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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2019.tde-20191220-120341
Documento
Autor
Nome completo
Luiz Antonio dos Santos Dias
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 1994
Orientador
Título em português
Divergência genética e fenética multivariada na predição de híbridos e preservação de germoplasma de cacau (Theobroma cacao L.)
Palavras-chave em português
ANÁLISE MULTIVARIADA
CACAU HÍBRIDO
DIVERGÊNCIA GENÉTICA
GERMOPLASMA VEGETAL
PRESERVAÇÃO
Resumo em português
No presente trabalho, dois estudos foram desenvolvidos abordando o tema comum da divergência entre genótipos de cacau. Análises multivariadas foram implementadas ao programa de melhoramento genético visando aumento de produção e junto ao programa de preservação de recursos genéticos de cacau. O estudo I objetivou a predição da performance, de híbridos por divergência dos genitores S1. No estudo II, a divergência fenética entre clones de cacaueiros foi quantificada. O estudo I envolveu cultivares e híbridos avaliados em sistemas de cruzamentos dialéticos. Assim, os cultivares autocompatíveis CC 41, SIAL 169, CEPEC 1, ICS 1 e SIC 19 e seus 20 híbridos foram ensaiados no Centro de Pesquisas de Cacau, CEPEC, em Itabuna, Bahia. O ensaio foi instalado no ano de 1975, em blocos casualizados com quatro repetições e parcelas de 16 plantas. As sementes dos cruzamentos foram obtidas por polinizações manuais controladas nos cultivares clonais. Por sua vez, as sementes dos cultivares foram obtidas por autofecundações dos clones correspondentes. Dados de componentes de produção dos anos agrícolas de 1986 a 1990 foram utilizados para análise. Para avaliação dos cultivares e híbridos foram empregados o número de frutos sadios (NFSP) e colhidos (NFCP), o peso de sementes úmidas por planta (PSUP) e por fruto (PSUF) e a percentagem de frutos doentes por planta (PFDP). As análises da variância uni e multivariada detectaram diferenças altamente significativas entre os cultivares. A divergência entre eles foi quantificada pelas distâncias de Mahalanobis (D2), Euclidiana (dde), Euclidiana estimada de componentes principais (dcp) e Euclidiana estimada de variáveis canônicas (dvc). As estatísticas que consideram a matriz de dispersão residual, no caso D2 e dvc, apresentaram estreita associação (r = 0,95). O mesmo ocorreu entre as estatísticas de e dcp (r = 0,97). Fraca concordância, no entanto, foi observada entre esses dois pares de estatísticas. A aplicação dos métodos de Tocher, do vizinho mais próximo e do gráfico de variáveis canônicas evidenciou dois grupos divergentes entre si. O primeiro envolvendo os cultivares CC 41, SIAL 169, CEPEC 1 e SIC 19 e o segundo formado pelo ICS 1. Componentes principais e variáveis canônicas identificaram o caráter PSUP entre os caracteres de menor importância para a divergência. A distância geográfica entre os cultivares esteve relacionada à distância genética, com base no agrupamento promovido pelo método de Tocher. O padrão estável da divergência genética entre os cultivares, nos cinco anos, possibilitou o emprego de um simples ano, de ótimas condições climáticas, para a estimação da divergência. A performance média e heterótica dos híbridos foi satisfatoriamente predita pela divergência entre os genitores S1e, expressa por D2. Correlações de Spearman moderadas e altas foram obtidas entre D2 e PSUP (r = 0,68) e entre D2 e PSUF (r = 0,76), para a performance média. Correlação alta de 0,65 foi obtida entre D2 e PSUP, com relação à performance heterótica dos híbridos. A heterose foi medida como desvio do híbrido F1 em relação ao correspondente genitor S1 superior. Os melhores híbridos, com referência a PSUP e PSUF, surgiram dos cruzamentos envolvendo o cultivar de maior divergência (ICS 1). Também o melhor híbrido, resultou do cruzamento envolvendo o par com a segunda maior divergência, no caso SIAL 169 e ICS 1. Por fim, o híbrido de pior performance média surgiu do cruzamento entre o par de cultivares com a segunda maior similaridade, ou seja, CEPEC 1 e SIC 19. No estudo II, a divergência fonética entre 26 clones de cacau do germoplasma do CEPEC foi quantificada por análise de cluster e de componentes principais. Nos 26 clones das séries SIC e SIAL, selecionados na população de cacaueiros forasteiros amazônicos do sul da Bahia, quatro grupos de similaridade fonética foram discriminados. Esses grupos foram detectados pelo método de Tocher. A presença de divergência entre esses clones locais contrariou o paradigma da uniformidade das populações cacaueiras baianas e sugeriu a viabilidade das estratégias de seleção e hibridação entre essas populações. Dentre os 13 caracteres utilizados na avaliação dos 26 clones, quatro foram descartados, por serem redundantes e/ou pouco variáveis. A metodologia de descarte adotada produziu resultados satisfatórios. Os métodos multivariados provaram ser úteis na manipulação das coleções de germoplasma, otimizando o conjunto de descritores e identificando acessos em duplicata.
