Mating system and breeding potential of a segregating population of watermelon Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai

No Brasil a maioria das cultivares comerciais de melancia disponíveis no mercado são de origem americana e japonesa. Estas apresentam deficiências em relação a alguns características agronômicas e de frutos. Além disso são suscetíveis às principais doenças. Torna-se, pois, necessário que os programas de melhoramento, em nível nacional, visem a obtenção de cultivares que atendem às necessidades dos produtores e consumidores. Para tanto, é preciso um conhecimento prévio das populações que se pretende explorar em termos de sistema reprodutivo, variabilidade e potencial genético. Desta forma, este trabalho teve como objetivos: (a) estimar a taxa de fecundação cruzada natural e o coeficiente de endocruzamento de uma população segregante; (b) averiguar a variabilidade genética existente nessa população pela análise de progênies livre (PL) e progênies autofecundadas (AF); (c) estimar a depressão endogâmica; (d) indicar progênies com potencial genético para serem exploradas em programas de melhoramento; (e) investigar a adequação de modelos genéticos empregados na estimação dos componentes da variância genética; (f) estimar o progresso genético. A população segregante (PCS) foi obtida mediante a realização de cruzamento entre a população P14, acesso coletado no Nordeste, e a variedade comercial Crimson Sweet. Após a população F1 ser submetida a uma geração de reprodução natural, foram obtidas 64 progênies PL e as correspondentes progênies AF, as quais foram avaliadas em campo, em dois experimentos implantados em 1998-99, de acordo com o delineamento em faixas, com três repetições e cinco plantas por parcela. As progênies foram avaliadas em relação aos caracteres: estante final (S); produção de frutos por planta (PP); peso de frutos (PF); número de frutos por planta (NP); cor (CP) e teor de sólidos solúveis (TS) da polpa; diâmetro longitudinal (DL), diâmetro transversal (DT) e formato (FF) do fruto; espessura da polpa (EP); número de sementes (NS) e peso de 100 sementes (PS) por fruto. As estimativas da taxa de fecundação cruzada (ts e tm) e do coeficiente de endocruzamento (F), foram obtidas pela análise de nove locos marcadores RAPD em doze progênies PL constituídas cada uma por vinte e três indivíduos, por meio do programa MLDT (Multilocus Estimation of Outcrossing with Dominant Markers). De acordo com estes parâmetros populacionais (t̂m = 0,765 ± 0,056 e F̂ = 0,091 ± 0,079) , verificou-se que a população PCS pratica sistema misto de reprodução, sendo mais próxima da alogamia. Tal fato viabiliza a utilização de seleção recorrente com recombinações naturais. É preciso uma geração adicional de polinização livre para que a referida população atinja suficiente grau de aproximação ao equilíbrio com endogamia. Isso aumentará a ocorrência de novos tipos transgressivos e fará com que a população fique mais adequada para estudos quantitativos. As estimativas dos homólogos dos coeficientes de herdabilidade ao nível de médias das progênies PL, bem como das correlações genéticas entre estas últimas e as progênies AF, indicaram que a seleção poderá ser efetuada apenas com base nas médias fenotípicas das progênies PL. Isso facilitará a condução de um programa de seleção recorrente com esta população. A depressão endogâmica observada, em termos médios, não foi tão drástica como em populações de espécies tipicamente alógamas. Entretanto, os efeitos depressivos variam entre as progênies, indicando a possibilidade de selecionar progênies agronomicamente boas e com pouca depressão. A maioria das progênies foi superior às testemunhas em relação aos caracteres PP, NP e PF, porém inferior em relação aos caracteres CP e TS. Mesmo assim foi possível identificar algumas progênies que agregaram, simultaneamente, caracteres desejáveis como CP vermelha, TS superior a 8°Brix e PP acima de 17 kg. Verificou-se que essa população apresenta alto potencial para o melhoramento, inclusive para obtenção de linhagens. Constatou-se não adequação dos modelos genéticos, empregados para estimação dos componentes da variância genética, aos dados experimentais obtidos. Em consequência, as estimativas destes componentes e do progresso genético ficaram viesadas. Ficou evidente a necessidade de uma melhor adaptação dos modelos genéticos disponíveis para populações com sistema misto de reprodução de modo a permitirem certo grau de desequilíbrio de endogamia. A estimação mais acurada e detalhada de parâmetros populacionais via marcadores genéticos é igualmente