Genetic variability and relationships among characters in cassava (Manihot esculenta Crantz) by combining polycross technique ano vegetative propagation

Esta pesquisa teve por objetivo a caracterização dos procedimentos envolvidos na combinação da técnica de policruzamentos com propagação vegetativa, como uma metodologia que possibilita ao mesmo tempo: estimar variabilidade e associaçoes genéticas entre caracteres; sintetizar populações básicas com potencialidade para uso em programas de melhoramento. O material utilizado compreendeu oito progenitores e oito progênies policrizadas. Os progenitores envolveram cultivares e linhas experimentais selecionadas com base na alta produção de raízes. As progênies policruzadas foram obtidas após dois anos agrícolas. 1º ano - Os progenitores foram recombinados em lote isolado, através da técnica de policruzamentos. 2º ano - Lote auxiliar foi instalado a partir de estacas dos progenitores e de sementes das progênies policruzadas, de acordo com delineamento em blocos ao acaso, com dez repetições e três plantas por parcela. De cada planta do lote auxiliar foram coletadas quatro estacas. A partir de estacas foram instalados quatro experimentos com a finalidade de avaliar os progenitores e progênies policruzadas. O mesmo delineamento anterior foi empregado, de maneira que os quatro experimentos representaram quatro réplicas vegetativas do lote auxiliar. Os quatro experimentos foram conduzidos na Estação Experimental de Anhembí, do Departamento de Genética da ESALQ/USP, localizada em Piracicaba. A área experimental posuia solo arenoso, e pobre em fósforo, com teores elevados de acidez e alumínio tóxico, características estas semelhantes aos solos encontrados nos cerrados brasileiros. Com dez meses pós-plantio, oito caracteres foram avaliados e submetidos às análises de variância e covariância. A variância entre progênies policruzadas, representando progênies de meios irmãos, estima 1/4 da variância genética aditiva. A variância fenotípica entre plantas dentro de progênies policruzadas estima: 3/4 da variância genética aditiva + variância dominante + variância ambiental. A variância entre plantas dentro de progênies de progenitores foi utilizada como estimativa da variância ambiental. Este sistema de três equações e três incógnitas permitiu a estimação da variância aditiva e da variância dominante para cada caráter. As covariâncias genéticas aditivas foram estimadas com base na covariação entre progênies policruzadas. Os seguintes parâmetros foram estimados: coeficiente de determinação genotípica (entre progenitores), ao nível de plantas individuais; coeficiente de herdabilidade no sentido restrito e ao nível de plantas individuais; grau médio de dominância; coeficiente genético de variação; correlações fenotípica, genética e experimental dos caracteres combinados dois a dois; equações de regressão linear múltipla entre produção de raízes (variável dependente) e todas as possíveis combinações dos demais sete caracteres (variáveis independentes). Os resultados discutidos permitiram obter as seguintes conclusões: a. Distribuição de raízes da planta mostrou variabilidade quase nula e dificilmente pode ser alterada por seleção. b. Índice de colheita, altura da planta, peso da parte área número de raízes exibiram níveis de variabilidade suficientes para a obtenção de progressos por seleção. c. Altura da primeira ramificação, diâmetro da planta e produção de raízes, mostraram-se mais promissores para programas de hibridação visando-se exploração do vigor de híbrido. d. Distribuição, número e produção de raízes foram os caracteres com os maiores valores de correlações fenotípicas e genéticas entre si. e. Produção de raízes foi melhor explicada pela combinação de peso da parte aérea e índice de colheita. f. Peso da parte aérea e diâmetro foram os caracteres da parte aérea mais correlacionados com produção de raízes. g. Altura da primeira ramificação foi o iônico caráter que apresentou tendência de correlação negativa com produção de raizes. h. Magnitude da variabilidade e grau de associação com outros caracteres indicaram ser o índice de colheita de muita utilidade nos programas de melhoramento para maior produtividade de raízes. i. O genótipo SRT 1099 Taquari destacou-se pela elevada produção de raízes e por ter transmitido alta capacidade produtiva à sua progênie policruzada, fatos indicadores deste genótipo possuir alta frequência de alelos favoráveis à produção de raízes. j. A existência de genótipos com produção de raízes ao nível de 43,3 t/ha (50% superior ao melhor progenitor) indicou potencialidade da população formada pelas progênies