Estudo genético dos mecanismos para eficiência no uso de fósforo em linhagens endogâmicas recombinantes de sorgo

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Bernardino, Karine da Costa
• Orientador(a): Carneiro, Pedro Crescêncio Souza
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Genética e Melhoramento
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6600

Devido à crescente expansão do cultivo de sorgo em solos intemperizados do Cerrado brasileiro, novos estudos vêm sendo desenvolvidos visando à diminuição nos custos de sua produção com aumento da produtividade. Características como baixa disponibilidade e alta fixação de fósforo (P), níveis tóxicos de alumínio nas camadas superficiais e inferiores, baixa fertilidade e baixo pH, são fatores limitantes para o cultivo nos solos desse bioma. Técnicas como calagem, para correção da acidez, ou adubação fosfatada, para aumentar a disponibilidade de fósforo, são muito empregadas na agricultura atual. No entanto, a calagem é economicamente viável somente em camadas superficiais do solo, não sendo efetiva para neutralizar a acidez em camadas mais profundas. Já grande parte do fósforo aplicado na forma de adubo não é absorvida pela planta, devido à rápida conversão do fósforo aplicado de disponível para não disponível. Nesse contexto, o presente trabalho buscou empregar técnicas de melhoramento vegetal, estatística e biologia molecular, parar elucidar o papel exercido por alterações na morfologia do sistema radicular na produção de grãos de sorgo sob baixa disponibilidade de P. Para essa finalidade, este estudo buscou: i) estimar a associação entre caracteres do sistema radicular de plântulas crescidas em solução nutritiva com estresse de fósforo com a eficiência de aquisição e utilização de P em linhagens endogâmicas recombinantes (Recombinant Inbred Lines, RILs), uma vez que o fósforo é um nutriente imóvel no solo, tendo a planta que desenvolver mecanismos que possibilitem explorar o solo na tentativa de encontrar pools de fósforo disponível, como alterações no sistema radicular; ii) identificar QTLs (Quantitative trait locus) para eficiência no uso de fósforo, utilizando um grupo de 396 RILs oriundas do cruzamento entre as linhagens BR007B (não eficiente, responsiva a adição de P e sensível ao alumínio tóxico) e SC283 (eficiente, não responsiva a adição de P e tolerante ao alumínio tóxico). Para tanto, as 396 RILs foram genotipadas por meio da técnica de genotipagem por sequenciamento (Genotyping-by-Sequencing – GBS) e caracterizadas quanto à morfologia do sistema radicular, em solução nutritiva com estresse de fósforo, e foram fenotipadas quanto à eficiência na aquisição e utilização de P em área experimental com baixa disponibilidade de P, na Embrapa Milho e Sorgo. As análises fenotípicas dos experimentos, realizadas com base em modelos mistos, revelaram a existênciaviii de variabilidade genética para todas as características avaliadas, tanto aquelas relacionadas à eficiência na aquisição, utilização e uso de P, bem como para morfologia do sistema radicular. Além disso, verificou-se a existência de correlação entre as características avaliadas em condições de campo e em solução nutritiva. Para o mapeamento de QTLs associados à eficiência no uso de P, e consequentemente, na produção de grãos, foi utilizado o método de mapeamento por múltiplos locos, o qual permitiu a identificação de um total de 57 QTLs para 20 características avaliadas em ensaios de campo e solução nutritiva. Ressalta-se que, apesar da pequena diferença, houve uma maior contribuição de alelos pelo genitor SC283 o qual apresentou maiores médias para produção de grãos, conteúdo de fósforo na planta, conteúdo de fósforo no grão, conteúdo de fósforo total, índice de colheita de fósforo, eficiência de aquisição, eficiência de utilização, eficiência de uso, diâmetro médio, área de superfície 2, massa seca da parte aérea, massa seca total e conteúdo de fósforo da parte aérea, quando comparado ao BR007B. Além disso, não foram encontrados QTLs co-localizados para produção de grãos e morfologia radicular, no entanto houve indícios de que há uma associação entre essas características, uma vez que foram mapeados QTLs para eficiência de aquisição e conteúdo de fósforo na raiz, características essas que, indiretamente, influenciam na produção de grãos e na morfologia do sistema radicular. Ressalta-se que, apesar de não significativos, foram detectados picos na região de homólogos do gene PSTOL1 no cromossomo 7 do sorgo, gene identificado em arroz que possibilita tolerância ao estresse de fósforo por meio de um maior crescimento das raízes iniciais e que, consequentemente, influencia na produção de grãos em condições de baixa disponibilidade do nutriente em questão.