GOMES, E. E. G.

GUIMARAES, L. J. M.

GUIMARAES, P. E.

MARRIEL, I. E.

PACHECO, C. A. P.

PARENTONI, S. N.

Repository Open Access to Scientific Information from Embrapa

Caracterização de Linhagens S4 da População de milho CMS 28, Contrastantes paraEficiência no Uso de Nitrogênio, Quanto a Responsividade à Adubação NitrogenadaIVANILDO E. MARRIEL1, LAURO J.M. GUIMARÃES2, CLESO P. PACHECO1, SIDNEYN. PARENTONI,1 PAULO E. GUIMARÃES1 e ELTO E. G. GOMES11Embrapa Milho e Sorgo, CP 151, 35701-970, Sete Lagoas - MG, Brasil; 2UFV. E-mail:imarriel@cnpms.embrapa.brPalavras-chave: genótipos de milho, tolerância a estresse de N, resposta a N, classificaçãoIntroduçãoA produção de milho tem apresentado crescimento na região dos cerrados, queconstitui uma alternativa para a expansão da fronteira agrícola brasileira. Entretanto, estaregião apresenta, invariavelmente, estresses de fatores abióticos relacionados às condições declima e de fertilidade do solo, que limitam a produtividade das culturas. O nitrogênio (N) éum dos nutrientes  limitantes nos sistemas agrícolas tropicais (AHN, 1993). Como um dosefeitos universais de deficiência de N, a redução nos níveis de componentes estruturais dafotossíntese resulta em decréscimos da capacidade fotossintética e, consequentemente, emmenor produção (DELGADO et al., 1994; SETTINI & MARANVILLE, 1998).O uso de fertilizantes químicos para melhoria dos solos de cerrado, as vezes, élimitado devido aos seus elevados custos de produção e de distribuição ao nível de fazenda,particularmente, nos sistemas de agricultura não-intensiva. Não obstante as limitaçõeseconômicas e ambientais relacionadas ao emprego dos fertilizantes nitrogenados,tradicionalmente, a maioria dos programas de seleção e melhoramento de milho é aindaconduzida sob condições ótimas de fertilidade, em termos de produtividade (MASCLAUX etal., 2001; RICHARDS, 2000), onde a herdabilidade e variância genotípica para produção degrãos são elevados (ROSIELLE & HAMBLIN, 1981; SIMONDS, 1991; BANZIGER et al.,1997).Por outro lado, pesquisas, visando a exploração da variabilidade genética entrecultivares para obtenção de genótipos tolerantes a estresses nutricionais, tornam-sejustificáveis e igualmente importantes para uma agricultura de baixo input e para acompetividade do agronegócio.Vários trabalhos mostram o potencial de se obter novas cultivares produtivas atravésde seleção direta em solo com baixo N disponível (BRUN & DUDLEY, 1989; MURILI &PAULSEN, 1981; ATLIN & FREY, 1990; BANZIGER et al., 1997). Além de reduzir aquantidade de fertilizantes nitrogenados utilizada na agricultura, uma maior eficiência no usode N poderia permitir aumento nos níveis de produtividade das culturas em ambiente combaixa disponibilidade de N (VOSE et al., 1984; BARBER, 1989), maior estabilidade daprodução (TOLLENAAIR, 1991) e o desenvolvimento de genótipos que favoreçam acapacidade de fixação biológica em associação com bactérias diazotróficas (DOBEREINER,1997).A disponibilidade de genótipos com características diferenciais para eficiência no usode N bem caracterizados torna-se estratégico para estudos de bases fisiológicas e genética dosprocessos de absorção e de assimilação deste nutriente (HIREL et al., 2001; GALLAIS &HIREL, 2004), importante para o desenvolvimento de cultivares superiores, especialmentesob condições adversas. Na literatura, existem definições diversas de eficiência no uso de nutrientes pelasplantas. De acordo com Moll et al., (1982), a eficiência no uso de N (EUN) consiste noproduto de dois componentes básicos: eficiência de absorção – Eab, definida pela quantidadede N na planta em função da quantidade de N aplicado, via fertilizante (kg de grãos /kg de Naplicado), e eficiência de utilização – Eut, definida pela eficiência de alocação do N absorvidopara a produção de grãos (kg de grãos / kg de N na