Distância genética entre cultivares de arroz irrigado em experimentos conduzidos a campo e em casa de vegetação

The objective of this study was to estimate the genetic distance of irrigated rice based on different phenotypic characters and agronomic descriptors in field experiments and a greenhouse, with joint analysis of environments. In this study, 16 genotypes of rice were evaluated in the field and in greenhouse. In both experimental conditions were measured 24 characters, 16 considered quantitative and eight qualitative. From the phenotypic data were obtained three matrices of Mahalanobis distances (based on characters measured for field, greenhouse and joint analysis), which originated three dendrograms using the Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages (UPGMA). The correlation between genetic distance matrices was performed by the Mantel test. Thus, the estimates of genetic distance used were adequate in the grouping of genotypes, evidencing a narrow genetic distance between the irrigated rice cultivars evaluated. The genetic distance matrices between genotypes based on the qualitative characteristics measured for field, greenhouse and joint analysis of both environments showed a high correlation. There is environmental effect on characteristics of quantitative genetic inheritance.Objetivou-se nesse estudo estimar a distância genética com base em distintos caracteres fenotípicos e descritores agronômicos, em experimentos a campo, em casa de vegetação e análise conjunta de ambientes em arroz irrigado. Neste estudo foram avaliados 16 genótipos de arroz irrigado em experimentos a campo e em casa de vegetação. Nas duas condições experimentais foram mensurados 24 caracteres, sendo, 16 considerados quantitativos e oito considerados qualitativos. A partir dos dados fenotípicos foram obtidas três matrizes de distâncias de Mahalanobis (baseadas nos caracteres mensurados a campo, casa de vegetação e análise conjunta), que posteriormente originaram três dendrogramas, utilizando o método de agrupamento das médias das distâncias (UPGMA – Unweighted Pair Group Method using Arithmetic averages). A associação das matrizes de distância genética foi realizada pelo teste de Mantel. Assim, as estimativas da distância genética utilizadas, mostraram-se adequadas no agrupamento dos genótipos, evidenciando estreita distância genética entre as cultivares de arroz irrigado avaliadas. As matrizes de distância genética entre os genótipos com base nos caracteres qualitativos aferidos a campo, em casa de vegetação e a conjunta de ambos os ambientes, evidenciaram associação elevada entre si. Existe efeito do ambiente em caracteres de herança genética quantitativa

Avaliação de tolerância a baixas temperaturas em genótipos de arroz irrigado (Oryza sativa L.) na fase reprodutiva em experimento a campo, durante evento climático espontâneo na safra 2019/2020

Concerning the occurrence of a spontaneous event of low temperatures (<17 oC), in an irrigated rice field experiment, during the reproductive phase of the crop, yield was evaluated as well as percentage of grain sterility and number of panicles. The experiment was conducted in the south of Santa Catarina, in the 2019/2020 crop season, having been water-seeded in randomized blocks with three replications. Of the total number of genotypes that made up the experiment, 13 were selected to make up the main analysis, of sterility. Based on a series of previous studies for stress due to low and high temperatures, the hypothesis was that the SC 806 line would stand out as resilient. Based on a series of previous studies for low and high temperature stress, the hypothesis was that the SC 806 inbreed line would stand out as resilient. In fact, SC 806 showed significantly lower sterility levels than the commercial controls, SCS116 Satoru, SCS122 Miura and SC 790 (SCS125), while remaining competitive in terms of yield. Thus, SC 806 confirmed its resilience to low temperatures, what was a behavior showed in previous experiments, proving to be promising as a candidate for release as cultivar soon.Aproveitando-se a ocorrência de um evento espontâneo de baixas temperaturas (<17 oC) em experimento de campo de arroz irrigado, coincidente com a fase reprodutiva da cultura, foram avaliados a produtividade, a porcentagem de esterilidade de espiguetas e o número de panículas por metro quadrado.  O experimento foi conduzido no sul de Santa Catarina, na safra 2019/2020, em delineamento de blocos ao acaso com três repetições no sistema pré-germinado. Do total de genótipos que compunham o experimento, 13 foram selecionados para comporem a análise principal, de esterilidade. Baseado numa série de estudos anteriores para estresse por baixas e altas temperaturas, a hipótese era de que a linhagem SC 806 se destacaria como resiliente. De fato, a SC 806 apresentou níveis de esterilidade significativamente menores que as testemunhas comerciais SCS116 Satoru, SCS122 Miura e SC 790 (SCS125), ao mesmo tempo que foi competitiva com as mesmas no tocante à produtividade. Assim, a SC 806 foi validada como resiliente a baixas temperaturas, confirmando o bom desempenho verificado em experimentos anteriores, e com isso demonstrando ser promissora como linhagem candidata à lançamento na forma de variedade