policruzadas, como fonte de material melhorado. k. O emprego combinado de policruzamentos e propagação vegetativa constituiu-se em procedimento apropriado para estimação de parâmetros que avaliam variabilidade e associações genéticas e fenotípicas entre caracteres durante síntese de uma população melhorada de mandioca.The objective of this research was to characterize the procedures involved in the combination of the polycross technique with vegetative propagation as a methodology for two concomitant purposes; 1. to estimate genetic variability and relationship among characters and, 2. To synthesize breeding populations. Material included eight high yielding cultivars and experimental lines of cassava as parents and, their polycrossed progenies. The polycrossed progenies were developed after two years; First year: Selected parents were recombined in isolated field by polycross technique; Second year; Stem cuttings of the parents and seeds of the progenies were planted according to randomized complete block design with 10 replications. There were three plants per plot. Four stem cuttings were taken from each plant of this auxiliary field. By using stem cutting, four experiments were designed with the aim of to compare parents and polycrossed progenies. The experimental design was the same used in the auxiliary field.The four experiments were carried out in Anhembi Experimental Station, College of Agriculture Luiz de Queiroz, University of State of São Paulo, located in Piracicaba City, State of São Paulo, Brazil. This experimental station is located at 22º48 South latitude, 48º07 West longitude and, 469 meters of altitude. The sandy soil has low content in phosphorus, high level of acidity and toxic aluminum, similarly to the soils found in areas called cerrado in Brazil. Tem months after planting, all plants were measured for eight characters. Among polycrossed progenies variances, representing half-sib progenies and corresponding to 1/4 of the additive genetic variance, were estimated from analysis of variance. Phenotypic variance among plants within progênies estimated 3/4 of the additive genetic variance plus dominant variance plus environmental variance. Variance due to environment was calculated from the variation within plots shown by each parental genotype. By solving this system, were estimated dominant and additive genetic variances. Additive genetic covariances between characters were estimated from among progenies covariation in the analyses of covariance.The following parameters were estimated: coefficient of genotypic determination (among parents), in individual plant basis; narrow sense heritability coefficient, in individual plant basis; mean degree of dominance; coefficiente of genetic variation; phenotypic, genetic and experimental correlations between characters; multiple linear regression equations for root yield as the dependent variable and, all possible combinations of the other seven characters, as independent variables.The discussed results allowed the following conclusions: a. Root arrangement (around the stem), having a very small variability, showed just a little chance to be improved by breeding. b. Harvest index (proportion of root weight to total plant weight), plant height, weight of the aerial part and, number of roots had genetic variability in enough amount to respond to selection. c. Height of the first branch, plant diameter and, root yield would be easier improved in breeding programs aiming to explore hybrid vigor. d. Root arrangement, number of roots and root yield showed the highest values of phenotypic and genetic correlations. e. Best prediction of root yield was done by combining weight of the aerial part and harvest index. f. Weight of the aerial part and plant diameter were characters of the aerial part more correlated with root yield. g. Height of the first branch was the unique character having tendency of negative correlation with root yield. h. Harvest index was highly heritable, and it was na excellent auxiliary character to high yielding selection. i. The SRT.1099-Taquari genotype distinguished itself by the root yield of the parent and by transfering the yield ability to its corresponding polycrossed progeny. j. The existence of plants yielding 43, 3 t/ha, overcoming in 50% the best parent, indicated the potential of the polycrossed progenies, as a breeding population. k. Combined use of the polycross technique and vegetative propagation was an appropriate procedure for estimating parameters related to the genetic variability and relationship among characters during the synthesis of a breeding population of cassava