planta).O objetivo deste trabalho foi a caracterização de linhagens da população CMS 28,desenvolvidas em ambientes com baixa disponibilidade de N e contrastantes para eficiênciano uso deste nutriente, quanto a responsividade à adubação nitrogenada.Material e MétodosO ensaio foi conduzido na área experimental da Embrapa Milho e Sorgo, em umLATOSSOLO VERMELHO Distrófico, fase cerrado, fase cerrado, com baixa disponibilidadede nitrogênio mineral (abaixo de 10 mg kg-1 de N mineral; N-NO3 + N-NH4+). Testaram-se 25linhagens S4 de milho da população CMS 28 desenvolvidas em solo pobre em nitrogênio, emdois níveis de N (baixo N, 12 kg ha-1 e alto N, 120 kg ha-1), em um delineamentoexperimental em látice simples 5x5, com três repetições. A área útil de cada parcela foi de 10m2. Efetuou-se uma adubação básica de plantio constituída de 12 kg ha-1 de N, 100 kg hg-1 deP2O5; 80 kg ha-1 de K2O e 20 Kg ha-1 de ZnSO4. Para o nível de Alto N, foram aplicadosainda 28 kg ha-1 no plantio e 80 kg ha-1 em cobertura, na forma de sulfato de amônio. Noestádio de florescimento foram coletadas cinco plantas (parte aérea) por parcela paradeterminação do acúmulo de biomassa e de N e, na colheita, determinou-se o rendimento degrãos. Os dados, nos dois níveis de N aplicado, 12 e 120 kg ha-1, foram plotados nos eixos x ey do sistema de coordenadas cartesianas, respectivamente, para classificação dos materiaisquanto a eficiência no uso de N e responsividade à adubação nitrogenada, de acordo com osquadrantes: suparior à esquerda (QI), superior a direita (QII), inferior `a esquerda (QIII) einferior à direita (QIV).Resultados e DiscussãoA assimilação de nitrogênio é um processo vital ao controle de crescimento,desenvolvimento e produtividade de plantas. N inorgânico é assimilado em diferentesaminoácidos, utilizados como transportadores de nitrogênio, através da atividade de váriasenzimas responsáveis por estes processos metabólicos (LAM et al., 1996; HAGEMAN &LAMBERT,1988). Os níveis de atividades destas enzimas variam com o ambiente e com osgenótipos vegetais. O maior conhecimento da base fisiológica e genética da eficiência no usode N contribuiria para o desenvolvimento de cultivares superiores, especialmente sobcondições adversas. Entretanto, a associação de funções metabólicas e característicasagronômicas com marcadores moleculares ainda é limitada pela não disponibilidade degenótipos adequados. Neste trabalho, foram caracterizadas linhagens endogâmicas dapopulação CMS 28, com performance agronômica conhecida em solo pobre em N visandotambém a disponibilização de genótipos úteis em melhoramento assistido com ferrramentasde biologia molecular.As análises e agrupamento das linhagens, utilizando-se os dados de rendimento degrãos, de biomassa e do acúmulo de N e plotados nos eixos x e y, permitiu a seguinteclassificação dos materiais: QI, genótipos eficientes não-responsivos, QII, eficientesresponsivos, QIII, ineficientes não-responsivas, e QIV, ineficientes responsivas. Observa-sena Figura 1, para rendimentos de grãos, que as linhagens do QI (L4), com produção abaixo damédia em baixo N e responderam ao aumento no suprimento de N, foram identificadas comoineficientes responsivas – INR. Os genótipos do QII (L1, 2, 3, 6, 7, 8, 10, 12, 16, 20, 21 e 22),que produziram acima da media nos dois ambientes foram identificados como eficientesresponsivos - ER. Por outro lado, os genótipos do QIII (L5, 11, 13, 14, 15, 17, 23, 24 e 25),que apresentaram produções similares ou menores que a média nos dois ambientes, foramidentificados como ineficientes não-responsivos - INR. No QIV, estão os genótipos (L9, 18 e19) caracterizadas como eficientes não-responsivos –ENR, que produziram acima da médiasob estresse e não responderam ao suprimento de N.Eficiência e Resposta - Linhagens CMS 281234678910111213141516172021222425518 