Scientia Forestalis 167 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 Variabilidade genética em progênies de polinização aberta de Jatropha curcas Genetic variability in open pollinated progenies of Jatropha curcas Kairo Henrique Pereira Fernandes1, Cristiano Bueno de Moraes2, André Carignato3, Heloisa Mattana Saturino4, Neide Tomita Mori5, Cantídio Fernando Gouvêa6, Léo Zimback7, Mário Luiz Teixeira de Moraes8 e Edson Seizo Mori9 Resumo O presente trabalho teve como objetivo estimar os parâmetros genéticos de caracteres morfológicos, cres- cimento de plantas, produção de frutos e sementes e teor de óleo, além de prover uma fonte de material genético superior para continuidade do programa de melhoramento em Jatropha curcas. Para tanto, foi instalado um teste de progênies de polinização aberta da espécie Jatropha curcas na Fazenda São Ma- nuel, da Faculdade de Ciências Agronômicas – UNESP. O experimento foi conduzido no delineamento em blocos casualizados, com 30 progênies, três repetições e oito plantas por parcela linear. Foram avaliados os caracteres: altura de plantas (ALT), número de ramos por planta (NRP), número de inflorescências por planta (NINF), número de frutos por planta (NF), peso de frutos (PF) e sementes (PS) e o teor de óleo % (TO). A estimativa dos parâmetros genéticos foi realizada pelo programa SELEGEN. As estimativas dos coeficientes de variação genética individual (CVgi) e coeficiente de variação genética de progênies (CVgp) aos 24 meses foram de 26,7% e 13,4% para altura e 21,2% e 10,6% para número de ramos. Aos 48 meses os coeficientes de herdabilidade entre as médias de progênies (h2 mp) foram 0,41 (ALT); 0,31 (NRP); 0,77 (NINF), 0,44 (NF). A herdabilidade em nível de plantas para teor de óleo (TO %) foi baixa (h2 a = 0,03), no entanto, para médias de progênies o controle genético foi melhor (h2 mp = 0,37). Dentre as progênies, algu- mas se mostraram superiores tanto para produção de sementes como para teor de óleo. Conclui-se que a população de Jatropha curcas apresenta variabilidade genética, permitindo ganhos para as gerações futuras. Palavras-chave: teste de progênies, parâmetros genéticos, pinhão manso. Abstract The objective of the present work was to estimate the genetic parameters of morphological traits, such as plant growth, fruit and seed production; and oil content and also to provide a source of superior genetic material for the breeding program of Jatropha curcas. For that, a J. curcas open pollination progeny test was set up in São Manuel Experimental Station, of College of Agricultural Sciences (FCA) of São Paulo State University (UNESP). The experimental design was of completely randomized blocks with 30 progenies, three replications, and eight plants per linear plot. We evaluated plants height (ALT), number of branches per plant (NRP), number of inflorescences per plant (NINF), number of fruits per plant (NF), weight of fruits (PF), weight of seeds (PS) and oil content % (TO). The software SELEGEN was the used to estimate the genetic parameters. The individual genetic variation coefficients (CVgi) and progeny genetic variation ¹Mestre pela Faculdade de Ciências Agronômicas. UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Fazenda Lageado - 18.610-307, Botucatu, SP. E-mail: kairofernandes@yahoo.com.br. ²Professor Adjunto. UFT - Universidade Federal do Tocantins. Campus de Gurupi. Rua Badejós, chácaras 69 e 72 Lt.07 - Zona Rural - 77.404-970 Gurupi/TO. E-mail: cb_moraes2004@yahoo.com.br ³Graduando na Faculdade de Ciências Agronômicas. UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Fazenda Lageado - 18.610-307, Botucatu, SP. E-mail: acarignato@fca.unesp.br. 4Pesquisadora Científica. EPAMIG – Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais. Rodovia MGT-122 km 155 - 39.525.000 - Nova Porteirinha -MG. E-mail: heloisams@epamig.br. 5Doutora em Ciência Florestal pela Faculdade de Ciências Agronômicas. UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Fazenda Lageado - 18.610-307, Botucatu, SP. E-mail: nkimie@hotmail.com. 6Professor Adjunto. UFS - Universidade Federal de Sergipe. Avenida Marechal Rondon, s/n - Jardim Rosa Elze -Cidade Universitária Professor José Aloísio de Campos - São Cristovão, SE. E-mail: cantrabalho@gmail.com. 7Pesquisador Científico. IF – Instituto Florestal de São Paulo - Seção Conservação e Melhoramento Genético Florestal. Avenida José Ítalo Bacchi s/n - 18603-970, Botucatu, SP. E-mail: lzimback@terra.com.br. 8Professor Titular da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira. UNESP - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Av. Brasil, 56 - 15385-000 - Ilha Solteira, SP. E-mail: teixeira@agr.feis.unesp.br. 9Professor Titular da Faculdade de Ciências Agronômicas. UNESP – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Fazenda Lageado - 18.610-307, Botucatu, SP E-mail esmori@fca.unesp.br. Fernandes et al. – Variabilidade genética em progênies de polinização aberta de Jatropha curcas 168 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 INTRODUÇÃO Na busca para a substituição dos derivados de petróleo existem aproximadamente mais de 200 espécies oleaginosas potenciais como maté- ria prima para produção de biodiesel (GUBITZ et al., 1999; AKBAR et al., 2009). A espécie Ja- tropha curcas (pinhão manso) pertence à famí- lia Euphorbiaceae e se apresenta como poten- cial para produção de biodiesel, devido ao seu rápido crescimento e se adaptar a condições edafoclimáticas diversas, mostrando-se com características promissoras para a produção de biodiesel. Estima-se que ele produz por apro- ximadamente 40 anos, duas toneladas de óleo por hectare (TOMINAGA et al., 2007; GARD- NER et al., 2010). Uma das principais vanta- gens sobre as oleaginosas anuais é que o pinhão manso é perene. Plantas perenes diluem o custo de implantação da cultura ao longo dos anos. Apresenta boa conservação da semente colhida podendo ser armazenada por longos períodos sem os inconvenientes da deterioração do óleo (AKOWUAH et al., 2012). Entretanto, há uma grande apreensão dos téc- nicos que vêm trabalhando com pinhão manso no Brasil, pois é uma cultura sobre a qual o co- nhecimento técnico é extremamente limitado (ARRUDA et al., 2004; DURÃES et al., 2011). Assim, características como plantios desunifor- mes, falta de sistema de produção minimamen- te validado, associados à falta de um programa de melhoramento genético bem estabelecido, têm sido apontadas como um dos principais fa- tores que limitam sua expansão (OPENSHAW, 2000; VALDES et al., 2011). O cultivo do pinhão manso depende de sua domesticação, a fim de obter maior produtivi- dade e homogeneização na produção (ABREU et al., 2009; JUHÁSZ et al., 2010). Uma das for- mas de contribuir para a sua domesticação é o desenvolvimento de novas tecnologias, que vi- sem aperfeiçoar seu manejo, como, por exem- plo, a obtenção de mudas selecionadas de ma- trizes superiores. Para isso, além de conhecer a fundo a espécie com a qual está trabalhando, o melhorista deve fazer uso de estratégias que pos- sibilitem a obtenção de resultados satisfatórios. Os testes de progênies, instrumentos importan- tes para o trabalho do melhorista, tem sido usa- do na estimação de parâmetros genéticos e se- leção de indivíduos, quando se procura avaliar a