Characterization of the common bean root system and its use in genetic breeding

Atualmente, no Brasil, como forma de minimizar problemas relacionados à deficiência de fósforo no solo, são utilizados corretivos e fertilizantes, adequando o solo à planta. Considerando que as reservas globais de fósforo inorgânico estão se esgotando, a estratégia seria adequar a planta ao fósforo contido no solo. Para isso é necessário detectar e explorar o uso das diferenças genotípicas, especialmente as relacionadas à arquitetura das raízes. Com esse intuito, 56 genótipos de feijão foram avaliados e caracterizados fenotipicamente quanto ao sistema radical. Posteriormente, dois genótipos contrastantes quanto à arquitetura de raízes foram utilizados na composição de uma multilinha, visando verificar se a mistura de genótipos de feijoeiro (multilinha) com características contrastantes de arquitetura de raízes basais beneficia a produtividade de grãos. O primeiro experimento constou da semeadura dos 56 genótipos em campo, utilizando-se o delineamento em blocos ao acaso. Foram avaliados os caracteres produtividade e massa de 1.000 grãos. Sementes desse experimento foram germinadas em papel de germinação e colocadas em cubas de vidro com solução nutritiva de sulfato de cálcio, usando-se o delineamento em blocos ao acaso. Foram avaliados os seguintes caracteres: número de verticilos, número de raízes basais, nota de pelos nas raízes basais, ângulo médio das raízes basais e nota de pelos na raiz principal. Os dados foram submetidos à análise de diversidade genética, tomando-se como base o método de Tocher e de variáveis canônicas. O segundo experimento constou da avaliação dos genótipos Diamante Negro (raízes basais superficiais), Vi-10-2-1 (raízes basais profundas) e da multilinha (Diamante Negro + Vi-10-2-1), em ambientes contrastantes quanto à disponibilidade de fósforo no solo (plantios direto e convencional e adubado e não adubado), compondo um fatorial 3 x 2 x 2, no delineamento em blocos ao acaso. Nesse experimento foram avaliados: massa da parte aérea seca (MPAS), teor de fósforo (TP), conteúdo de fósforo (CP), produtividade (PROD) e os componentes de produção número de vagens por planta (NV), número de sementes por vagem e massa de 100 grãos (MCG). No primeiro experimento, com base na análise de diversidade, detectou-se que o germoplasma de feijão avaliado apresenta ampla variabilidade genética para características de raiz. Pela técnica de variáveis canônicas, o número de raízes basais, nota de pelos na raiz primária e ângulo médio das raízes basais foram, nesta ordem, as de menor importância para o grupo gênico mesoamericano; no caso do grupo gênico andino, o ângulo médio das raízes basais e nota de pelos na raiz basal foram os de menor importância. Esses resultados, comparados aos obtidos pela metodologia de Singh (1981), indicaram que há redundância entre número de raízes basais e número de verticilos e entre nota de pelos na raiz primária e nas raízes basais. Quando se repetiu o procedimento de agrupamento por Tocher, após a exclusão das variáveis menos importantes pela técnica de variáveis canônicas, obtiveram-se agrupamentos dos genótipos diferentes, indicando que, apesar de essas variáveis serem identificadas como as de menor contribuição para a diversidade dos genótipos, elas ainda contribuem com uma fração importante para discriminá-los. No segundo experimento, quando adubado, a multilinha (DN + Vi) superou a cultivar Vi 10-2-1 e se equiparou à cultivar Diamante Negro em produtividade de grãos, tanto no plantio direto quanto no convencional. Nesse caso, o pior comportamento foi do Vi, que por sinal apresenta raízes basais profundas. Em plantio convencional, não adubado, a multilinha foi bem superior às linhas puras, chegando a produzir 20% a mais que o DN e 40% a mais que o Vi.Currently in Brazil, in order to minimize problems related to deficiency of phosphorus from the soil, are used fertilizers to adjust the soil to the plant requirement. Whereas the global reserves of inorganic phosphorus are running out, the strategy would be to adapt the plant to the phosphorus contained in the soil. For this we need detect and explore the use of genotypic differences, especially those related to the root architecture. For this purpose, 56 bean genotypes were evaluated and characterized phenotypically on the root system. Subsequently, two different genotypes on the root architecture were used in the composition of a multi-line to see the mixture of bean genotypes (multiline) with contrasting characteristics of basal root architecture increases grain yield. The first experiment consisted of 56 genotypes that were seeded in the field, using a randomized block design. We assessed the following characters: productivity and mass of 1000 seeds. Seeds of this experiment were germinated in germination paper and placed in glass tanks with nutrient solution of calcium sulphate, using a randomized complete block design. The following characters were evaluated: number of whorls, number of basal roots, root hairs note in basal roots, average angle of basal roots and root hairs note at the tap root. The dates were subjected to analysis of genetic diversity, based on the Torcher method and Canonical Variables. In the second experiment, the genotypes diamante negro (shallow basal roots), Vi-10-2-1 (deep basal roots) and multiline (Diamante Negro + Vi-10-2-1) were evaluated in soil with environments different phosphorus availability under no-tillage systems and conventional (with fertilized and not fertilized), forming a 3x2x2 factorial, in randomized block design. In this experiment were evaluated: shoot dry weight, phosphorus content, phosphorus content , productivity and yield components: number of pods per plant, number of seeds per pod and 100-grain mass. In the first experiment, based on the analysis of diversity, it was observed that the bean germplasm has wide genetic variability for root traits. By methodology of canonical variables, the number of basal roots, note the taproot hairs, average angle of basal roots were in this order, the less important to the mesoamerican gene pool group. For the andean gene pool group the average angle of basal roots of and note the basal roots hairs were less important. These results compared with those obtained by the method of Singh (1981) indicate that there is redundancy between the number of basal roots and number of whorls and root hairs note from the taproot and basal roots. When we repeated the clustering procedure by Tocher, after exclusion of less important variables by the technique of canonical variables, we obtained clusters of different genotypes indicating that although these variables were identified as those with lower contribution to the diversity of genotypes, they still contribute a significant fraction to discriminate against them. In the second experiment, when fertilized, the multiline (DN + Vi) overcame the Vi 10-2-1 cultivar and the diamante negro cultivar matched in grain yield in both the under no-tillage systems and conventional. In this case, was the worst performance of Vi 10-2-1 genotype, which has deep basal roots. In conventional tillage, not fertilized, the multiline was well above the pure lines, up to produce 20% more than the DN and 40% more than Vi 10-2-1.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic