Caracterização fisio-molecular de cultivares de feijão (Phaseolus vulgaris L.) em resposta à deficiência hídrica

• Main Author: Dipp, Cristiane Conterno
• Other Authors: Finatto, Taciane
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2016
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA; Feijão - Cultivo; Feijão - Melhoramento genético; Fisiologia vegetal; Diagnóstico molecular; Beans - Planting; Beans - Breeding; Plant physiology; Molecular diagnosis
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1782

A identificação de constituições genéticas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) tolerantes à deficiência hídrica (DH) é de grande importância para os programas de melhoramento genético. O objetivo deste trabalho foi caracterizar genótipos de feijão em resposta à DH no estádio reprodutivo por meio de análises fisiológicas, agronômicas e moleculares. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em delineamento de blocos ao acaso com quatro repetições, utilizando 10 cultivares: ANFC 9, ANFP 110, BRS Esplendor, BRSMG Realce, IPR Siriri, IPR Tangará, IPR Tuiuiú, IPR Uirapuru, IAC Imperador e IAC Milênio em duas condições de irrigação: plantas irrigadas durante todo o ciclo, e plantas submetidas a supressão de irrigação no estádio reprodutivo (R7), até o solo atingir 16% da capacidade de campo, quando a irrigação foi reestabelecida. Nos últimos quatro dias de estresse foram analisadas as trocas gasosas. No último dia de estresse foi analisado percentual de estômatos fechados na face abaxial das folhas durante o dia, e coletadas plantas para as seguintes análises: massa fresca e massa seca das folhas, hastes e legumes, e conteúdo de prolina em folhas e raízes. Na maturidade fisiológica foi realizada a colheita e avaliados os componentes do rendimento e estimada a produtividade de grãos. Adicionalmente, visando identificar polimorfismo sequencias gênicas a promotoras relacionadas com a tolerância à DH, foram testados sete pares de primers no grupo de genótipos estudado. O índice de suscetibilidade à seca (ISS) variou de 0,65 a 1,10 no grupo de genótipos, sendo os menores valores observados para IAC Imperador (0,65) e BRS Esplendor (0,87) indicando a capacidade destes dois genótipos em manter a produtividade de grãos na condição de estresse. Todos os genótipos avaliados apresentaram redução nos componentes do rendimento quando estressados pela DH. IAC Imperador (43,4%) e BRS Esplendor (60,6%) apresentaram as menores reduções na produtividade e mantiveram cerca de 50% dos estômatos fechados em todos os horários analisados no último dia de DH. IAC Imperador apresentou maior eficiência no uso da água e taxa de assimilação de CO2 na DH. IPR Tuiuiú, IPR Tangará e IAC Imperador apresentaram as maiores concentrações de prolina nas raízes. Na condição de DH, houve forte correlação positiva significativa entre percentual de estômatos fechados com número de grãos por legume (0,696) e massa fresca da folha (0,731), sendo o percentual máximo de estômatos fechados 73,71% em DH. O caractere acúmulo de prolina na raiz foi o que mais contribuiu para a divergência entre os genótipos na DH, porém, nem sempre os genótipos que mais acumularam prolina foram os mais tolerantes. Os polimorfismos no DNA de sequências codificadoras e promotoras dos fatores de transcrição estudados neste experimento não discriminaram os genótipos tolerantes dos sensíveis à DH. === The identification of genotypes for drought tolerance has a great importance in breeding programs. The aim of this study was to characterize genotypes of beans in response to drought tolerance in different reproductive stages through physiologic, agronomic and molecular analysis. The experiment was conducted in greenhouse, using a randomized block design with four replicates; 10 cultivars: ANFC 9, ANFP 110, BRS Esplendor, BRSMG Realce, IPR Siriri, IPR Tangará, IPR Tuiuiu, IPR Uirapuru, IAC Imperador and IAC Milênio under two conditions of irrigation: plants irrigated during their entire life cycle, and plants under irrigation suppression in the reproductive stage (R7) until 16% of field capacity, when the irrigation was restored. In the last four days of stress, the gas exchanges were analyzed, and in the last day of stress was analyzed the percentage of closed stomata in the abaxial surface of the leaves, collected in different times of the day (9h, 12h, 15h and 18h). Additionally, plant samples were collected for the following analysis: fresh and dry mass of leaves, stems and legumes, and proline content in leaves and roots. The plants were harvested at the physiological maturity and the yield components and grain yield were determined. In addition, in order to identify polymorphisms in the sequences of promoters and genes related to drought, seven pairs of primers were tested on the group of genotypes. The drought susceptibility indexes (ISS) ranged from 0.65 to 1.10 in the group of genotypes, which the lowest values observed were for IAC Imperador (0.65) and BRS Esplendor (0.87), indicating the ability of these two genotypes to maintain grain yield under water stress condition. All genotypes showed reduction in yield components under water stress. IAC Imperador (43.4%) and BRS Esplendor (60.6%) had the lowest reductions in productivity and kept about 50% of the stomata closed during all the different times evaluated at last day of irrigation suppression. IAC Imperador showed greater water use efficiency and CO2 assimilation rate under drought stress. IPR Tuiuiú, IPR Tangará and IAC Imperador had the highest proline concentrations in the roots. Under water stress condition, there was a strong positive correlation (0.696) between the percentage of stomata closed with the number of grains per plant (0.696) and the fresh mass of leaves (0.731), the maximum percentage of stomata closed 73.71% in water stress. The accumulation of proline in the root was the character that most contributed to the divergence between the genotypes under water deficit, but not always the genotypes that have accumulated more proline were the most tolerant. The polymorphisms in DNA of coding and promoting sequences of transcription factors studied in this experiment did not discriminate tolerant genotypes from the sensitive ones to water stress.