Progresso genético da qualidade dos grãos de cultivares de arroz irrigado por inundação no Rio Grande do Sul

The objective of this work was to determine the genetic progress of grain quality attributes of flooded irrigated rice (Oryza sativa) cultivars in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, between 1972 and 2016. The genetic estimates followed an approach based on the comparative analysis of 25 cultivars released by Embrapa’s breeding program over this period. The experiment was implemented in four producing regions of the state of Rio Grande do Sul: Sul, Campanha, Planície Costeira Interna, and Planície Costeira Externa. The following significant genetic gains were observed: 0.20% per year, for percentage of whole grains after processing; -1.38% per year, for percentage of chalky kernels and white-core grains; -0.77% per year, for total chalky area; -0.08% per year, for total whiteness; and -0.82% per year, for non-vitreous grain whiteness. Most cultivars released have high amylose content and a low gelatinization temperature. Therefore, the breeding program presented significant annual genetic progresses between 1972 and 2016 for the main attributes of grain quality, and made cultivars available according to the national demand for grain quality in the several segments of the rice production industry.O objetivo deste trabalho foi determinar o progresso genético de atributos de qualidade de grãos de cultivares de arroz (Oryza sativa) irrigado por inundação no Rio Grande do Sul, entre 1972 e 2016. As estimativas genéticas seguiram a abordagem baseada na análise comparativa das 25 cultivares lançadas pelo programa de melhoramento genético da Embrapa ao longo desse período. O experimento foi implementado em quatro regiões produtoras do Estado do Rio Grande do Sul: Sul, Campanha, Planície Costeira Interna e Planície Costeira Externa. Observaram-se ganhos genéticos significativos de: 0,20% ao ano, para percentual de grãos inteiros após o beneficiamento; -1,38% ao ano, para percentual de grãos gessados e centro branco; -0,77% ao ano, para área gessada total; -0,08% ao ano, para brancura total; e -0,82% ao ano, para brancura não vítrea dos grãos. A maioria das cultivares lançada apresenta alto teor de amilose e baixa temperatura de gelatinização. Portanto, o programa de melhoramento genético apresentou progressos genéticos anuais significativos entre 1972 e 2016 para os principais atributos de qualidade dos grãos, tendo disponibilizado cultivares de acordo com a demanda nacional quanto à qualidade dos grãos nos diversos segmentos da cadeia produtiva do arroz

Genetic cause and effect interrelationships for grain quality attributes of irrigated rice

