Caracterização fenotípica e fitogenética da macho-esterilidade em triticale

Abstract

O triticale é o primeiro cereal cultivado criado pelo homem proveniente da hibridação entre duas espécies distintas, o trigo (Triticum spp.) e o centeio (Secale cereale). Uma fonte de macho-esterilidade, derivada do cultivar IAPAR 54-OCEPAR 4, foi detectada em 2001 na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul - RS. Este trabalho teve como objetivo realizar a caracterização fenotípica e citogenética desta fonte de macho-esterilidade, a fim de entender suas causas e potencial de aplicação em programas de melhoramento. A caracterização fenotípica da machoesterilidade foi realizada nos anos de 2005 e 2006, através da observação da abertura das flores no estádio de antese e da fertilidade da espiga. Os resultados indicam que a machoesterilidade é parcial e o caráter macho-estéril é herdável, porém há grande influência do ambiente sobre a manifestação do caráter. A menor fertilidade de espigas foi observada em plantas que apresentaram fenótipo macho-estéril, porém indivíduos caracterizados como macho-férteis também apresentaram fertilidade reduzida, quando comparados com as testemunhas. Plantas com fenótipos macho-estéreis, em 2006, derivadas de plantas também caracterizadas como macho-estéreis, em 2005, tiveram menor fertilidade de espiga do que aquelas derivadas de plantas caracterizadas como não macho-estéreis. Análises do comportamento meiótico da população macho-estéril revelaram diversas anormalidades nas fases da meiose, com níveis de irregularidades acima daqueles encontrados nos genótipos testemunha, os quais também apresentaram elevada anormalidade. O índice meiótico foi baixo, mas não diferiu da testemunha IAPAR 54-OCEPAR 4. Houve redução de em torno de 50% da fertilidade do pólen, quando comparada com o progenitor da população, corroborando com a baixa fertilidade observada a campo. Análises de plantas F2, derivadas do cruzamento entre plantas macho-estéreis e cultivares testemunhas, assim como de plantas dos respectivos retrocruzamentos, revelaram a restauração da viabilidade do pólen. A expressão do fenótipo macho-estéril parece estar associado à maior instabilidade da formação de tétrades na meiose. A fertilidade de espiga não é diretamente relacionada com a viabilidade do pólen, porém parece estar associada à estabilidade de formação de tétrades. A fertilidade de espiga deveria ser considerada como um critério para seleção de genitores nos programas de melhoramento de triticale, como uma forma de melhorar a estabilidade da meiose e do rendimento de grãos.

The triticale is the first cultivated cereal created by man from hybridization between two different species, wheat (Triticum spp.) and Rye (Secale cereale). A new source of male-sterility was detected at the UFRGS Agronomic Experimental Station, located in Eldorado do Sul, Southern Brazil. This study aimed to perform the phenotypic and cytogenetic characterization of that source of male-sterility, in order to understand its causes and assess the practicality of its incorporation in triticale breeding programs. The phenotypic characterization of male-sterility was carried out at the field in 2005 and 2006 through the visual observation of the degree of spikelet openness, at the anthesis stage, and also by the level of fertility of the spikes. The results indicate that the male-sterility is partial and must be heritable at some degree, but there is a strong environmental effect on the expression of this trait. Smaller spike fertility was observed in plants characterized as male-sterile by the spikelet appearance. However, plants characterized as male-fertile also showed reduced fertility, compared to the check varieties, but at a lower degree than the male-sterile plants. Moreover, plants that showed the male-sterile visual phenotype in 2006 and derived from plants that were characterized as male-sterile in 2005 were less fertile than those 2006 plants that were also visually male-sterile but derived from apparently male-fertile plants. Cytogenetic analysis of meiosis of the male-sterile population revealed several abnormalities, at all meiosis phases, but with levels of abnormalities above of that found for the checks, which also showed a high degree of irregularities. The population meiotic index was law and did not differ from the progenitor IAPAR 54 – OCEPAR 4. The pollen fertility in the male-sterile population was reduced by about 50% of the pollen fertility level showed by the population progenitor, agreeing with low spike fertility observed. Analysis of F2 plants, derived from the cross between male-sterile plants and check cultivars, as well as of some backcrosses, revealed the fast restoration of pollen viability. The expression of the male-sterile phenotype seems to be associated with the instability of tetrad formation in meiosis. Spike fertility is not directly associated with pollen viability, but seems to be linked to the stability of tetrad formation. The spike fertility should be considered as a selection criterion of parental genotypes to compose the crossing block of triticale breeding programs, as a mean of improving meiosis stability and grain yield.