Feasibility to breed for biological nitrogen fixation in soybean | Viabilidade de seleção para fixação biológica de nitrogênio em soja

Soybean [Glycine max (L.) Merril] is one of the most important legumes grown worldwide. It is the main source of protein and edible oil because of the high oil content (20-25%) and protein (42-45%) in the seeds. Due to the high protein content in the grains, plants need a large amount of N, about 80 kg to produce a ton of grains. In Brazil, due to the selection of Bradyrhizobium strains highly efficient in biological nitrogen fixation (BNF), this demand can be fully supplied from BNF, not requiring nitrogen fertilization. The substitution of nitrogen fertilizers by BNF in soybeans crops results in savings of around 20 billion dollars annually for Brazilian agriculture. As agriculture is increasingly competitiveness and seeking to be more efficient by reducing production costs while respecting the environment. In this context, BNF is a viable alternative serving to meet these objectives. Therefore, the development of soybean genotypes efficient in BNF is important. Thus, the purpose of this work was to study the BNF ability of soybean progenies and their ability for symbioses using different Bradyrhizobium strains as well as to select more efficient progenies and strains for BNF, aiming to guide strategies in soybean breeding to BNF. In a greenhouse experiment, were evaluated 24 soybean progenies and five Bradyrhizobium strains (SEMIA 5079, SEMIA 587, SEMIA 5019, UFLA 06-24 and INPA 03-11B). For the trial progenies and strains, analysis of variance was conduct and means were compared by Scott-Knot test. Partial diallel analysis was performed to estimate the general and specific combination ability for the progenies and Bradyrhizobium strains. The best progenies and strains were selected considering their means and general combining ability for the following traits: nitrogen content, chlorophyll content, number of nodules, fresh and dry weight of nodules and Z index. Ten progenies and two strains (SEMIA 587 and INPA 03-11B) were selected to carry out a field trial experiment. The BNF was influenced by genotype, strain, and genotype-strain interactions. There was a predominance of additive effects on the traits related to BNF, indicating that recurrent selection could be a strategy for improvement of these traits. Late maturity progenies showed higher values for the traits related to field nodulation but did not show gains in grain yield. The EA-8 progeny stood out as having a high yield, with good results in traits related to BNF and early maturity. INPA 03-11B strain showed the best result for grain yield, indicating high potential for its use as an inoculant in soybean crops.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A soja [Glycine max (L.) Merril] é uma das mais importantes leguminosas cultivadas em todo o mundo. É a principal fonte de proteína e óleo comestível por possuir alto teor de óleo (20-25%) e proteína (42-45%) nas sementes. Devido ao alto teor de proteína nos grãos, as plantas necessitam de uma grande quantidade de N, cerca de 80 kg para produzir uma tonelada de grãos. No Brasil, devido a seleção de estirpes de Bradyrhizobium altamente eficientes na fixação biológica de nitrogênio (FBN), essa demanda pode ser totalmente fornecida via FBN, não necessitando da adubação nitrogenada. A substituição de fertilizantes nitrogenados pela FBN na soja, resulta em uma economia de cerca de 20 bilhões de dólares para a agricultura brasileira anualmente. Como a agricultura está cada vez mais competitiva e buscando ser mais eficiente, reduzindo custos de produção e respeitando o meio ambiente, a FBN vem como uma alternativa viável que une os dois objetivos. Portanto, o desenvolvimento de genótipos de soja cada vez mais eficientes nesse processo é de grande importância. Assim, objetivou-se estudar a capacidade de FBN de progênies de soja e a capacidade de associação simbiótica utilizando diferentes estirpes de Bradyrhizobium, bem como selecionar progênies e estirpes mais eficientes para FBN, visando nortear as estratégias de melhoramento para a FBN em soja. Foram conduzidos experimentos em casa de vegetação e em campo. No experimento de casa de vegetação foram utilizadas 24 progênies de soja e cinco estirpes de Bradyrhizobium (SEMIA 5079, SEMIA 587, SEMIA 5019, UFLA 06-24 e INPA 03-11B). Os dados foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Scott-knott. Foi realizada a análise dialélica parcial para estimar a capacidade geral e específica de combinação das progênies e estirpes de Bradyrhizobium. As melhores progênies e estirpes foram selecionadas considerando suas médias e capacidade geral de combinação para os seguintes caracteres: teor de nitrogênio, teor de clorofila, número de nódulos, peso fresco e seco de nódulos e índice Z. Dez progênies e duas estirpes (SEMIA 587 e INPA 03-11B) foram selecionadas para os experimentos de campo. Observou-se que a FBN é influenciada pelo genótipo, estirpes e pela interação genótipo-estirpe. Há predominância de efeitos aditivos nos caracteres relacionados à FBN, indicando que a seleção recorrente pode ser uma estratégia de melhoramento para esse caráter. As progênies tardias foram superiores para caracteres relacionados à nodulação em campo, porém, sem ganho em produtividade. A progênie EA-8 se destacou como a mais produtiva, com bons resultados nos caracteres relacionados à FBN e de ciclo precoce. A estirpe INPA 03-11B foi a que apresentou o melhor resultado para produtividade, indicando alto potencial para sua utilização como inoculante na cultura da soja.