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Tipo: Tese
Título: Genetic parameters and strategies for selecting sugarcane genotypes for borer resistance
Parâmetros genéticos e estratégias de seleção de genótipos de cana-de-açúcar para resistência à broca-da-cana
Autor(es): Tomaz, Adriano Cirino
Abstract: The sugarcane borer Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae) is one of the most important pests in sugarcane crops in Brazil and it has been controlled mainly by the use of both biological and chemical control. There is no sugarcane varieties resistant to this pest in Brazil. The lack of knowledge about genetic parameters in Brazilian sugarcane breeding populations and about selection strategies hinders the development of resistant varieties by conventional breeding programs. Therefore, the purpose of this study was to estimate genetic parameters and to compare strategies for selecting sugarcane genotypes for borer resistance. This study was divided in two parts: In the first part, a T1 (originated from true seed) and a T2 (first clonal selection stage) populations were used. In the second part of the study, a population in an experimental stage was used. The T1 experiment aimed to: estimate individual heritability, heritability at family mean level, genotypic variance among families, additive and non-additive genetic effects; and compare individual, family and parents selection. The T2 experiment aimed to: estimate heritability at clone means level and genotypic variance among clones; and assess the efficiency of family selection at T1 stage. T1 experiment was carried out in a randomized block design with 46 full- sib families and four replicates per family. This experiment was established in the year of 2014, at Iturama municipally, Minas Gerais state. In the year of 2015, the infestation index by borer (IIB) was assessed in ten plants per plot, totaling 40 plants per family. In 2016, 32 individuals from the three most resistant and 32 individuals from the three most susceptible families were selected in T1 experiment, to compose de T2 experiment, conducted at Capinópolis municipality, Minas Gerais state. This experiment was carried out in a randomized block design, with five replicates and 64 clones. The IIB was assessed in the year of 2017. In T1 experiment, the heritability at famility means level (h2 = 0.77) was higher than individual heritability (h2 = 0.16). It indicates that family selection is more effective than individual or mass selection. There was difference among family means (18.41 < IIB < 30.41%), indicating the possibility of selecting families for borer resistance. The additive genetic effect is more important than non-additive effects so parents can be selected only through their genetic additive effects. The results of T2 experiment indicated that there is high genetic variance of clones within families (6.63 < IIB < 17.57%). Thus, the selection of families at T1 stage must be followed by clone selection at T2 stage, where the individuals can be assessed in replicated experiments and higher heritability at clone means level can be achieved (h2 = 0.61). The second part of this study aimed to: estimate variance components and heritability; assess the effect of genotype x environment (location, year) interaction in borer resistance; to compare selection strategies; to assess the effect of selection for borer resistance in productivity components (Tons of cane per hectare (TCH), Theoretically recoverable sugar (TRS) and Tons of sugar per hectare (TSH)); and to study the possibility of using selection index for selecting sugarcane genotypes for borer resistance and yield components. A population at an experimental stage with 35 clones, planted in four locations in experiments with 18 or 24 clones and four or five replicates was used. The IIB was assessed in the years of 2015, 2016 and 2017. There was no genotype x year, genotype x location nor genotype x year x location interaction for borer resistance. The heritability in single experiments was moderate or elevated (0.53 < h2 < 0.78) as well as heritabilities for selection in one location and several years (h2 = 0.63), several locations and one year (h2 = 0.74), and several locations and years (h2 = 0.80). Therefore, selection for borer resistance may be performed at only one location and year or by the clones' means in several locations and years. The selection for borer resistance reduced the genetic gains for TCH, TRS and TSH, justifying the use of selection index, which made it possible to obtain satisfactory genetic gains for IIB, TRS and TCH. We can conclude that selection at T1 stage enables selection of families and parents for borer resistance. However, this selection must be followed by clone selection at T2 stage, due to high genetic variability within families. In more advanced selection stages, the clones can be selected either in one location and year or by their means in several years and locations, as there is no genotype x environment interaction. The use o selection index combining IIB, TCH and TRS enables selecting sugarcane for borer resistance in addition to stalk and sugar productivity. Keywords: Diatraea saccharalis, Saccharum spp., heritability.