magnitude e a natureza da variância genética disponível com vistas a quantificar e maximizar os ganhos genéticos, utilizando procedimentos de seleção adequados (APIOLAZA et al., 2001; COSTA et al., 2008; FONSECA et al., 2010). Nes- te contexto, o objetivo deste estudo foi estimar os parâmetros genéticos para os principais ca- racteres morfológicos, crescimento de plantas e produção de óleo e prover uma fonte de material genético superior para continuidade de progra- mas de melhoramento genético com a espécie. MATERIAL E MÉTODOS Para a instalação do teste de progênies foram colhidas sementes de polinização aberta de J. curcas em plantios experimentais e comerciais da EPAMIG, no município de Janaúba, Minas Gerais e de fazendas do município de Jales, São Paulo, assessoradas pela CATI. O teste de progê- nie foi instalado na Fazenda Experimental São Manoel, localizada no município de São Manuel - SP, pertencente à Faculdade de Ciências Agro- nômicas – FCA/UNESP, Campus de Botucatu. O teste foi instalado no delineamento experimen- tal em blocos casualizados, 30 progênies, três repetições, oito plantas por parcela, totalizando 720 indivíduos. A área foi subsolada e o plan- tio realizado em covas 70 cm de profundidade e 40 cm de diâmetro. Foram utilizados 3 kg de adubo orgânico mineralizado e 200g de super- fosfato simples por cova. Foram avaliados os se- guintes caracteres: altura total da planta (ALT); número de: ramos/planta (NRP); inflorescên- cia/planta (NINF) e de frutos por planta (NF); massa de frutos (PF) e de sementes (PS) e a de- terminação do teor de óleo em sementes (TO) por ressonância magnética nuclear (COLNAGO coefficients (CVgp) at 24 months were 26.7% and 13.4% for height and 21.2% and 10.6% for number of branches. At 48 months the heritability coefficients among the progeny averages (h2 mp) were 0.41 (ALT); 0.31 (NRP); 0.77 (NINF), and 0.44 (NF). The coefficient of heritability for individual plant level of oil content (TO %) was very low (h2 a = 0.03), therefore, for the heritability of progeny means was higher than the individual level (h2 mp = 0.37). Among progenies, some of them were superior for both, and seed production and oil content. We conclude that the present J. curcas population has enough genetic variability allowing obtaining gains through advanced generations. Keywords: progenies trail, genetic parameters, Jatropha curcas. 169 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 et al., 1996), aos 36 meses após o plantio. A co- lheita dos frutos foi realizada de forma manual quando estes se apresentavam desde a cor verde a amarela (Brasil, 1985). Os frutos foram colhi- dos e pesados para estimar a produção média de frutos de cada progênie. Logo após, foram secos e as suas sementes foram beneficiadas. As estimativas dos parâmetros genéticos para o teste individual foram analisadas pelo progra- ma SELEGEN (RESENDE 2007), utilizando o modelo 93, pela equação: y = Xr + Za + Wp + e, onde y é o vetor de dados, r é o vetor dos efeitos de repetição (assumidos como fixos) somados à média geral, a é o vetor dos efeitos genéticos aditivos individuais (assumidos como aleató- rios), p é o vetor dos efeitos de parcela (assumi- dos como aleatórios), e e é o vetor de erros ou resíduos (aleatórios). As letras maiúsculas repre- sentam as matrizes de incidência para os referi- dos efeitos. X, Z, e W são matrizes de incidência conhecidas, formadas por valores zero e um, as quais associam as incógnitas r, a e p ao vetor de dados y, respectivamente. A metodologia de modelos mistos permite estimar r pelo proce- dimento de quadrados mínimos generalizados e predizer a e p pelo procedimento BLUP. Atra- vés de algoritmos EM realiza-se o procedimento REML ou método da máxima verossimilhança restrita, onde as resoluções de matrizes geram estimativas de efeitos ajustados dos vetores cal- culados. Foram calculados os seguintes parâme- tros genéticos: a) Variância genética aditiva ( ); b) Variância ambiental entre parcelas ( ); c) Variância residual (ambiental + não aditi- va) ( ); em que: C22 e C33 vem da inversa de C. C: matriz dos coeficientes das equações de mo- delo misto. tr: operador traço matricial. r(x): posto da matriz X. N, q, s: números de dados, de indivíduos e de parcelas, respectivamente. d) Variância fenotípica individual ( ): = + + e) Herdabilidade individual no sentido res- trito, ou seja, dos efeitos aditivos: = ; f) Herdabilidade da média de progênies: = ; g) Herdabilidade aditiva dentro de parcela: = ; h) Coeficiente de variação genética aditiva individual: (%) = .100; i) Coeficiente de variação genotípica entre progênies: (%) = .100; j) Coeficiente de variação experimental: (%) = .100; k) Coeficiente de variação relativa: = ; l) Acurácia da seleção de progênies, assumin- do sobrevivência completa: râa = ; m) Tamanho efetivo populacional: RESULTADOS E DISCUSSÃO Os coeficientes de variação experimental (CV e ) variaram de 9,8 para teor de óleo (TO%) a 35,0% tanto para número de frutos/planta (NF) como para peso de sementes por progênies (PSP), aos 48 meses de idade (Tabela 1). Os co- eficientes de variação experimental para a avalia- ção da maioria dos caracteres foram altos. Bhe- ring et al. (2012) encontraram valores inferiores a estes, 4,1% e 15,7% para os mesmos caracteres. A estimativa da herdabilidade em nível de plantas individuais no sentido restrito (0,19; 0,15 e 0,24) e herdabilidade média entre progênies (0,33, 0,27 e 0,41) foram de magnitude mediana para altura. Já para o número de ramos/planta os valores para as herdabilidades individuais e de média de progênies aos 24 meses (0,14 e 0,27) e aos 48 meses (0,18 e 0,31) apresentaram-se de Fernandes et al. – Variabilidade genética em progênies de polinização aberta de Jatropha curcas 170 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 Tabela 1. Estimativas das herdabilidades, coeficientes de variação e médias dos caracteres altura de planta em me- tros (ALT), número de ramos/planta (NRP), número de inflorescências/planta (NINF), número de frutos/ planta (NF), peso de sementes gramas (PS g), teor de óleo % (TO%) e produção de sementes/progênies gramas (PSP g) para a espécie Jatropha curcas aos 12*, 24 e 48 meses. Table 1. Estimates of heritabilities, variation coefficients and means of plant height in meters (ALT), number of branches/plant (NRP), number of inflorescences/plant (NINF), number of fruits/plant (NF), seed weight in grams (PS g), oil content % (TO%) and production of seed/progeny grams (PSP g) for the species Jatro- pha curcas at 12*, 24 and 48 months. Parâmetros genéticos e não genéticos Caracteres analisados 12* 24* 48* ALT (m) ALT (m) NRP (un.) ALT (m) NRP (un.) NINF (un.) NF (un.) PS (g) TO (%) PSP (g) h²a 0,19 0,15 0,14 0,24 0,18 0,52 0,13 0,12 0,03 0,13 h²mp 0,33 0,28 0,28 0,42 0,31 0,77 0,44 0,56 0,37 0,44 h²ad 0,19 0,15 0,13 0,23 0,19 0,46 0,10 - - 0,103 CVgi% 24,8 23,0 15,9 14,5 22,3 51,9 36,1 8,7 4,3 36,1 CVgp% 12,4 11,5 8,0 7,3 11,2 25,9 18,1 - - 18,0 CVr 0,40 0,36 0,35 0,48 0,39 1,06 0,52 0,65 0,44 0,51 CVe% 30,3 32,2 22,3 15,0 28,6 24,5 35,0 13,3 9,8 35,0 Médias 0,69 1,09 4,08 1,60 7,40 2,28 6,07 0,525 36,43 47,80 h²a = herdabilidade individual no sentido restrito; h²mp = herdabilidade entre médias de progênies; h²ad = herdabilidade dentro de progênies; CVgi%= coeficiente