195001000150020002500300035004000500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000PG/ha - Baixo NPG/haAlto N1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2523Figura 1. Agrupamento de linhagens S4 de milho da população CMS 28 cultivadas no cerradoem função da produção de grãos sob estresse de N e de resposta ao aumento no suprimento deÉ importante notar que 66% das linhagens, previamente identificadas como eficientes,comportaram-se como ER, sugerindo a alta adaptação de genótipos selecionados sob estressea ambiente com alta disponibilidade de N. Este fato demonstra que a seleção e melhoramentode linhagens em baixa disponibilidade de N permitem a obtenção de genótipos produtivostambém em solo de boa fertilidade. Resultados similares tem sido relatados em várias outraspesquisas (BRUN & DUDLEY, 1989; MURILI & PAULSEN, 1981; ATLIN & FREY, 1990;BANZIGER et al., 1997).Do ponto de vista prático, genótipos com comportamentos semelhantes aos do grupo Ipoderiam ser recomendados para uma agricultura de baixo input de insumos, enquanto as dogrupo II teriam uma adaptação mais ampla aos sistemas de produção, independente dos níveistecnológicos adotados. Enquanto genótipos similares aos do grupo III e IV são importantesem estudos básicos para a compreensão de mecanismos envolvidos na EUN, utilizando-seferramentas de biologia molecular, que depende da disponibilidade de genótipos contrastantespara características de interesse.Os resultados obtidos para acúmulo de massa seca e para N total da parte aérea dasplantas mostraram um comportamento diferencial das linhagens, em relação aos observadospara produção de grãos. Em parte, esses fatos são explicados pela ausência de correlaçõespositivas significativas entre as variáveis analisadas(dados não mostrados). Com base naliteratura, está bem estabelecido que genótipos de milho diferem entre si, em relação àeficiência de absorção, de assimilação e de uso de N (POLLMER et al., 1979; Di FONSO etal., 1982)., portanto, não se esperava associação direta entre esses processos metabólicos paraas linhagens avaliadas.Conclusões1. O comportamento de linhagens de milho difere entre si para produção de grãos, acúmulo demassa seca e de N total na parte aérea das plantas.2. Linhagens de milho selecionadas e melhoradas sob estresse de N também apresentampotencial elevado para adaptação também em ambientes de alta fertilidade do solo.3. Há diferenças genotípicas entre linhagens de milho para eficiência de absorção e deassimilação de N, independente da disponibilidade de N no solo.Literatura CitadaAHN, P.M. Tropical soils and fertilizer use. Harlow Longman Group, 1993. 264 p.Intermediate Tropical Agriculture Series.ATLIN, G.N & FREY, K.J. Breeding crop varieties for low-input agriculture. Am. J. Alt.Agric. 4: 53-58.1990.BÄNZIGER, M.; BETRÁN, F.J.; LAFITTE, H.R. Efficiency of high-nitrogen selectionenvironment for improving maize for low-nitrogen target environments. Crop Sci. 37: 1103-1109. 1997.BARBER, J. Genotypic responses of vegetable crops to nitrogen nutrition. HortScience,24(4):584-591.1989.BRUN, E.L. & DUDLEY, J.W.  Nitrogen response in the USA and Argentine of cornpopulations with different proportion of flint and dent germoplasm. Crop Sci., 29: 565-569.1989.DELGADO, E.; MITCHELL, R.A.C.; PARRY, M. A.; DRISCOLL, S. P.; MITCHELL, V.J.;LAWLOR, D.W. Interacting effects of CO2 concentration, temperature and nitrogen supplyon the photosynthesis and composition of winter wheat leaves. Plant Physiol. 138: 29: 1193-200. 1994DI FONZO N, MOTTO M, MAGGIORE T, SABATINO R, SALAMINI F 1982. 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Caracterização de linhagens S4 da população de milho CMS 28, contrastantes para eficiência no uso de nitrogênio, quanto a responsividade à adubação nitrogenada.

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