A broca-da-cana Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae) é uma das principais pragas da cana-de-açúcar no Brasil e vem sendo controlada principalmente por controle biológico e químico. Não há variedades de cana-de-açúcar resistentes à broca-da-cana no Brasil. A falta de estudos sobre parâmetros genéticos nas populações brasileiras de melhoramento e sobre métodos de seleção dificulta o desenvolvimento de variedades resistentes por programas de melhoramento genético convencionais. Assim, o objetivo deste estudo foi estimar parâmetros genéticos e comparar estratégias de seleção de cana- de-açúcar para resistência à broca-da-cana em diferentes fases de seleção. O estudo foi divido em duas partes, sendo que na primeira parte foi avaliada uma população na fase T1 (população de sementes verdadeiras) e uma na fase T2 (primeira geração de seleção clonal). Na segunda parte do estudo, foi utilizada uma população em fase experimental (FE). Os objetivos do experimento T1 foram: estimar variância genotípica entre famílias de irmãos completos, herdabilidade individual e em nível de médias de famílias, efeitos genéticos aditivo e e não-aditivo; comparar seleção massal, seleção de famílias e seleção de genitores. Os objetivos do experimento T2 foram: estimar herdabilidade em nível de média de clones e variância genotípica entre clones; e confirmar a eficiência na seleção de famílias na fase T1. O experimento T1 foi conduzido no delineamento em blocos casualizados com 46 famílias de irmãos-completos e quatro repetições por família, sendo implementado no ano de 2014 no município de Iturama-MG. No ano de 2015, foi feita a avaliação do índice de infestação por broca (IIB) em 10 plantas por parcela, totalizando 40 plantas por família. No ano de 2016, foram selecionados 32 individuos das três famílias mais resistentes e 32 individuos das três famílias mais suscetíveis para compor o experimento T2, plantado no município de Capinópolis-MG. Este experimento foi conduzido no delineamento em blocos casualizados com cinco repetições e 64 clones. O IIB foi avaliado em 2017. No experimento T1, a herdabilidade para média de famílias (h2 = 0.77) foi maior do que herdabilidade individual (h2 = 0.16), indicando que seleção de famílias é mais eficiente do que a seleção individual (massal). A variância genotípica entre média de famílias foi significativa, indicando a possibilidade de seleção de famílias para resistência à broca. O efeito genético aditivo é mais importante do que o efeito de dominância. Assim, a seleção de genitores pode ser feita com base em seus efeitos genéticos aditivos. No exerimento T2 a variância genotípica entre indivíduos dentro da mesma família foi significativa, indicando haver grande variabilidade dentro de famílias de irmãos- completos. Deste modo, a seleção pela média de famílias na fase T1 deve ser seguida da seleção de clones na fase T2, onde é possível avaliar os clones em experimentos com repetições e com herdabilidade moderada (h2 = 0.61). O objetivo da segunda parte do trabalho foi avaliar os efeitos das interações genótipo x ambiente (locais, anos) na seleção para resistência à broca; o efeito da seleção para a resistência à broca em componentes de produção (toneladas de cana por hectare (TCH), açúcares teoricamente recuperáveis (ATR) e toneladas de POL por hectare (TPH)); e avaliar o uso de índice de seleção para selecionar clones para resistência à broca conjuntamente com componentes de produção. O IIB foi avaliado em uma população em fase experimental (FE) com 35 clones, plantados em quatro locais em experimentos com quatro ou cinco repetições e com 18 ou 24 clones por local. O IIB foi avaliado nos anos de 2015, 2016 e 2017. Não houve interações entre genótipo x ano, genótipo x local e genótipo x local x ano para resistência à broca. A herdabilidade individual nos experimentos onde houve variância genotípica signitficativa foi de moderada a elevada (0.53 < h2 < 0.78), assim como as herdabilidades para seleção em vários anos e um local (h2 = 0.63), vários locais e um ano (h2 = 0.74), e vários ano e vários locais (h2 = 0.80). Assim, a seleção pode ser feita em apenas um local e ano ou pela média dos genótipos vários locais e anos. A seleção para resistência à broca reduziu os ganhos genéticos para TCH, ATR e TPH, justificando o uso de índice de seleção, no qual é possível obter ganhos satisfatórios para todas as características. Em geral, podemos concluir que a seleção em T1 permite selecionar famílias e genitores mais promissores para resistência à broca. No entanto, esta deve ser seguida da seleção de clones no T2, devido à alta variabilidade genética dentro de famílias. Para seleção em estágios mais avançado de seleção, esta pode ser feita em apenas um ano e local ou pela média dos clones nos vários ambientes. O uso de índice de seleção combinando os caracteres IIB, TCH e ATR permite a seleção de genótipos com considerável resistência à broca e alta produtividade. Palavras-chave: Diatraea saccharalis, Saccharum spp., herdabilidade.
Palavras-chave: Cana-de-açúcar - Resistência a doenças e pragas
Broca-da-cana
Saccharum
Cana-de-açúcar - Seleção
Cana-de-açúcar - Genética
CNPq: Melhoramento Vegetal
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Doutor em Fitotecnia
Citação: TOMAZ, Adriano Cirino. Genetic parameters and strategies for selecting sugarcane genotypes for borer resistance. 2018. 41 f. Tese (Doutorado em Fitotecnia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br//handle/123456789/26058
Data do documento: 19-Abr-2018
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