de variação genética aditiva individual; CVp%= coeficiente de variação genética entre progênies; CVe%= coeficiente de variação experimental; CVr= CVp/CVexp = coeficiente de variação relativa. baixas a médias. Laviola et al. (2010) encontram valores de herdabilidade média de progênies de 0,79 para altura, valor este considerado de alta magnitude, correspondendo aos resultados obtidos neste trabalho. Os coeficientes de variação genética individu- al (CV gi ) foram maiores que os genéticos de pro- gênies (CV gp ) para todos os caracteres avaliados e em todas as idades. Os resultados mostraram que existe variabilidade genética para os caracte- res avaliados com potencial uso em programas de melhoramento genético. O coeficiente de variação relativa (CV r ) apre- sentou valores entre 0,35 a 0,48 para os caracte- res altura e número de ramos nas idades 12, 24 e 48 meses. Os baixos valores de CV r indica bai- xo controle genético dos caracteres e muita in- fluencia ambiental. Segundo Vencovsky (1978) é recomendável que o CV r apresente estimativas próximas a 1. Os resultados das análises aos 48 meses de idade para os caracteres número de inflorescên- cias/planta (NINF) e número de frutos/plan- ta (NF) para a espécie J. curcas demonstraram existir variabilidade genética para os caracteres estudados, sendo uma população potencial para obtenção de ganhos por seleção. Aos 48 meses pós plantio, os coeficientes de variação experimental (CV e ) para os caracteres altura da planta, número de ramos, número de inflorescências e número de frutos apresen- taram-se de médios a altos (24,5% e 35,0%), respectivamente. As estimativas das herdabilida- des individuais no sentido restrito (h2 a = 0,52 e 0,13) e herdabilidade média de progênies (h2 mp = 0,77 e 0,44) variaram de baixa a alta magnitude para os caracteres NINF e NF, respectivamente. O número de inflorescências por planta (NINF) apresentou alta herdabilidade, facilitando a se- leção, assim como encontrado por Mohapatra et al. (2010) que mostrou uma herdabilidade de 88,8% para este caractere. O número de frutos foi muito influenciado pelo ambiente. Os coeficientes de variação genética individu- al (CV gi = 52 e 36%) foram maiores que os coe- ficientes de variação genético de progênies (CV gp = 25,9 e 18,1 %) para os caracteres número de inflorescências e de frutos. Os resultados mos- traram que existe variabilidade genética para os caracteres avaliados, apontando potencialidade para ganhos na seleção. As estimativas das herdabilidades individuais no sentido restrito (h2 a = 0,12; 0,03 e 0,13) mos- tram grande influência ambiental e as herdabi- lidades médias de progênies (h2 mp = 0,56, 0,36 e 0,44) mostram valores relativamente mais altos. As progênies apresentaram alta variabilida- de, como se pode observar para as estimativas do peso médio em gramas (20 sementes) para cada progênie e para a média do teor de óleo % nas progênies de polinização aberta de J. cur- cas (Tabela 2). O destaque ocorre na progênie 2 com teor de óleo de 42%, valor este que esta de acordo com o encontrado por Freitas et al. (2011), que quantificaram teores de óleo entre 16,0 e 45,6%. 