Phenotypic and molecular diversity and relationships between soybean characters adapted to the South, Midwest, North and Northeast regions of Brazil

O melhoramento de soja no Brasil não levou em consideração as avaliações de ampliação ou redução da diversidade genética. Ao longo dos anos, o processo de melhoramento da soja pode causar redução da variabilidade genética pelo estreitamento da base genética da cultura. O estudo da diversidade genética, além de ser importante para fins de melhoramento pode ser empregado para avaliação e identificação de descritores adicionais em soja. Essa avaliação é importante para facilitar o processo de distinguibilidade de cultivares, uma vez que os descritores, atualmente em uso, estão se tornando insuficientes para diferenciar as cultivares de soja. Além disso, o estudo da relação entre caracteres pode tornar o processo de seleção mais rápido e eficaz quando pratica-se seleção indireta via caracteres de fácil mensuração que sejam correlacionados com a produção de grãos, a qual é um caráter quantitativo, controlado por muitos genes e com alta influência ambiental. Assim, os objetivos desses estudos foram: I) quantificar a diversidade genética de cultivares de soja de diferentes regiões de adaptação do Brasil e identificar descritores adicionais em soja; II) quantificar a diversidade genética de cultivares de soja por meio de marcadores microssatélites, e verificar se as análises moleculares podem substituir ou complementar as análises fenotípicas na diferenciação das cultivares de soja; III) verificar os efeitos diretos e indiretos de componentes primários e caracteres secundários sobre a produção de grãos em cultivares de soja. Os resultados do primeiro estudo mostraram que os descritores quantitativos agruparam as cultivares por região de adaptação, e os métodos UPGMA, Tocher e projeção gráfica foram concordantes nos agrupamentos nas três épocas de semeadura. O descritor quantitativo número de dias para o florescimento foi o mais importante para a diversidade em outubro de 2013 e abril de 2014, enquanto, em outubro de 2014 foi a altura de planta em R1. Quanto ao descritores qualitativos, o método de Tocher formou mais grupos que o UPGMA nas três épocas de semeadura, diferenciando mais as cultivares. Em todas as épocas houve maior dissimiliaridade dentro de cada região de adaptação. O descritor qualitativo linearidade da haste principal no terço superior foi importante para a diferenciação das cultivares em outubro de 2013 e em abril de 2014, enquanto, a densidade de pilosidade entre nervuras na parte abaxial do folíolo contribuiu para a diferenciação das cultivares em outubro de 2014. Os resultados dos segundo estudo demonstraram que o par de cultivares BRS Tracajá x M 9144 RR foi o mais similar para os marcadores estudados, enquanto, o par DM 6260 RSF IPRO x M 9144 RR foi o mais dissimilar, visto que as cultivares são de regiões de adaptação distintas (Sul e Centro-Oeste). Os métodos de Tocher, UPGMA e projeção bidimensional foram concordantes no agrupamento das cultivares. As cultivares da Monsanto ficaram alocadas em todos os grupos, exceto o grupo 4 do Tocher e dos grupos 5 e 6 do UPGMA. Esses resultados indicam que há variabilidade disponível dentro deste programa de melhoramento para a região Centro-Oeste. As cultivares da Embrapa, Nidera, Dom Mario, DuPont Pioneer ficaram em grupos separados, tanto pelo agrupamento de Tocher como pelo UPGMA. Portanto, há variabilidade entre esses programas de melhoramento. As correlações entre matrizes de distância de dados moleculares e fenotípicos foram de baixa magnitude. Os coeficientes de correlação variaram de r=-0,02 a r= 0,31, portanto, sugere-se que as análises moleculares não substituem as avaliações fenotípicas. Os resultados do terceiro estudo evidenciaram que componente primário peso médio do grão é indicado para seleção indireta para produtividade de grãos de soja, independente da época de semeadura; o componente primário número de vagens por planta foi eficiente para a seleção indireta para a produtividade de grãos na semeadura de abril; o caráter secundário ciclo é indicado para a seleção indireta para produtividade de grãos de soja na semeadura de outubro; os caracteres secundários altura de planta na maturação e período vegetativo são indicados para a seleção indireta para produtividade de grãos de soja na semeadura de abril.Soybean breeding in Brazil did not take into account the assessments of magnification or reduction of genetic diversity. Over the years, the soybean breeding process can reduce genetic variability by narrowing the crop‘s genetic basis. The study of genetic diversity, besides being important for breeding purposes, can be used to evaluate and identify additional soybean descriptors. This evaluation is important to facilitate the process of distinguishing cultivars, since the descriptors currently in use are becoming insufficient to differentiate soybean cultivars. In addition, the study of the relationship between characters can make the selection process faster and more efficient when indirect selection is practiced via easily measured characters that are correlated with grain yield, which is a quantitative character, controlled by many genes and with high environmental influence. Thus, the objectives of these studies were: I) to quantify the genetic diversity of soybean cultivars from different adaptation regions of Brazil and to identify additional soybean descriptors; II) to quantify the genetic diversity of soybean cultivars by microsatellite markers, and to verify if the molecular analyzes can substitute or complement the phenotypic analyzes in the differentiation of soybean cultivars; III) to verify the direct and indirect effects of primary components and secondary characters on the yield in soybean cultivars. The results of the first study showed that the quantitative descriptors grouped the cultivars by adaptation region, and the UPGMA, Tocher and graphic projection methods were concordant in the groupings at the three sowing seasons. The quantitative descriptor number of days for flowering was the most important for diversity in October 2013 and April 2014, while the plant height at R1 in October 2014 was the most importante to. For the qualitative descriptors, the Tocher method formed more groups than the UPGMA in the three sowing seasons, differentiating more the cultivars. In all sowing seasons there was greater dissimilarity within each region of adaptation. The qualitative descriptor linearity of the main stem in the upper third was important for the cultivar differentiation in October 2013 and April 2014, while the density of pilosity between veins in the abaxial part of the leaflet contributed to the differentiation of the cultivars in October 2014. The results of the second study showed that the pair of cultivars BRS Tracajá x M 9144 RR was the most similar for the studied markers, while the pair DM 6260 RSF IPRO x M 9144 RR was the most dissimilar, since the cultivars are from different regions of adaptation (South and Central West). The Tocher, UPGMA and two-dimensional projection methods were concordant in the grouping of the cultivars. Monsanto’s cultivars were allocated to all groups, except group 4 of the Tocher and groups 5 and 6 of the UPGMA. These results indicate that there is variability available within this breeding program for the Midwest region. The cultivars from Embrapa, Nidera, Dom Mario and DuPont Pioneer were kept in separate groups, both by the Tocher and UPGMA methods. Therefore, there is variability between these breeding programs. The correlations between molecular and phenotypic data distance matrices were of low magnitude. The correlation coefficients ranged from r = -0.02 to r = 0.31, so it is suggested that molecular analyzes do not replace phenotypic evaluations. The results of the third study showed that: the primary component mean weight of grain is indicated for indirect selection for grain yield of soybean, independent of the growing season; the primary component number of pods per plant is indicated for indirect selection for grain yield at sowing in April; the secondary character cycle is indicated for the indirect selection for soybean grain yield at the sowing in October; the secondary characters plant height at maturation and vegetative period are indicated for the indirect selection for soybean grain yield at sowing in April.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic