Parâmetros genéticos, herança e seleção para múltiplas características no trigo | Genetic parameters, inheritance and selection for multiple traits in wheat

Wheat cultivation faces a series of current and projected future challenges, especially in the face of climate change, environmental constraints, and economic and food security needs. The search for more productive cultivars with interesting traits is relentless in wheat genetic improvement programs worldwide. The objective of this study was to study and understand the genetic parameters, genetic inheritance, and simultaneous selection for multiple traits, with emphasis on ear germination in wheat populations. The cultivars Frontana, CD 1440, CD 105, and BRS Sabiá with levels of resistance to ear germination were selected as parents. These were crossed with each other, part of the F1 seeds were advanced to F2 generations and for the most divergent parents in spike germination (Frontana and BRS Sabiá) backcrosses were performed (RC1F1 and RC2F1). The F1, F2 generations and the parents of all populations were sown in the field in 2020. Each plot consisted of 4 lines of the F1 generation, 14 lines of the F2 generation and 4 lines of each of the parents for each combination. The F1 and F2 generations, together with the parents (Frontana and BRS Sabiá) and the backcrosses (RC1 and RC2), were sown in the field in 2021. Each plot consisted of 2 lines of the F1 generation, 14 lines of the F2 generation, 4 lines of backcrosses (RC1F1 and RC2F1) and 2 lines of each of the parents (Frontana and BRS Sabiá). The lines were 3 meters long, with a spacing of 34 cm between lines and 20 cm between plants, positioned in a homogeneous area. The experiment was set up in the second half of May 2021. For each individual plant, the characteristics of days from emergence to heading, plant height and number of tillers per plant were obtained. At the time of physiological maturity, the main spike of each plant was harvested for the germination test in the spike. The secondary spike of each plant of the parents, F1 and F2 generations were harvested and from these the characteristics, spike length, spike weight, number of spikelets per spike, grain weight per spike, number of grains per spike and germination in the spike were obtained. The remaining spikes of each plant were harvested and threshed separately, and the characteristic grain mass of the plant was obtained. The main tiller spikes were immersed in pots with 1 liter of water at room temperature for 8 hours and subjected to germination on germitest paper in a germination chamber. Seven days later, germination was read to a scale of 1 to 11. In addition to the averages, the phenotypic, genetic and environmental variance and the broad and narrow sense heritability were obtained, the latter only for the population with backcrosses. The gain by selection was also obtained, considering a selection rate of 20% and the number of genes. For all the studied traits, segregation in F2 tended towards one of the parents, in some cases as was the case for germination in the spike, segregating against the breeding objective. All traits presented quantitative inheritance, controlled by many genes and influenced by the environment. Simultaneous selection for multiple traits is complex, and the breeder should use associated methodologies. Germination in the spike has quantitative inheritance and segregation in F2 is strongly directed towards susceptible individuals.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O cultivo de trigo enfrenta uma série de desafios atuais e projetados para o futuro, especialmente em face de mudanças climáticas, restrições ambientais, e necessidades econômicas e de segurança alimentar. A busca por cultivares mais produtivas e com características de interesse é incessante nos programas de melhoramento genético do trigo no mundo. O objetivo do trabalho foi estudar e compreender os parâmetros genéticos a herança genética e a seleção simultânea para múltiplas características, com ênfase na germinação na espiga em populações de trigo. Foram selecionados como genitores as cultivares Frontana, CD 1440, CD 105 e BRS Sabiá com níveis de resistência a germinação na espiga. As cultivares foram cruzados entre si, parte das sementes F1 foram avançadas para gerações F2 e para os genitores mais divergentes a germinação na espiga (Frontana e BRS Sabiá) foram realizados os retrocruzamentos (RC1F1 e RC2F1). As gerações F1, F2 e os genitores de todas as populações, foram semeadas a campo em 2020. Cada parcela foi composta de 4 linhas da geração F1, 14 linhas da geração F2 e 4 linhas de cada um dos genitores para cada combinação. As gerações F1 e F2, juntamente com os genitores (Frontana e BRS Sabiá) e os retrocruzamentos (RC1 e RC2), foram semeadas a campo no ano de 2021. Cada parcela foi composta de 2 linhas da geração F1, 14 linhas da geração F2, 4 linhas de retrocruzamentos (RC1F1 e RC2F1) e 2 linhas de cada um dos genitores (Frontana e BRS Sabiá). As linhas tinham 3 metros de comprimento, espaçamento entre linhas de 34 cm e entre plantas de 20 cm, posicionadas em área homogênea. O experimento foi instalado na segunda quinzena de maio de 2021. Para cada planta individual foram obtidas as características dias da emergência ao espigamento, altura de planta e número de afilhos por planta. Por ocasião da maturação fisiológica a espiga principal de cada uma das plantas foram colhidas para o teste de germinação na espiga. A espiga secundaria de cada planta dos genitores, geração F1 e F2 foram colhidas e a partir destas foram obtidas as características, tamanho da espiga, massa da espiga, número de espiguetas por espiga, massa de grãos por espiga, número de grãos por espiga e germinação na espiga. As demais espigas de cada planta foram colhidas e trilhadas separadamente e obtida a característica massa de grãos da planta. As espigas do afilho principal foram imersas em potes com 1 litro de água em temperatura ambiente por 8 horas e submetidas à germinação em papel germitest em câmara germinadora e sete dias após realizada a leitura da germinação seguindo a escala de notas de 1 a 11. Além das médias foram obtidas a variância fenotípica, genética e de ambiente e a herdabilidade do sentido amplo e restrito, esta última somente para a população com os retrocruzamentos. Também foram obtidos o ganho por seleção, considerando uma taxa de seleção de 20% e o número de genes. Para todas as características estudadas a segregação em F2 tendeu para um dos genitores, em alguns casos como foi para germinação na espiga, segregando contra o objetivo do melhoramento. Todas as características apresentaram herança quantitativa, controladas por muitos genes e influenciadas pelo ambiente. A seleção simultânea para múltiplas características e complexa devendo o melhorista lançar mão de metodologias associadas. A germinação na espiga tem herança quantitativa e a segregação em F2 e fortemente direcionada para indivíduos suscetíveis.