importante para a quantificação de parâmetros genéticos quantitativos em populações que possuem sistema reprodutivo misto.Most of the commercial watermelon cultivars available in Brazil are originated from the United States and Japan. In terms of agronomic performance, fruit quality and disease resistance these cultivars are not entirely satisfactory. Regional breeding programs are therefore required for improving materials in order to attend the needs of local farmers and consumers. Basic informations about the mating system, genetic variability and breeding potential of base populations are important, in this context. This work was therefore carried out having as main objectives: (a) estimating the outcrossing rate and the inbreeding coefficient of a segregating population; (b) measuring its genetic variability on the basis of maternal (PL) and selfed (AF) progeny trials; (c) estimating in breeding depression; (d) identifying superior families with potential for a breeding program; (e) verifying the goodness-of-fit of models required for the estimation of genetic components of variance of variance; (f) estimating genetic progress from selection. The segregating population (PCS) was derived from the cross between population P14, adapted to the Northeast of Brazil, and the commercial cultivar Crimson Sweet Hybrid F1 plants were allowed to reproduced naturally in an isolated plot. Derived plants (F2 were again open pollinated. A set of 64 PL families and the corresponding AF families was sampled and evaluated in 1998-99, in two split block experiments, with three replications and five plants per plot. Two check treatments were randomly allocated within each incomplete block. The following traits were measured: final plot stand (S); fruit yield per plant (PP); fruit weight (PF); number of fruits per plant (NP): color (CP) and content of soluble solids (TS) of the flesh: longitudinal (DL) and transversal (DT) fruit diameter; fruit shape (FF); flesh thickness (EP); number of seeds per fruit (NS) and weight of 100 seeds (PS). For estimation of the outcrossing rate (ts and tm) and the inbreeding coefficient (F) a set of 12 PL families, each represented by 23 offspring, was sampled, and the genotyping done for nine RAPD marker loci. The MLDT (Multilocus Estimation of Outcrossing with Dominant Markers) program was used. Values (t̂m = 0,765 ± 0,056 e F̂ = 0,091 ± 0,079) obtained, indicated that populations PCS practices a mixed mating system but is very dose to allogamy and is therefore adequate for recurrent selection, not requiring hand pollinations for recombination. Results also indicated than one additional generation of open pollination would have been necessary to bring this population closer to inbreeding equilibrium, to increase its degree of recombination and to permit the use of genetic models with more reliability for estimation of genetic components of variance. Estimates of homologues of the coefficient of heritability, on a PL progeny mean basis, as well as of the genetic correlation between PL and AF means, suggested that recurrent selection for improving this population can be carried out solely on the basis of PL progeny means and thus simplifying the evaluation and selection procedures. Inbreeding depression was detected for all traits but at levels not as pronounced as generally found for broad base panmictic materials. Observed depression varied among families, indicating that superior families can be selected showing good agronomic performances and low depression. Most families were superior to the commercial checks for traits PP, NP and PF but inferior for traits CP and TS. Nevertheless, a group of families could be identified bearing a favorable combination of important traits, such as fruits with red flesh (CP), TS higher than 8°Brix and fruit weight (PP) greater than 17 kg. PCS population was found having high potential for breeding not only through recurrent selection but also for extraction of inbred lines. Genetic models, available for mixed mating systems, were not adequate for estimating genetic components of variance. Consequently, estimates of these components as well as of genetic progresses were biased. The development of quantitative genetic models allowing a certain degree of desequilibrium, with respect to inbreeding. under a mixed mating systems, would be interesting to accommodate the reality of many breeding programs. Studies of this type, which are highly depended upon estimates of genetic variances or covariances, require also very accurate estimates of all population parameters furnished by molecular markers