Genetic analysis of tolerance to Al-toxicity in upland rice (Oryza sativa L.)

Quatorze variedades brasileiras de arroz e sequeiro com diferentes reações à toxidez de Al foram utilizadas neste estudo de herança. Os progenitores e as gerações segregantes F2 e F3, provenientes dos vinte cruzamentos efetuados entre essas variedades, incluindo alguns cruzamentos recíprocos, foram avaliados em solução nutritiva contendo 45 ppm de Al. Após vinte e um dias de crescimento em solução nutritiva as plântulas foram coletadas e efetuou-se a mensuração do comprimento máximo de raíz, que foi a característica utilizada para avaliar a tolerância ao Al no presente estudo. Os resultados obtidos não revelaram a presença de efeitos citoplasmáticos na herança do caráter, quando as populações F2 provenientes de cruzamentos Bico Ganga x IAC-1131, Pérola x Matão e Pérola x Pratão em seus respectivos recíprocos foram estudadas. A segregação observada nas populações F2 provenientes de cruzamentos entre variedades com diferentes reações ao Al, foi contínua e típica de caráter quantitativo, evidenciando que um número relativamente elevado de genes devem estar envolvidos no controle do caráter. A ocorrência de elevado grau de transgressividade nas gerações F2 em relação aos progenitores também reforçou as evidências de um contrôle poligênico. Observou-se também uma predominância de genes dominantes para tolerância em relação à suscetibilidade. As estimativas dos componentes de média e de variâncias revelaram a presença de efeitos genéticos aditivos, de dominância, ligações gênicas e interações não alélicas do tipo aditivo x aditivo, havendo predominância dos efeitos aditivos sobre os demais. As estimativas dos coeficientes de herdabilidade no sentido amplo foram altas, indicando que a maior parte da variabilidade observada nas populações F2 foi de origem genética e que a seleção de plantas tolerantes em gerações iniciais de autofecundação (F2 e F3) deve ser eficiente. Devido aos altos valores do coeficiente de herdabilidade estimados, a incorporação da tolerância em linhagens ou variedades agronomicamente promissoras será possível e a seleção de plantas tolerantes pode ser efetuada através dos métodos de melhoramento convencionais como o genealógico ou seleção recorrente.Fourteen brazilian varieties of upland rice with different reactions to Al-toxicity were used in the present study. The parenthal genotypes and segregating ´ F2 and F3 generations, derived from 20 crosses among them, including some reciprocal ones, were evaluated in nutrient solution containing 45 ppm of Al. After 21 days of growing in the solution, the maximum root lenght of each seedling was measured and used as an indicator of Al-tolerance. The results obtained did not reveal the presence of citoplasmatic effects in the inheritance of the character, when the F2 populations derived from the crosses Bico Ganga x IAC-1131, Pérola x Matão, and Pérola x Pratão, and their reciprocal one were studied. The segregation observed in the ´ F2 populations, originated from the crosses among the varieties with different reactions to Al, was continuous and typical of quantitative character, which give evidence that relatively high number of genes are involved in the controlo f the character. The occurrence of high degree of transgressive segregation in the F2 generations in relation to the parental varieties also reinforces the evidence of polygenic control of the character. Predominance of dominant genes for the tolerance in relation to the susceptibility was also observed. The estimates of the means and variances components revealed the presence of additive effect, dominance, genetic linkage, and non-allelic interactions of the additive x additive type, having predominance of additive effect over the others. The estimates of broad sense heritability coefficient were high, indicating that the most part of the observed variability in the F2 populations was of genetical origin and that the selection of tolerant plants to Al-toxicity in initial generations of selfing (F2 and Fe) should be eficiente. The high estimated values of heritability coefficient indicates that incorporation of the Al-tolerance in advanced breeding lines or varieties is possible and that selection of tolerant plants to Al-toxicity can be accomplished through the conventional methods of plant breeding such as pedigree and recurrent selection method