O objetivo deste trabalho foi determinar as correlações genéticas e as associações diretas e indiretas de caracteres agronômicos e atributos de qualidade de grãos com a percentagem de grãos inteiros em arroz irrigado por inundação. O experimento foi conduzido em dois ambientes, em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, tendo-se utilizado 23 genótipos de arroz irrigado. Os caracteres avaliados foram: percentagem de grãos inteiros, comprimento da cariopse, largura da cariopse, comprimento da panícula, peso da panícula, peso de mil grãos, dias para floração, percentagem de grãos com “barriga branca” e grãos gessados, área gessada total, brancura total, brancura vítrea e defeitos de coloração. A percentagem de grãos com “barriga branca” e área gessada total correlacionaram-se positivamente, enquanto a percentagem de grãos com “barriga branca” e gessada e brancura vítrea correlacionaram-se negativamente. Os caracteres largura da cariopse, percentual de grãos com “barriga branca” e gessada, peso da panícula e peso de mil grãos apresentaram efeitos indiretos sobre a resposta de rendimento de grãos inteiros de acordo com área total gessada e brancura total. Área total gessada e brancura total são os fatores que mais influenciam negativamente a percentagem de grãos inteiros de acordo com as correlações genotípicas e os efeitos diretos.The objective of this work was to determine the genetic correlations and the direct and indirect associations of agronomic traits and grain quality attributes with the percentage of whole grains in flood irrigated rice. The experiment was carried out in two environments, in a randomized complete block design with three replicates, using 23 irrigated rice genotypes. The evaluated traits were: percentage of whole grains, caryopsis length, caryopsis width, panicle length, panicle weight, 1,000 grain weight, days to flowering, percentage of chalky grains with white belly, total chalky area, total whiteness, vitreous whiteness, and defects in coloring. The percentage of grains with white belly and total chalky area were positively correlated, whereas the percentage of grains with white belly and vitreous whiteness were negatively correlated. The traits caryopsis width, percentage of chalky grains with white belly, panicle weight, and 1,000 grain weight showed indirect effects on whole-grain yield response according to total chalky area and total whiteness. Total chalky area and total whiteness are the factors that most negatively influence the percentage of whole grains according to the genotypic correlations and direct effects

Gene action, genetic parameters and selection gain of physical attributes related to grain quality in rice

To assist researchers in the development of superior genotypes, it is necessary to understand the genetic processes of the desired agronomic traits. In the literature there are few studies regarding the genetics of quality attributes of rice grains using complete genetic design. This thesis aimed to determine genetic parameters such as heritability, genetic inheritance and type of gene action, analyze variance components, estimate selection gain, evaluate different selection pressures, reveal agronomic performance, trends and inter-genetic relationships of physical attributes of grain quality in irrigated rice genotypes. Three experiments were carried out at the Experimental Station Terras Baixas of Embrapa Clima Temperado in the seasons from 2014 to 2018, using the S21 digital scanner to measure the characters of rice grain quality. Gene action was determined by the method of analysis of segregating generations, with the complete genetic design of six generations, based on the complete model and the additive-dominant model, using the crosses between BRIRGA 409 x BRS Bojuru and their reciprocal, thus obtaining the F1, F2 and backcross generations (RC1 and RC2), conducted together in the same harvest. It has been determined that genetic inheritance is quantitative, and the additive genetic effect is the main contributor. For selection genetic gain, selections were performed in segregating generations F3, F4 and F5, in eight segregating populations (families) from different crosses. The analysis of genetic parameters, response to selection, was carried out using different selection pressures. Genetic gains for the studied characters were determined from selections in early generations and the response to selection with a pressure of 10% becomes very promising for the grain quality attributes of irrigated rice. Finally, grain quality trends and genetic interrelationships based on multivariate models were applied to elite irrigated rice lines. The experiment was carried out in a completely randomized block design, with three replications, with fifteen F6 lines and four control cultivars. The results showed that the lines PH18502 and PH18701 presented better agronomic performance for the studied characters, by univariate analysis. The linear correlations and canonical correlations presented, show potential in the direction of selection of multiple characters and point to the possibility of indirect selection among the relevant agronomic characters for the irrigated rice production chain.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESPara auxiliar os pesquisadores no desenvolvimento de genótipos superiores, é necessário o compreendimento dos processos genéticos dos caracteres agronômicos desejados. Na literatura existem poucos trabalhos referentes à genética dos atributos de qualidade de grãos de arroz utilizando delineamento genético completo. Esta tese teve por objetivos determinar os parâmetros genéticos, como herdabilidade, herança genética e o tipo de ação gênica, analisar os componentes de variâncias, estimar o ganho genético de seleção, avaliar as diferentes pressões de seleção, revelar o desempenho agronômico, as tendências e inter-relações genéticas dos atributos físicos de qualidade de grãos em genótipos de arroz irrigado. Foram realizados três experimentos na Estação Experimental Terras Baixas da Embrapa Clima Temperado nas safras do período de 2014 a 2018, utilizando-se o scanner digital S21 para mensuração dos caracteres de qualidade de grãos de arroz. A ação gênica foi determinada pelo método de análise de gerações segregantes, com o delineamento genético completo de seis gerações, baseadas no modelo completo e modelo aditivo-dominante, utilizou-se os cruzamentos entre BRIRGA 409 x BRS Bojuru e seu recíproco, obtendo assim as gerações F1, F2 e os retrocruzamentos (RC1 e RC2), conduzidos juntos na mesma safra. Determinou-se que a herança genética é quantitativa e o efeito genético aditivo é o principal atuante. Para o ganho de seleção, foram realizadas seleções nas gerações segregantes F3, F4 e F5, em oito populações segregantes (famílias) oriundas de diferentes cruzamentos. Realizou-se a análise dos parâmetros genéticos, resposta à seleção, utilizando diferentes pressões de seleção. Determinou-se ganhos genéticos para os caracteres estudados a partir de seleções em gerações precoces e a resposta a seleção com uma pressão de 10% se torna muito promissora para os atributos de qualidade de grãos do arroz irrigado. Por último, as tendências e interrelações genéticas da qualidade dos grãos baseadas em modelos multivariados foram aplicados em linhas elite de arroz irrigado. A experimentação foi conduzida com delineamento de blocos completamente casualizados, com três repetições, com quinze linhagens F6 e quatro cultivares testemunhas. Os resultados demonstraram que as linhagens PH18502 e PH18701 apresentaram melhor desempenho agronômico para os caracteres estudados, pela análise univariada. As correlações lineares e correlações canônicas apresentadas, demonstram-se potenciais na direção de seleção de múltiplos caracteres e apontam a possibilidade de seleção indireta entre os caracteres agronômicos relevantes para a cadeia produtiva de arroz irrigado

Genetic parameters and correlations for grain quality traits in irrigated rice

Nowadays, the incessant quest for greater productivity and food quality is one of the world's biggest concerns. Rice (Oryza sativa L.) is one of the bases in human nutrition, being the second most produced cereal in the world, considered one of the main crops with potential to fight hunger. In this way, they are highly important among breeding programs. These factors that intensify the search for superior genotypes, mainly for productivity, however, the attributes of grain quality are also classified at this same level of priority. These attributes are decisive in the adoption of an improved lineage as a commercial cultivar, as it directly reflects its market value and consumer acceptance. In this sense, the objective of the present work was to determine the adaptability and stability, as well as to study the genetic correlations of grain quality traits of cultivars and elite breeding lines of irrigated rice to facilitate the inferences requested by breeders. Two experimental trials were conducted in different environments, in the agricultural crops of 2014/15 and 2015/16. The first experiment had as objectives to evaluate the adaptability and stability for elite breeding lines of irrigated rice in eight different environments, by the methods of MHVG, PRVG and MHPRVG. The lines AB11502, AB10501, AB13008, AB13002 and AB13003 showed good agronomic performance, besides adaptability and stability for grain quality characters, in relation to the proposed methods. The second experiment had the objective of evidencing the genetic correlations and the direct and indirect associations of agronomic traits and grain quality attributes, related to the yield of whole grains in rice irrigated by path analysis. The total chalky area together with the total whiteness were the factors that influenced the percentage of whole grains, both via genotypic correlations and via direct effects through path analysis, thus showing potential for use as indirect selection criteria for yield whole grain. It should be emphasized that there are still few studies in quantitative genetics for the grain quality traits, so that the genetic progress is only at the beginning. In this sense, new research must be carried out, aiming to use these tools more and more in the selection process.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA busca incessante por maior produtividade e qualidade dos alimentos é uma das maiores preocupações mundiais. O arroz (Oryza sativa L.) é uma das bases na alimentação e segundo cereal mais produzido no mundo, sendo considerada uma das principais culturas com potencial para combater a fome. Desta forma, os programas de melhoramento desse cereal têm intensificado a busca por genótipos superiores, prioritariamente para produtividade, contudo, atualmente também estão focando neste mesmo nível de prioridade os atributos de qualidade de grãos. Sendo estes atributos decisivos na adoção de uma linhagem melhorada como uma cultivar comercial, pois reflete diretamente no seu valor de mercado e aceitação do consumidor. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo determinar a adaptabilidade e estabilidade, bem como, estudar as correlações genéticas, dos caracteres de qualidade de grão de cultivares e linhagens elites de arroz irrigado para facilitar as inferências requisitadas pelos melhoristas. Dois ensaios experimentais foram conduzidos em diferentes ambientes, nas safras agrícolas de 2014/15 e 2015/16. O primeiro experimento teve como objetivos avaliar a adaptabilidade e estabilidade de linhagens elites de arroz irrigado em oito ambientes distintos, pelos métodos de MHVG, PRVG e MHPRVG. As linhagens AB11502, AB10501, AB13008, AB13002 e AB13003 apresentaram bom desempenho agronômico, além de adaptabilidade e estabilidade para os caracteres de qualidade de grãos, perante os métodos propostos. O segundo experimento teve o objetivo de evidenciar as correlações genéticas e as associações diretas e indiretas de caracteres agronômicos e atributos de qualidade de grãos, relacionados ao rendimento de grãos inteiros em arroz irrigado pela análise de trilha. A área gessada total, juntamente com a brancura total são os fatores que mais influenciaram no percentual de grãos inteiros, tanto via correlações genotípicas, quanto via efeitos diretos pela análise de trilha, demonstrando assim, potencial para utilização como critérios de seleção indireta para rendimento de grãos inteiros. Cabe ressaltar que ainda há poucos trabalhos na área de genética quantitativa para o caráter de qualidade dos grãos, de maneira que o progresso genético da mesma está apenas no começo. Neste sentido, novas pesquisas devem ser realizadas, visando utilizar cada vez mais, tais ferramentas no processo de seleção. Palavras-chave: Oryza sativa L.; rendimento de engenho; grãos inteiros

