Morpho-agronomic evaluation and selection of BC1F3 families derived from crossings of rice between cultivated Oryza sativa and wild species O. glumaepatula

A utilização de espécies selvagens como doadoras de variabilidade é uma das estratégias utilizadas nos últimos anos como alternativa viável para espécies que possuem base genética estreita. A espécie de arroz cultivada, Oryza sativa, de ampla distribuição, também viu afetada sua variabilidade pelos intensivos programas de melhoramento, no Brasil e em todos os países produtores de arroz a nível mundial. A utilização repetida de poucas cultivares elite como progenitores para a formação de novas variedades é indicada como a principal causa deste estreitamento. Na Bacia Amazônica se localizam quatro espécies do gênero Oryza, sendo três tetraplóides e uma diplóide, O. glumaepatula. Esta última possui grande potencialidade como doadora de variabilidade devido à similaridade do seu genoma com a espécie cultivada, além de estar adaptada as condições climáticas do Brasil. Cruzamentos interespecíficos são possíveis entre as duas espécies. No entanto, os indivíduos derivados apresentam uma performance distante de variedades modernas porque neles se conjugam novamente alguns caracteres eliminados durante o processo de domesticação da espécie. O objetivo deste trabalho foi selecionar famílias RC1F3 promissoras que tenham recuperado a maioria dos caracteres de interesse agronômico e identificar genótipos transgressivos para alguns deles. Devido à limitada disponibilidade de sementes produzidas durante a geração anterior, as famílias foram avaliadas em blocos aumentados em condições de campo irrigado. Foram avaliados 13 caracteres morfológicos de interesse agronômico como altura, deiscência, comprimento da panícula, número de espiguetas por panícula, entre outros. Também foi estimada a produtividade de grãos para cada família. Análises de agrupamento também foram realizadas, utilizando a distância Euclidiana como medida de dissimilaridade e método UPGMA (Unweighted pair group method with arithmetic average), onde foram estabelecidas as relações entre o material avaliado, as famílias avaliadas e o parental recorrente (variedade IAC 102) e outras variedades utilizadas como controle. Em geral, as famílias avaliadas apresentaram uma performance menor que o parental recorrente. No entanto, observou-se fenótipos transgressivos para alguns caracteres como comprimento de panícula, número de espigueta por panícula, comprimento e largura de folha bandeira. Foram observadas famílias de porte baixo e maior comprimento de panícula, indicando que a correlação existente entre altura e comprimento de panícula foi quebrada nesta geração Algumas famílias apresentaram produtividade superior em relação ao parental recorrente, até 45% a mais que a variedade IAC 102. Os dendrogramas obtidos através da análise de agrupamento permitem inferir a existência de uma divergência importante entre as famílias F3 e as variedades utilizadas na comparação. Foi possível a separação de grupos definidos pela combinação de caracteres divergentes. No total, 27 famílias foram selecionadas por apresentarem uma performance semelhante ao parental recorrente, ou por possuir caracteres de interesse para serem introgredidos nas cultivares de arroz, como maior número de espiguetas por panícula ou produtividade superior. A obtenção de fenótipos transgressivos indicam a presença de alelos favoráveis na espécie silvestre O. gluamaepatula, mostrando seu grande potencial nos programas de melhoramento como fonte de caracteres de interesse.The utilization of wild species as donors of variability is one of the strategies used in the last years as a viable alternative for species that present a narrow genetic base. The genetic variability of the cultivated species, Oryza sativa, of wide distribution, has also been affected by the intensive breeding programs, in Brazil, and at all the other rice producing countries. The repetitive use of few elite cultivars as progenitors in the establishment of new varieties is indicated as the main cause of this narrow genetic base. In the Amazon Basin, four species of the genus Oryza occurs naturally, three tetraploid and one diploid species, O. glumaepatula. The latter presents great potentiality as donor of variability due to the genome similarity with the cultivated species, besides being well adapted to the Brazilian climatic conditions. It is possible to obtain interspecific crosses between both species. However, individuals derived from these crossings present a performance which is distant from the modem varieties, as those characters eliminated during the domestication process tend to appear once more in the same individual. The objective of this study was to select promising BC1F3 families that have recovered most of the characters of agronomic interest and identify transgressive genotypes for some of these characters. Due to the low availability of seeds produced during the previous generation, the families were evaluated in xi augmented blocks under field conditions. Thirteen morphological characters of agronomic interest were evaluated, such as plant height, shattering, panicle length, spikelet number per panicle, among others. Grain productivity was also estimated for each family. Cluster analysis were also conducted, using Euclidean distance as a measure of dissimilarity and the UPGMA (Unweighed pair group method with arithmetic average) method, where the relationship among the families and the recurrent parent (IAC 102 variety) as well as the other commercial varieties used as controls were established. In general, the evaluated families presented a lower performance than the recurrent parent. However, transgressive phenotypes were observed for some characters such as panicle length, spikelet number per panicle, length and width of the flag leaf. Families of lower height and higher panicle length were observed, indicating that the correlation among plant height and panicle length was broken in this generation. Some families presented a superior productivity in relation to the recurrent parent, up to 45% higher than IAC 102 variety. The dendrograms obtained in the cluster analysis allows us to infer on the existence of important divergence among F3 families and the varieties used for comparison. It was possible to separate groups defined by the combination of divergent characters. In total, 27 families were selected for presenting a similar performance to the recurrent parent, or for possessing characters of interest to be introgressed into rice cultivars, such as a higher spikelet number per panicle or superior productivity. The finding of transgressive phenotypes indicate the presence of favorable alleles in the wild species O. glumaepatula, showing its great potential for breeding programs as a source of characters of interest