Variabilidade genética em caracteres fisiológicos e de produtividade para o melhoramento genético da batata-doce | Genetic variability in physiological and productivity traits for breeding sweet potato genetics

The objective of this study was to analyze the physiological and productive parameters of sweet potato genotypes and use them as tools for pre-selection aiming at drought tolerance, in addition to evaluating and selecting sweet potato genotypes for different agronomic aptitudes from the joint analysis of tests through two growing seasons. The tests were conducted at the Technology Development and Transfer Center (CDTT/ESAL), belonging to the Federal University of Lavras (UFLA), in Brasil. The experimental station is located in Ijaci, south of Minas Gerais, Brasil. The cycle was 150 days in two trials each, from November to March of the years 2021 and 2022, respectively. The treatments were 52 genotypes from the second round of recurrent selection (C2) and five local commercial checks. The experimental design used was a model with incomplete row and column control. The windrows were spaced one meter apart, built at a height of 0,5 m. The useful plot in each treatment was three meters in the windrow containing 10 plants spaced equidistant from each other. In the drought tolerance test, the evaluations took place in the second season, which consisted of two quantitative measures of biomass accumulation in the root and in leaves and branches, as well as the physiological measures evaluating photosynthesis, stomatal conductance, intracellular CO2 concentration, transpiration, water use efficiency, internal and external carbon ratio, instantaneous carboxylation efficiency, leaf water potential, vigor index, and chlorophyll index. In the other test, in years 1 and 2, 13 characteristics were evaluated, 7 quantitative and 6 qualitative, evaluated together in the two years, with a mixed linear model, adjusted by BLUP and their genotypic correlations, with independent selection of significance by the effect of graphs derived from statistical analyses. The result of the physiological analysis indicated that genotypes 397, 556, 1074, 1404, and 1440 showed high potential as recombinants for a breeding program aimed at drought tolerance. In general, most genotypes showed potential for physiological and productive use for a pre-selection aimed at drought tolerance. The breeding program in this cycle of this population showed physiological and productive potential. The physiological characteristics of the proximal sensor, chlorophyll sensor, and photosynthesis rate, related to the quantitative productivity of dry mass of branches and productivity of dry mass of roots, due to the high genetic variability, were considered key characteristics in the initial selection of potato genotypes -sweet, with practical success in screening directed to the focus of drought tolerance. As for the joint analysis (years 1 and 2), the experimental genotypes outperformed the controls, having multiple characteristics inserted in several genotypes previously not found in traditional cultivars. Genotypes 210, 397, 464, 516, 527, 556, 1074, 1192, 1377, 1404, 1440, and 1476 are highlighted for use in multiple sustainable use skills. Genotypes 397, 516, 556, 1074, and 1404 are suitable for human consumption, animal feed, and ethanol production. Genotypes 1192, 1377, 1440, and 1476 with intense purple pulp are suitable for genetic biofortification. Genotype 464 is suitable for animal feed. Genotype 1440 was highlighted in the commercial pattern. Genotypes 397 and 1268 have a high-quality commercial standard and format. Genotype 556 has high starch accumulation and vigorous development. Genotypes 1476 and 1192 showed a high intensity of purple pulp color, due to the accumulation of anthocyanins in the roots. Genotype 1404 has an excellent shape and growth of compact branches. These presented genotypes have multiple potential uses and should be considered in the continuation of the improvement program for these traits, including other potential uses not yet studied.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Objetivou-se com este estudo, analisar os parâmetros fisiológicos e produtivos de genótipos de batata-doce e utilizá-los como ferramentas para pré-seleção visando a tolerância à seca, além de avaliar e selecionar genótipos de batata-doce para diferentes aptidões agronômicas a partir da análise conjunta de ensaios por meio de duas épocas de cultivo. Os ensaios foram conduzidos no Centro de Desenvolvimento e Transferência de Tecnologia (CDTT/ESAL), pertencente à Universidade Federal de Lavras (UFLA). A estação experimental está localizada em Ijaci, região Sul de MG. O ciclo foi de 150 dias em dois ensaios cada um, no período de novembro a março dos anos de 2021 e 2022, respectivamente. Os tratamentos foram 52 genótipos do segundo ciclo de seleção recorrente (C2) e cinco testemunhas comerciais locais. O delineamento experimental utilizado foi um modelo com controle de linhas e colunas incompleto. As leiras continham entre si um metro de espaçamento, construídas a 0,5 m de altura. A parcela útil em cada tratamento foi de três metros na leira contendo 10 plantas espaçadas equidistantes entre si. No ensaio para tolerância à seca, as avaliações ocorreram na segunda época, que consistiram em duas medidas quantitativas de acúmulo de biomassa na raiz e em folhas e ramas, assim como as fisiológicas avaliando a fotossíntese, condutância estomática, concentração intracelular de CO2, transpiração, eficiência de uso de água, relação carbono interno e externo, eficiência instantânea de carboxilação, potencial hídrico foliar, índice de vigor e o índice de clorofila. No outro ensaio, nos anos 1 e 2, foram avaliadas 13 características, sendo 7 quantitativas e 6 qualitativas, avaliadas em conjunto nos dois anos, com modelo linear misto, ajustado pelo BLUP e suas correlações genotípicas, com seleção independente de significância pelo efeito dos gráficos oriunda das análises estatísticas. O resultado da análise fisiológica indicou que os genótipos 397, 556, 1074, 1404 e 1440 apresentaram alto potencial como recombinantes para um programa de melhoramento direcionado à tolerância a seca. De forma geral, a maioria dos genótipos apresentaram potencial de uso fisiológico e produtivo para uma pré-seleção direcionada à tolerância a seca. O programa de melhoramento neste ciclo desta população apresentou potencial fisiológico e produtivo. As características fisiológicas de sensor proximal, sensor de clorofila e taxa de fotossíntese, relacionadas às quantitativas de produtividade de massa seca de ramas e produtividade de massa seca de raízes, devida à alta variabilidade genética, foram consideradas características chave na seleção inicial de genótipos de batata-doce, com sucesso prático na triagem direcionado ao foco de tolerância à seca. Quanto à análise conjunta (anos 1 e 2), os genótipos experimentais superaram as testemunhas, possuindo características múltiplas inseridas em vários genótipos antes não encontradas nas cultivares tradicionais. Os genótipos 210, 397, 464, 516, 527, 556, 1074, 1192, 1377, 1404, 1440 e 1476, são destaques para utilização em múltiplas aptidões de uso sustentáveis. Os genótipos 397, 516, 556, 1074 e 1404 são aptos ao consumo humano, alimentação animal e produção de etanol. Os genótipos 1192, 1377, 1440 e 1476 de polpa roxa intensa, são aptos à biofortificação genética. O genótipo 464 apresenta aptidão para alimentação animal. O genótipo 1440 foi destaque no padrão comercial. O genótipo 397 e 1268 tem formato e padrão comercial de alta qualidade. O genótipo 556 tem alto acúmulo de amido e desenvolvimento vigoroso. O genótipo 1476 e 1192 apresentaram alta intensidade de cor de polpa roxa, devido acúmulo de antocianinas nas raízes. O genótipo 1404 possui ótimo formato e crescimento de ramas compactas. Estes genótipos apresentados possuem múltiplos usos potenciais e devem ser considerados na continuidade do programa de melhoramento para estas características, inclusive para outros usos potenciais ainda não estudados.