Genotypic performance, adaptability and stability in special types of irrigated rice using mixed models

ABSTRACT There is an increasing demand for special types of rice that have black or red pericarp, low amylose (subspecie japonica) or aromatic. However, intense breeding process for obtaining and indicating genetically promising new cultivars and adapted to cultivation environments are demanded. In this sense, for evaluating the special types of irrigated rice genotypes, and determining the adaptability and stability of these using mixed models. First, a preliminary agronomic evaluation of genotypes for special types of irrigated rice was performed, and later, the agronomically promising genotypes were evaluated in multi-site trials, aiming at verifying the interactions with the environment. Statistical analyzes were performed considering mixed models, using the SELEGEN-REML/BLUP software. High genotypic variability among genotypes for special types of irrigated rice was observed, obtaining some agronomically promising and with good adaptability and stability, with high accuracy and selection efficiency using mixed models. The observed wide diversity and rice genetic variability presented new prospects and opportunities for producers for acquiring food of higher added value to consumer market

Correlations and path analysis for yield components in irrigated rice

Grain yield of irrigated rice is a complex character resulting from the expression and association of different components, which should be considered by the breeder for an efficient process of selection of new genotypes. In this sense, the objective is to highlight the phenotypic correlations and the direct and indirect associations of the main components related to crop yield via path analysis. The experiment was carried out in an experimental field of the Lowlands Station of Embrapa Clima Temperado using six genotypes of irrigated rice: the cultivars BRS Pampa, BRS IRGA 409, BRS 7 ‘Taim’, BRS Sinuelo CL, BRS Pampeira and AB 10101 CL. The agronomic characters evaluated were grain yield, days to flowering, panicle length, panicle mass, number of fertile spikelets, number of sterile spikelets, number of tillers per plant, number of panicles per square meter, and mass of one thousand grains. The number of fertile spikelets, number of panicles per square meter, panicle mass and mass of one thousand grains influenced grain yield, both through phenotypic correlation and direct effects. In addition, there was a high direct linear tendency of these variables towards yield. Panicle length and number of sterile spikelets showed a potential of use in the indirect selection for grain yield