171 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 Tabela 2. Estimativas do peso médio em gramas (20 sementes) para cada progênie e a média do teor de óleo % (TO %) para as progênies de polinização aberta de Jatropha curcas. Table 2. Estimates of mean weight in grams (20 seeds) for each progeny and the average oil content % (TO%) of open pollinated progenies of Jatropha curcas. Ordem Progênies Peso (g) / 20 sementes Teor de óleo médio (%) 1 1 10,17 39,82 2 2 8,98 41,23 3 3 10,04 36,48 4 4 10,30 38,28 5 6 10,16 32,73 6 7 13,72 40,42 7 10 11,96 39,50 8 11 10,49 38,53 9 14 10,80 38,66 10 15 10,01 34,28 11 16 10,47 39,91 12 17 7,78 24,79 13 18 9,52 37,05 14 19 9,53 35,19 15 20 12,02 38,36 16 21 9,74 40,36 17 23 10,65 40,81 18 26 8,61 31,11 19 27 7,82 34,07 20 29 11,86 37,78 21 30 11,20 37,22 22 31 10,48 33,56 23 32 7,52 29,23 24 33 6,98 30,72 25 34 10,08 35,15 26 35 10,90 39,38 27 36 10,48 37,08 28 37 11,67 36,57 29 38 10,01 37,25 30 39 9,98 37,32 Média Geral 10,13 36,43 g sobre a média geral (47,80 g), e a média da população melhorada em uma próxima geração de plantio na mesma idade e condições ambien- tais do presente teste poderá ser de 63,44 g. O ganho genético será de 33%. Os 20 indivíduos selecionados estão associados a um tamanho efetivo ou genético de população igual a 14,34 g. Esse valor refere-se ao número equivalente em termos de indivíduos não aparentados e não en- dogâmicos. O número efetivo (N e = 14) é me- nor do que o número físico (20) porque vários desses indivíduos são da mesma progênies, por exemplo, a progênie 26 contribuiu com cinco indivíduos. Com esse N e , o coeficiente de endo- gamia associado às sementes produzidas no po- mar foi 3,6% (F = [1/(2N e )]). Uma otimização da seleção com restrição no N e pode reduzir esse coeficiente de endogamia. As melhores progênies para produção de se- mentes/progênies gramas (PSP) foram as progê- nies 3 e 26, que apresentaram teor de óleo de 36 e 31%, respectivamente. A população estu- dada de pinhão manso apresenta boa variabi- lidade genética para o caráter estudado (PSP), mostrando grande potencial para ganhos em ge- rações avançadas de melhoramento, sendo que 13 progênies apresentam média de produção acima da média da população estudada. Cabe ressaltar que, quando se considera a classifica- ção para as melhores progênies para produção de sementes/progênies gramas (PSP) e teor de óleo % (TO), as melhores foram as progênies 7 (13,72 g e 40,42%) e 23 (10,65 g e 40,81%). CONCLUSÕES A população estudada de J. curcas apresenta variabilidade genética, o que pode proporcionar ganhos para as gerações avançadas de melhora- mento, mostrando potencialidades para a sele- ção de progênies visando produção de grãos e aumento no teor de óleo. É possível encontrar, nesta população, mate- rial genético superior para o teor de óleo com ótima correlação com a produção de sementes por planta. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Empresa de Pesqui- sa Agropecuária de Minas Gerais por cederem o material para este estudo e a FAPESP pelo apoio financeiro. Os valores encontrados para as correlações ge- néticas (r g = 0,73) e fenotípica (r f = 0,72) entre PS (g) x TO (%) para a idade de 48 meses foram al- tos, 0,73 e 0,72 respectivamente, mostrando que a seleção para qualquer um dos caracteres pode resultar em resposta correlacionada no outro ca- ráter (RESENDE, 1991). Portanto, será mais fácil selecionar para teor de óleo sem prejudicar a pro- dução de grãos. Estes resultados estão de acordo com valores encontrados por Brasil (1985) e Dias et al. (2007), para o teor de óleo, que represen- tam entre 0,53 e 0,79 do peso do fruto. A seleção dos 20 melhores indivíduos para produção de sementes/progênies gramas (PSP) para o estabelecimento de um pomar de semen- tes poderá levar a um ganho genético de 15,64 Fernandes et al. – Variabilidade genética em progênies de polinização aberta de Jatropha curcas 172 Sci. For., Piracicaba, v. 43, n. 105, p. 167-173, mar. 2015 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABREU, F. B.; RESENDE, M. D. V.; ANSELMO, J. 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