Título em inglês
Multivariate genetic and phenetic divergence in hybrid prediction and cacao (Theobroma cacao L.) germplasm preservation
Resumo em inglês
Two studies involving the common theme of divergence among cacao genotypes were developed. Multivariate analyses were applied to the genetic improvement program with a view to increasing yield in association with the preservation of cacao genetic resource program. The objective of study I was to predict the performance of hybrids by parents S1 divergence. In study II the phenetic divergence among cacao clones was quantified. Study I involved cultivars and hybrids evaluated in diallel crossing systems. Thus, the auto-compatible cultivars CC 41, SIAL 169, CEPEC 1, ICS 1, and SIC·19, and 20 possible hybrids were tested at the Centro de Pesquisa de Cacau (CEPEC), in Itabuna, Bahia. The trial was set up in 1975, in randomized block with four replications and plots containing 16 plants. The seeds for the crossings were obtained by controlled manual pollination in clonal cultivars. In turn, the cultivar seeds were obtained by selfing of the corresponding clones. Yield component data obtained in the agricultural years from 1986 to 1990 were used in the analysis. The traits studied were number of healthy and of collected fruits per plants NHFP and NCFP, weight of humid seed per plant and per fruit WHSP and WHSF, and percentage of diseased fruit per plant PDFP. The uni- and multivariate variance analyses detected highly significant differences among cultivars. The divergence among them was quantified by Mahalanobis' D2 and Euclidian distance (de), Euclidian distance estimated from principal components (dpc), and from canonical variates (dcv). The statistics that consider the residual dispersion matrix - in the case, D2 and dcv - showed a close association (r = 0.95). This was also true between statistics de and dpc (r = 0.97). However, these two pairs of statistics revealed a sligh concordance. The application of Tocher's, single linkage methods, and the graphic representation from canonical variates confirmed two groups diverging between themselves. The first involved cultivars CC 41, SIAL 169, CEPEC 1, and SIC 19 and the second was formed by ICS 1. Principal components and canonical variates discriminated the trait WHSP as those of least importance for the divergence. The geographic distance among cultivars was related to genetic distance, based on groups formed by Tocher's method. Due to the stable pattern of genetic divergence among cultivars in five years of the study, it was possible to use one single year, of optimal climatic conditions, for estimating divergence. The average and heterotic performance of the hybrids were satisfactorily predicted by the divergence among S1 generation parents, expressed by D2. Moderate and high Spearman's correlations were obtained between D2 and WHSP (0.68) and between D2 and WHSF (0.76) for average performance. A high correlation (0.65) between D2 and WHSP was obtained with relation to the heterotic performance of the hybrids. Heterosis as measured by difference between F1's and average performance of corresponding superior parental S1. The best hybrids in relation the WHSP and WHSF resulted from crossings involving the cultivar of highest divergence (ICS 1). Also, the best hybrid resulted from the crossing between the second pair of highest divergence - in this case SIAL 169 and ICS 1. Finally, the hybrid showing the worst average performance resulted from the crossing between the pair of cultivars showing the second highest similarity, this is, CEPEC 1 and SIC 19. In study II the phenetic divergence among 26 cacao clones of CEPEC's germplasm was quantified by cluster and principal components analyses. In the 26 clones SIC and SIAL, selected from the cacao Amazon populations from southern Bahia, four groups of phenetic similarity were detected. Such groups were identified by Tocher’s method. The presence of divergence among these local clones contradicted the uniformity paradigm of cacao populations from Bahia and suggested that selection and breeding strategies between such populations are fesible. Among 13 traits used in evaluating the 26 clones, four were discarded due to redundancy and/or low variability. The methodology adopted for discarding produced satisfactory results. The multivariate methods proved to be useful for handling germplasm collections, optimizing the group of descriptors and identifying duplicate accessions.
 
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Data de Publicação
2019-12-20
 
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