Estimates of genetic parameters for the efficient use of phosphorus and genetic control of phenotypic traits associated bean productivity in acid soils

O fósforo (P) é um nutriente essencial para as plantas, sendo um recurso natural não renovável e próximo a exaustão. Cultivares capazes de produzir mais grãos com menos P e que exportem menor quantidade desse nutriente nos grãos são necessárias para contribuir na sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Este trabalho teve como objetivo estudar a variabilidade genética para aquisição e utilização do P em cultivares de feijão pertencente aos grupos comerciais preto e carioca e estimar parâmetros genéticos associados aos caracteres de eficiência. Inicialmente foi avaliada a eficiência para aquisição e uso do P em casa de vegetação para sete cultivares de feijão do grupo preto e seis do grupo carioca, submetidas a solução nutritiva com duas concentrações de P: 6,25 e 25,02 µM L-1. Foram conduzidos dois experimentos independentes, um para cada grupo comercial, em delineamento experimental inteiramente casualizado com seis repetições, composto por 21 tratamentos para o grupo preto e 18 para o grupo carioca. Para a obtenção dos índices de eficiência para a aquisição e uso de P, foram avaliadas as seguintes características: comprimento da raiz (CR), altura da planta (AP), matéria seca da raiz (MSR), matéria seca da parte aérea (MSPA), matéria seca total (MST), Conteúdo de P da raiz (CONTPR), conteúdo de P da parte aérea (CONTPPA), conteúdo de P nos grãos (CONTPG) conteúdo de P total (CONTPT) e peso total de grãos (MSG). Os índices de eficiência estimados foram: eficiência de aquisição de P (EAP), eficiência de translocação P (ETP), eficiência do uso do P da parte aérea (EUPPA), eficiência de uso de P total (EPT), eficiência do uso P da parte aérea para a produção de matéria seca de grãos (EUPGA), índice de colheita de P (IPC). A análise de variância usando o teste F revelou efeitos significativos para cultivares e concentrações de P para todos os índices de eficiência avaliados (EAP, ETP, EUPPA, EPT, EUPGA, IPC). Entre as cultivares avaliadas para a eficiência na aquisição e uso de P, destacaram-se IPR Uirapuru, IPR Tuiuiú e BRS Esplendor do grupo preto e IPR Eldorado do grupo carioca. Para as estimativas dos parâmetros genéticos e ganhos de seleção, efetuaram-se os cruzamentos entre as cultivares com comportamento contrastante para eficiência na aquisição e uso de P. Os parentais foram escolhidos baseando-se nos resultados obtidos nas avaliações anteriormente descritas. Os cruzamentos foram realizados em casa de vegetação entre as cultivares, IPR Tiziu x IPR Uirapuru, IPR Tiziu x FT Soberano, BRS Esplendor x FT Soberano, IPR Siriri x Pérola, IPR Eldorado x Pérola, IPR Eldorado x Campeão 2 e IPR Eldorado x BAT 477. As progênies F1 de cada Cruzamento originaram as progênies F2, sendo que cada planta F2 originou uma família F3. Na safra da seca de 2013, as populações constituídas pelos parentais (P1 e P2) e as gerações F2 e famílias F3 foram semeadas na Estação Experimental do IAPAR em Ponta Grossa em solos ácidos com delineamento experimental de blocos ao acaso e seis repetições. Na maturação fisiológica das plantas, as parcelas foram colhidas manualmente em bulk e avaliadas as características de altura de plantas, peso da matéria seca, número total de vagens e peso total de grãos. Posteriormente foi efetuada a análise do teor de P na matéria seca e nos grãos e estimados os índices de eficiência. As estimativas dos parâmetros genéticos foram obtidas para os caracteres: peso total de grãos, teor de P nos grãos, quantidade total de P na planta, eficiência para a aquisição de P, eficiência de utilização de P, eficiência do uso de P, índice de coleta de P e quociente de utilização de P. As estimativas dos efeitos genéticos envolvidos em cada cruzamento para os índices de eficiência avaliados foram obtidas por meio das estimativas dos componentes das médias e das variâncias fenotípicas.Phosphorus is an essential nutrient for plants, being a non-renewable and close to natural resource depletion. Cultivars capable of producing more grains with less phosphorus and exporting smaller amount in the grains are required to contribute to the sustainability of agricultural systems. This work aimed to study the genetic variability for the acquisition and utilization of phosphorus in bean germplasm belonging to commercial, black and carioca groups and to estimate genetic parameters associated with the efficiency characters and the potential for selection gains. Initially the efficiency for the acquisition and use of phosphorus (P) in a greenhouse for seven cultivars of black beans group and six carioca group and subjected to nutrient solution with three P concentrations: 6.25 and 25.02 µM L-1 was evaluated. Two independent experiments, one for each comercial group, in a completely randomized design with six replications, with 21 treatments for black and 18 for carioca group were carried on. To obtain the efficiency ratios for the acquisition and use of P, the following characteristics were evaluated: root length (RL), plant height (PH), root dry matter (RDM) , aereal dry matter (ADM), total dry matter (TDM), P content of root (CPR), P content of shoots (PCS), total P content (TPC) and total grains weight (TGW). The estimated efficiency index were: efficiency to acquire P (EAP), P translocation efficiency (PTE), the P use efficiency of shoot (PUES) use efficiency of P (PUE), P use efficiency the shoot for the production of dry beans (PUESD), harvest index P (PHI). The analysis of variance using the F test showed significant effects in for cultivars and P concentrations for all indices of efficiency evalueted (EAP, PTE, PUES, PUE, PUESD, PHI). Among cultivars for efficient acquisition and use of P stood out IPR Uirapuru, IPR Tuiuiú and BRS Splendor Black and IPR Eldorado, Pérola carioca Group. For the estimates of genetic parameters and selection gains, crosses between cultivars with contrasting behavior for efficient acquisition and use of P, were done on the results obtained in the evaluations described above. The crosses were made in the greenhouse between cultivars IPR Tiziu x IPR Uirapuru , IPR Tiziu x FT Soberano, BRS Esplendor x FT Soberano, IPR Siriri x Pérola, Pérola x IPR Eldorado , Campeão 2 x Eldorado BAT 477. The F1 progeny from each cross produced the F2 progeny, each F2 plant produced an F3 family. In the dry season of 2013, the population constituted by the parents (P1 and P2) and the F2 and F3 generations were sown at the IAPAR research station in Ponta Grossa in environments with low and high phosphorus in randomized block experimental design with three replications. Upon reaching physiological maturity of the plants , the plots were harvested by hand in bulk and characteristics of plant height , dry weight , total number of pods and total weight of grain were evaluated. Subsequently, analysis was carryed on for the P content in dry matter and grain to estimate efficiency ratios. Estimates of genetic parameters were obtained for the total weight of grain characters, P content in grain and total P in plant efficiency for the acquisition of P utilization efficiency of P use efficiency of P, collection index P and Q. utilization ratio Estimates of genetic effects involved in each cross evaluated for efficiency indices were obtained by through of the estimates of the components of the means and phenotypic variances