Genetic and phenotypic characterization of cold tolerance and agronomic traits in irrigated rice

Temperaturas baixas são um dos principais limitantes à cultura do arroz no estado do Rio Grande do Sul, porém a tolerância ao frio é uma característica difícil de selecionar em condições de campo pela impossibilidade de prever a ocorrência do estresse e de obter coincidência das baixas temperaturas com os períodos críticos para a cultura. Os objetivos deste trabalho foram estudar a divergência genética para tolerância ao frio entre genótipos de arroz irrigado, avaliar o potencial de uma população índica x japônica para fins de melhoramento e estudar a herança da tolerância ao frio em três estádios de desenvolvimento. Para isso, foi realizada avaliação fenotípica de 41 genótipos de arroz irrigado para tolerância ao frio nos estádios de germinação e vegetativo, e análise molecular com marcadores do tipo microssatélites. O estudo da população de 71 linhagens recombinantes F6:7 e F6:8 foi realizado em ensaios de campo em duas safras agrícolas (2004/05 e 2005/06) e em dois locais (Cachoeirinha e Santa Vitória do Palmar-RS), onde foram avaliados sete caracteres fenotípicos, e sob condição de temperatura controlada, em Cachoeirinha, avaliada a tolerância ao frio nos estádios de germinação, vegetativo e reprodutivo. Com base nas análises fenotípica e molecular, os 41 genótipos do banco de germoplasma apresentaram ampla divergência genética, evidenciando que entre os genótipos da subespécie japônica existem boas fontes de tolerância ao frio tanto na germinação como no estádio de plântula. A população de linhagens recombinantes apresentou elevado potencial para fins de melhoramento, com ampla variabilidade genética em todos os caracteres avaliados. Os resultados mostraram uma herança quantitativa para a tolerância ao frio no estádio de germinação e uma herança oligogênica nos estádios vegetativo e reprodutivo, com dois genes independentes em cada um destes estádios.Cold temperature is one of the main limiting factors for the rice crop in the Rio Grande do Sul State, however cold tolerance is a difficult trait to select for under field conditions due to unpredictability of cold temperature occurrence and its coincidence with critical stages of plant development. The objectives of this work were to study the genetic divergence for cold tolerance among irrigated rice genotypes, to evaluate the potential of an indica x japonica population for cold tolerance breeding and to study the inheritance and heritability of cold tolerance at three stages of development. For this, 41 irrigated rice genotypes were evaluated for cold tolerance at the germination and vegetative stages and analyzed with microsatellites molecular markers. The study of the population of 71 recombinant inbred lines was carried out on field trials conducted at two sites (Cachoeirinha and Santa Vitória do Palmar) during two growing seasons (2004/05 and 2005/06), where seven phenotypic traits were evaluated. Under controlled temperature, in Cachoeirinha, cold tolerance at germination, vegetative and reproductive stages was evaluted. Based on the phenotypic and molecular analyses, the 41 genotypes of the germplasm bank showed wide genetic divergence and evidenced that among the genotypes belonging to the japonica subspecies there are good sources of cold tolerance at the germination and vegetative stages. The population of recombinant inbred lines showed high potential for breeding purposes, with wide genetic variability for all the phenotypic traits evaluated. The results showed quantitative inheritance for cold tolerance at the germination stage and oligogenic inheritance for the vegetative and the reproductive stages, with two independent genes in each of these stages