cerrado 5 e PI356466 destacaram-se dos demais em relação as características agronômicas, rendimento de grãos, classificação comercial de primeira, acamamento e proteína. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The barley (Hordeum vulgare L.) has shown a high potential for integrating irrigated production systems in the Brazilian Savanna due to its agronomic adaptability and to the increasing demand for this commodity. However, only the traditional or covered barley, with brewing characteristics, has been explored by Brazilian breeders. In recent years, the naked barley, or hulless barley, has aroused great interest due to its physical and chemical properties related to health. These characteristics can be availed for both malting and human or animal feeding, providing opportunity and supply to the agriculture business, in a way to include new commercial opportunities. In this sense, actions in research and development are needed to generate molecular and agronomic information from different barley accessions and, posteriorly, use the genetic variability for the development of adapted cultivars. In this study, it was aimed to quantify and characterize the genetic variability of 18 accessions of hulless barley based on molecular markers and agronomic traits, and select accessions with desired agronomic traits for cultivation in irrigated production system in the Brazilian Savanna. Eighteen accessions of hulless barley were evaluated, and three accessions of covered barley served as reference. The experiments were performed in two sites in Distrito Federal: Embrapa Cerrados, Planaltina-DF, 15º35’30’’ latitude south and 47º42’30’’ longitude West, 1.007 meters high; and Embrapa Produtos e Mercado (SPM), Recanto das Emas-DF, 15°54’53’’ latitude South and 48°02’14’’ longitude West, 1.254 meters high, both irrigated via central pivot, from May to September of 2012. It was used the randomized blocks experimental design with three replicates. The evaluated characteristics were: grain yield; commercial classification of first, second, and third class; thousand seeds weight; plant height; lodging level; earing cycle; hectoliter weight; and grain protein content. The molecular characterization was performed based on 157 RAPD molecular markers and on the ten agronomic traits. Matrices of genetic distance among the genotypes were obtained based on molecular markers and quantitative traits. Graphic grouping and dispersion analysis of the accessions were made. High molecular and agronomic genetic variability were found among the accessions, enabling their use by the breeding program. It was observed a tendency to grouping among the Ethiopian genotypes and a significant dispersion among the Brazilian genotypes, which presented higher molecular genetic variability. Based on the agronomic characteristics, two more consistent groupings were identified, one with the two-rowed materials and another with the six-rowed materials. The more divergent genotypes were the two-rowed CI 13453, CN Cerrado 5, CN Cerrado 1, and CN Cerrado 2. The PI 356466, CN Cerrado 1, PI 370799, and CI 13453 genotypes presented agronomic traits of interest and were genetically different, being indicated for the crossing base aiming promising genotypes selection, maximizing the heterotic effects and the genic complementarity inside the breeding program of the hulless irrigated barley in the Cerrado. 10 The data obtained in the agronomic characterization were subjected to the statistical analysis of variance and the grouped means where analyzed by the Tukey test. Significant differences were observed at 1% among the accessions for all the evaluated traits. There’s the possibility of obtaining genetic gains due to the high values of the genotypic variation coefficient. High heritability was found for all the characteristics, except protein content, enabling the trait of interest transfer from the parents to the descendants. The accessions CI 13453, CN Cerrado 1, CN Cerrado 2, CN Cerrado 5, and PI356466 stood out among the others in relation to the agronomic traits, grain yield, commercial classification of first class, lodging, and protein content.