Correlations, path analysis and phenotypical and molecular diversity in soybean

A soja é um dos principais produtos agrícolas que participam da economia brasileira, ocupando posição de destaque nas exportações do País. Sabe-se que a base genética da soja, no Brasil, é estreita e o estudo de diversidade genética propicia informações importantes para o melhoramento genético. Ao longo do processo seletivo, deseja-se melhorar simultaneamente vários caracteres. Desse modo, informações sobre correlações e análise de trilha contribuem para elaboração de estratégias de seleção. Os objetivos deste trabalho foram estudar as correlações entre caracteres, bem como seu desdobramento pela análise de trilha tendo-se como caráter principal a produção de grãos; avaliar a diversidade genética em soja com base em caracteres fenotípicos e marcadores moleculares microssatélites. Foram conduzidos experimentos em condições de casa de vegetação e em laboratório. Este primeiro envolveu 90 genótipos de soja, cultivados em duas épocas de semeadura em delineamento de blocos casualizados com três repetições. Foram avaliados caracteres qualitativos e quantitativos. No experimento em laboratório, foram estudadas 41 cultivares de soja mais produtivas e mais cultivadas em diferentes regiões do País, utilizando-se 40 marcadores microssatélites. Foram verificadas diferenças significativas na ordem de 1% de probabilidade para todos os caracteres estudados. Os estudos das correlações fenotípicas, genotípicas e a análise de trilha identificaram o número de vagens por planta, independentente da época de semeadura, de maior efeito favorável sobre a produção de grãos em soja. A época de semeadura influenciou na expressão de caracteres agronômicos e, consequentemente, nas estimativas de correlações fenotípicas, genotípicas e ambientais. Para os caracteres fenotípicos, empregaram-se análises uni e multivariadas. Com base na distância generalizada de Mahalanobis (D2) observou-se alta divergência entre os genótipos estudados. Na semeadura de fevereiro, D2 oscilou de 4,38 a 458,68, ao passo que, na semeadura de dezembro, tal medida teve menor amplitude, variando de 2,62 a 362,46. Os caracteres de maior contribuição da dissimilaridade genética foram o número de dias para maturidade, a altura de planta na maturidade e a massa seca da parte aérea. Os métodos de Tocher e UPGMA apresentaram semelhança no padrão de agrupamento. Em torno de 50% dos 90 genótipos estudados constituíram um mesmo grupo e pertencem à região de adaptação no Centro-oeste. Os agrupamentos gerados permitem a identificação de genitores divergentes para cruzamentos. Entre os 40 locos microssatélites, dois foram monomórficos e 38 marcadores amplificaram 131 alelos, oscilando entre dois e cinco alelos por loco, com média de 3,45. Adotou-se o índice ponderado pelo número de alelos para estimar a dissimilaridade entre as 41 cultivares. Essa, por sua vez, oscilou entre 0,26 a 0,80 com média de 0,57. A distribuição da dissimilaridade entre os pares de 41 genótipos compreendeu 75% entre as distancias de 0,5 e 0,69. Ao realizar um corte em torno de 87% de dissimilaridade, verificou-se a formação de doze grupos com número distintos de cultivares. Houve semelhança entre as metodologias de UPGMA e Tocher na constituição dos grupos. O uso de marcadores moleculares microssatélites permitiu detectar significativa variabilidade genética em cultivares elites indicando que ainda existe variabilidade genética útil ao melhoramento de soja no Brasil.Soybean is one the economically most important grain producing plants. It is known that the genetic base of Brazilian soybeans is narrow and the study of genetic diversity provides important information for genetic breeding. During the selection process it is desirable to simultaneously improve several characters. Thus information about correlation and path analysis contribute for the elaboration of selection strategies. This study analyzed the correlations between traits, as well as its partitioning by path analysis considering as the principal character grain production; evaluated the genetic diversity in soybean based on phenotypical traits and microsatellite markers. Experiments were done in greenhouse and in the laboratory. The first one involved 90 soybean genotypes, grown in two sowing dates as randomized blocks with 3 repetitions. Qualitative and quantitative traits were evaluated. The laboratory experiment evaluated the 41 most productive soybean cultivars and mostly grown in different regions of Brazil, using 40 microsatellite markers. The studies of phenotypical and genotypical correlations, and the path analysis identified the total number of pods per plant, independently of sowing date, as the greatest favorable effect on soybean grain production. Sowing date affected the expression of agronomic traits and, consequently, the estimates of phenotypical, genotypical and environment correlations. Uni and multivariate analyses were used for the phenotypical traits. Significant differences were observed at 1% probability for all characters analyzed. Based on Mahalanobis' generalized distance (D2) high divergence among the genotypes studied was observed. In February sowing, D2 varied from 4.38 to 458.68, while smaller range was observed for December sowing, varying from 2.62 to 362.46. The traits with greatest contribution for genetic dissimilarity were number of days for maturity, plant height at maturity and above ground dry matter. The methods of Tocher and UPGMA presented similarity in the grouping pattern. Around 50% of the 90 genotypes analyzed constituted one single group belonging to the region of adaptation to the Middle West. The generated groupings allowed the identification of the diverging parents for the crossings. Among the 40 microsatellites loci, 2 were monomorphic and 38 markers amplified 131 alleles, oscillating between 2 and 5 alleles per locus, with an average of 3.45. The index weighted by the number of alleles was adopted to estimate the dissimilarity among the 41 cultivars. This, in turn, varied between 0.26 and 0.80 with average of 0.57. Dissimilarity distribution between the 41 genotype pairs comprehended 75% between the distances of 0.5 and 0.69. Making a cut at about 87% dissimilarity, the formation of 12 groups with distinct number of cultivars was observed. There were similarities between the methodologies of UPGMA and Tocher on the constitution of the groups. The use of microsatellite molecular markers allowed the detection of significant genetic variability in elite cultivars, indicating that there still is useful genetic variability for soybean breeding in Brazil.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic