O presente estudo avaliou o desempenho de genótipos de arroz de terras altas do programa de melhoramento da Embrapa, através da metodologia de modelos mistos. Para isso, foram utilizados os dados de produção de grãos (PG) dos ensaios de ?valor de cultivo e uso? (VCU) conduzidos em cinco locais do estado do Mato Grosso no período de 2005/06 a 2009/10

BRESEGHELLO, F.

CASTRO, A. P. de

COLOMBARI FILHO, J. M.

MORAIS, O. P. de

MORAIS, O. P. de.

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Avaliação genotípica de linhagens de arroz de terras altas através de modelos mistos, para o Estado do Mato Grosso.

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Avaliação Genotípica de Linhagens de Arroz de Terras Altas Através de Modelos Mistos, para o Estado do Mato GrossoJosé Manoel Colombari Filho1; Adriano Pereira de Castro2; Flávio Breseghello3 e Orlando Peixoto de Morais4ResumoO presente estudo avaliou o desempenho de genótipos de arroz de terras altas do programa de melhoramento da Embrapa, através da metodologia de modelos mistos. Para isso, foram utilizados os dados de produção de grãos (PG) dos ensaios de “valor de cultivo e uso” (VCU) conduzidos em cinco locais do estado do Mato Grosso no período de 2005/06 a 2009/10. A análise de Deviance evidenciou significância para os efeitos de genótipos e para interação genótipos x locais x anos, no entanto os efeitos das interações genótipos x locais, e genótipos x anos, não foram significativos. A estabilidade e a adaptabilidade genotípicas foram obtidas pelos métodos da Média Harmônica da Performance Relativa dos Valores Genotípicos ( ), sendo as três linhagens que melhor agregaram simultaneamente maior adaptabilidade, estabilidade e produtividade, foram: BRA 032048, AB 062008 e AB 062037. Por fim, durante esses cinco anos foram observados, por regressão linear, ganhos genéticos anuais satisfatórios para PG com magnitude de 144,6 Kg ha-1 ano-1, igual a 4,37% ano-1.IntroduçãoO Brasil destaca-se como o 1º maior produtor mundial de arroz quando excetuado a Ásia, com produção aproximada de 12 milhões de ton ano-1. A produção de arroz de terras altas encontra-se em uma ampla gama de ambientes, envolvendo desde grandes áreas mecanizadas até pequenas, dentre os quais, sobressaem às áreas do centro-norte do estado do Mato Grosso, partes dos estados do Maranhão e do Pará que respondem por cerca de 60% dessa produção, em uma macro-região favorecida por maiores precipitações médias (Agrianual 2011).Os programas de melhoramento genético têm sido à base de sustentabilidade da agricultura moderna, com papel fundamental na viabilização das culturas frente às adversidades ocorrentes. O desenvolvimento de cultivares superiores é constantemente dificultado pela interação genótipo x ambiente (GxE), que resulta do comportamento variável de genótipos em diferentes ambientes (Vencovsky and Barriga 1992). Assim, selecionar genótipos com alta produtividade, estabilidade e adaptabilidade têm sido uma das alternativas para minimizar esses efeitos. Para isso, Cruz and Carneiro (2003) citaram que métodos como Annicchiarico (1992) e Lin and Binns (1988) deveriam ser preferidos para a análise da estabilidade e adaptabilidade juntamente com produtividade, pois apresentam valores de simples interpretação, através de uma única medida estatística.Nesse sentido, no contexto de modelos mistos, com base em dados desbalanceamentos, existe o método da Média Harmônica da Performance Relativa dos Valores Genotípicos ( ), preconizado por Resende (2004), que considera os efeitos genotípicos como aleatórios e, portanto, fornece na mesma escala do caráter avaliado, a estabilidade e adaptabilidade de valores genotípicos preditos e não fenotípicos. Esse método permite o ordenamento dos genótipos simultaneamente pelos seus valores genéticos (produtividade) e estabilidade, pelo procedimento BLUP sob médias harmônicas, de modo que quanto menor o desvio-padrão do comportamento genotípico através dos locais, maior será a Média Harmônica dos Valores Genotípicos ( ). Também, permite o ordenamento simultâneo dos genótipos para adaptabilidade e produtividade, através da Performance Relativa dos Valores Genotípicos ( ) resultante dos valores genotípicos preditos (produtividade) expressos como proporção da média geral de cada local, e obtenção do valor médio dessa proporção através dos locais. Por fim, o método permite a seleção simultânea para produtividade, estabilidade e adaptabilidade através dos valores de (Resende 2007a).O presente trabalho teve como objetivo realizar a avaliação genotípica de 57 genótipos de arroz de terras altas (cultivares e linhagens) presentes em cinco locais e cinco anos agrícolas de ensaios de “valor de cultivo e uso” (VCU) do estado do Mato Grosso. Para isso, foram estimados os valores preditos e genotípicos de cada genótipo, para o caráter produção de grãos (PG, em Kg ha-1) para o ambiente médio dos locais, a fim de estudar a estabilidade e adaptabilidade dos valores genotípicos preditos pelo procedimento da melhor predição linear   1 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Arroz e Feijão, 75375-000, Caixa Postal 179, Santo Antônio de Goiás, Goiás, colombari@cnpaf.embrapa.br (autor correspondente).2 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Arroz e Feijão, apcastro@cnpaf.embrapa.br.3 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Arroz e Feijão, flavio@cnpaf.embrapa.br.4 Doutor em Genética e Melhoramento de Plantas, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Arroz e Feijão, peixoto@cnpaf.embrapa.br.não viesada (BLUP). Também, será observado o progresso genético para PG obtido nesse período na tentativa de averiguar possíveis avanços obtidos para o estado do Mato Grosso.Material e MétodosO presente estudo foi realizado com um conjunto de dados proveniente de ensaios de VCU de arroz de terras altas do programa de melhoramento do arroz da Embrapa, conduzidos no estado do Mato Grosso durante o período entre os anos agrícolas 2005/06 e 2009/10. Foram considerados cinco locais: Cáceres, São José dos Quatro Marcos, Santa Carmem, Sinop e Sorriso. Com isso, houve um total de 22 ensaios, visto que nem todos esses locais foram contemplados em cada ano agrícola (Tabela 1). Em cada ano agrícola, esses ensaios foram compostos por cerca de 20 genótipos (testemunhas e linhagens em teste de 1º ou 2º ano). Em função da seleção e descarte anual de linhagens, o conjunto de genótipos que compuseram os ensaios foi variável a cada ano agrícola (conjunto desbalanceado de dados), totalizando 57 genótipos avaliados nesses cinco anos.Foi avaliado o caráter produção de grãos (PG), em Kg ha-1, e o delineamento experimental adotado foi blocos ao acaso com 4 repetições e parcelas de 4 linhas de 5 m de comprimento, com densidade de 60 sementes m-1. Para as análises estatísticas utilizou-se o seguinte modelo linear na sua forma matricial: , em que: é o vetor de observações; é o vetor dos efeitos das combinações bloco-local-ano (efeitos fixos) somados à média geral; é o vetor de efeitos genotípicos (aleatórios); é o vetor dos efeitos da interação de genótipos x anos (aleatórios); é o vetor dos efeitos das interações de genótipos x locais (aleatório); é o vetor dos efeitos da interação tripla genótipos x locais x anos (aleatórios); é o vetor de erros (aleatórios); e , , , e representam as matrizes de incidência para os referidos efeitos, respectivamente. A seleção conjunta por produtividade, estabilidade e adaptabilidade dos cultivares e linhagens baseou-se na estatística preditos, conforme descrito por Resende (2004) e todas as análises foram realizadas pelo software Selegen-REML/BLUP (Resende 2007b).Por fim, a estimativa de ganhos genéticos baseou-se na regressão linear obtida com as médias gerais dos valores genotípicos preditos para PG em cada ano agrícola, no estado do Mato Grosso ao longo dos cinco anos.Resultados e DiscussãoNa Tabela 1, observaram-se boas precisões experimentais pelas análises de variância individual para PG, com valores de acurácia (Ac) e/ou coeficiente de variação experimental (CV%) satisfatórios, isto é, Ac de moderado (> 0,60) a alto (> 0,70) e CV% < 25% (Resende 2002). Logo, todos os ensaios foram considerados na análise conjunta, como apresentada na Tabela 2. Nesse período, Cáceres foi o local com maior produtividade média de 4.023 Kg ha-1, enquanto Santa Carmem teve a menor, igual a 3.340 Kg ha-1 (Tabela 1), sendo que a média geral para todos os locais foi de 3.593 Kg ha-1 (Tabela 2).Tabela 1. Locais dos ensaios de VCU com as coordenadas geográficas, anos agrícolas e os respectivos valores de acurácia (Ac) e coeficiente de variação experimental (CV%) das análises de variância individual por local; e médias gerais por local da análise conjunta, para o caráter produção de grãos no estado do Mato Grosso.2005/06 2006/07 2007/08 2008/09 2009/10Local Latitude LongitudeAc | CV% Ac | CV% Ac | CV% Ac | CV% Ac | CV%Média geral(Kg ha-1)Cáceres 16° 4'28"S 57°39'35"O 0,64 | 15,93 0,74 | 15,48 - 0.66 | 19,92 0,80 | 13,96 4.023S. J. Quatro Marcos 15°37'09"S 58°10'36"O 0,71 | 22,93 0,95 | 13,98 0,83 | 11,64 0,87 | 17,05 - 3.600Santa Carmem 11°55'51"S 55°16'47"O - 0,93 | 14,92 0,96 | 16,92 0,94 | 16,39 0,83 | 19,23 3.340Sinop 11°52'22"S 55°29'53"O 0,76 | 19,50 0,91 | 14,92 0,82 | 11,84 0,90 | 15,22 0,93 | 19,11 3.571Sorriso 12°33'31"S 55°42'50"O 0,88 | 22,21 0,97 | 12,92 0,96 | 10,33 0,94 | 12.73 0,78 | 18.21 3.468Verificou-se pela análise de Deviance (Tabela 2), que os efeitos de genótipos e da interação tripla, genótipos x locais x anos, bem como seus componentes de variância ( e ) e coeficientes de determinação ( e ), foram altamente significativos (p•0,01), enquanto os demais foram não significativos. Assim, houve presença de variabilidade genética entre os genótipos testados, e uma interação moderada de genótipos com locais e baixa de genótipos com anos, as quais puderam ser mais bem evidenciadas através dos valores dos coeficientes de determinação da interação genótipos x locais (GxL, ) e genótipos x anos (GxA, ) que demonstraram respectivas contribuições de 4,34% e 0,41% para a variância fenotípica total (Tabela 2). Essa maior magnitude da interação GxL comparado com GxA, evidênciou que a adoção de maior número de locais será sempre melhor que anos para um maior êxito na avaliação de linhagens em processo de seleção. Conforme Cruz and Castoldi (1991), as correlações genotípicas obtidas através de locais ( e ) foram moderadas ( 0,60) e, portanto, a classificação dos genótipos através dos locais não foi rigorosamente à mesma. Porém, as correlações genotípicas através dos anos ( e ) foram altas ( 0,95), sugerindo predominância de interações do tipo simples, ou seja, sem mudanças significativas na performance dos genótipos através dos anos.Tabela 2. Análise de Deviance, estimativas dos componentes de variância, dos coeficientes de determinação e das correlações genotípicas, referente à análise conjunta dos dados de produção de grãos (Kg ha-1) dos ensaios de VCU para o estado do Mato Grosso do período entre 2005/06 e 2009/10.Efeito Deviance LRT( ) Comp. Var.† Coef. Determ.‡ Cor. Genotípica§Genótipos (G) 24.239,3+ 10,37** = 62.232,4 = 0,07475±0,0185 = 0,633G x Anos (A) 24.228,9+ 0,01ns = 3.375,8 = 0,00406 = 0,949G x Locais (L) 24.230,3+ 1,43ns = 36.117,0 = 0,04338 = 0,645G x L x A 24.280,6+ 51,70** = 174.752,0 = 0,20991 = 0,967Resíduo - - = 556.039,5 = 0,225Modelo Completo 24.228,9 Média geral = 3.593+: deviance do modelo ajustado sem os efeitos correspondente. ns, * e **: não-significativo e significativo pelo teste qui-quadrado a 5% (3,84) e 1% (6,63),respectivamente. † : variância genotípica entre linhagens; : var. da interação genótipo x ano; : var. da interação genótipo x local; : var. da interação genótipo x local x ano; e : var. residual. ‡ : herdabilidade no sentido amplo; : coeficiente de determinação dos efeitos da interação genótipo x ano; : coef. determ. dos efeitos da interação genótipo x local; e : coef. determ. dos efeitos da interação genótipo x local x ano. § : correlação genotípica dos materiais genéticos através dos locais, válida para qualquer ano; : cor. genot. dos materiais genéticos através dos anos, válida para qualquer local; : cor. genot. dos materiais genéticos através dos locais, em um dado ano; : da correlação genotípica dos materiais genéticos através dos anos, em um dado local; e : cor. genot. dos materiais genéticos através dos locais e anos.Na Tabela 3, verificou-se que os 15 melhores genótipos para produtividade média (VG) não coincidiram com os 15 melhores pelos critérios , e , mostrando a importância desses atributos para a tomada de decisão na seleção. Pelo critério , as três melhores linhagens acima do melhor cultivar deste estudo, BRSGO Serra Dourada, foram BRA 032048, AB 062008 e AB 062037, com superioridade entre 10 e 13% sobre a média geral dos ambientes, cujos valores já estão penalizados pela instabilidade através dos locais e capitalizados pela adaptabilidade. A linhagem BRA 032048 foi também a que apresentou a maior estabilidade associada à produtividade ( ) e a maior resposta a melhoria do ambiente, com média de 1,13 vezes superior à produtividade média dos ambientes ( ). Além disso, essas três linhagens destacaram-se quanto a outros caracteres preponderantes para o arroz, principalmente no que se refere à qualidade de grãos para os padrões de exigência nacional, resistência ao acamamento e tolerância à brusone. Na safra 2010/11, as mesmas fizeram parte da Lavoura Experimental, etapa que antecede a definição final por lançar um novo cultivar, com plantios de áreas maiores (cerca de 1 ha) em regiões de importância econômica para o arroz de terras altas.Tabela 3. Valores genotípicos preditos ( ), estimativas de acurácia individuais ( ), estabilidade dos valores genotípicos ( ), adaptabilidade dos valores genotípicos ( ), valores genotípicos médios capitalizado pela interação ( ), estabilidade e adaptabilidade de valores genotípicos ( ) e valores genotípicos médios nos locais ( ) para produção de grãos dos 15 melhores genótipos para mais outros relevantes, avaliados no estado do Mato Grosso, no período entre 2005/06 e 2009/10.Estabilidade Adaptabilidade Estabilidade e AdaptabilidadeRanque GenótipoRanque Ranque†Ranque1º BRA 032048 4.018 0,749 1º 4066 1º 1,13 4.073 1º 1,13 4.0672º AB 062008 3.970 0,747 3º 4005 2º 1,12 4.013 2º 1,12 4.0123º AB 062037 3.920 0,751 4º 3947 3º 1,10 3.956 3º 1,10 3.9554º BRSGO Serra Dourada 3.899 0,570 2º 4031 4º 1,10 3.950 4º 1,10 3.9445º CMG 1124 3.872 0,753 5º 3896 5º 1,09 3.904 5º 1,09 3.9046º BRA 042094 3.863 0,744 6º 3889 6º 1,08 3.896 6º 1,08 3.8937º BRA 052033 3.819 0,797 7º 3838 7º 1,07 3.845 7º 1,07 3.8458º BRA 01506 3.810 0,746 8º 3834 8º 1,07 3.839 8º 1,07 3.8379º L 993 3.802 0,751 9º 3827 9º 1,07 3.831 9º 1,07 3.82810º BRA 052045 3.797 0,751 10º 3820 10º 1,06 3.825 10º 1,06 3.82311º BRA 032051 3.769 0,795 11º 3785 11º 1,06 3.791 11º 1,05 3.79012º BRS Sertaneja 3.763 0,846 12º 3773 12º 1,05 3.782 12º 1,05 3.78013º BRA 032033 3.729 0,795 15º 3736 13º 1,04 3.744 13º 1,04 3.74314º BRA 042050 3.726 0,652 17º 3733 15º 1,04 3.742 16º 1,04 3.73815º BRA 02601 3.725 0,749 14º 3736 14º 1,04 3.743 14º 1,04 3.741            26º BRS Primavera 3.587 0,795 29º 3580 26º 1,00 3.587 26º 1,00 3.58655º BRS Bonança 3.390 0,745 53º 3358 55º 0,94 3.366 55º 0,94 3.36457º BRSMG Curinga 3.240 0,844 57º 3182 57º 0,89 3.197 57º 0,89 3.192† média geral.Por fim, através do estudo de regressão linear com as médias gerais dos valores genotípicos preditos dos ensaios de VCU de cada ano agrícola, no estado do Mato Grosso, para o período entre 2005/06 e 2009/10, pôde-se observar uma notória tendência de aumento na produtividade média, apesar de não significativo, com ganhos genéticos anuais de 144,6 Kg ha-1 ano-1, equivalente a 4,37% ano-1. Isso demonstra o atual bom momento do programa de melhoramento de arroz de terras altas da Embrapa. Tais evidências observadas no estado do Mato Grosso corroboraram com as constatadas e discutidas no estudo de Breseghello et al. (2011), o qual utilizando um conjunto robusto de dados para o caráter PG, proveniente de ensaios de VCU realizados em sete estados brasileiros (Goiás, Mato Grosso, Tocantins, Pará, Rondônia, Maranhão e Piauí) durante 25 anos de programa de melhoramento de arroz de terras altas da Embrapa, obtiveram ganhos genéticos na ordem de 45 Kg ha-1 ano-1, equivalendo a 1,44% ano-1 durante o último e atual período entre 2002 e 2009.ns não significativo (p>0,05) pelo teste t.Figura 1. Ganho genético para o caráter produção de grãos (PG, em Kg ha-1) pela regressão linear obtida com a média geral dos valores genotípicos preditos de cada ano para os ensaios de VCU do estado do Mato Grosso no período entre 2005/06 e 2009/10. Onde: ponto preto ( ) refere-se à média geral dos valores genotípicos preditos em cada ano, para PG; quadrado cinza ( ) refere-se à estabilidade e adaptabilidade de valores genotípicos médios nos locais ( ) de cada linhagem alocada no seu 1º ano de VCU e com seu ranque; e linha tracejada ( ) refere-se à das duas principais testemunhas com seus ranques (BRS Primavera: lançada em 1997, sendo referência em qualidade de grãos; e BRS Sertaneja: lançada em 2006, sendo o cultivar de arroz de terras altas da Embrapa de maior área plantada).ReferênciasAgrianual (2011) Anuário estatístico da Agricultura Brasileira. Arroz. FNP, São Paulo p.161-167.Breseghello F, Morais OP, Pinheiro PV, Silva ACS, Castro EM, Guimarães EP, Castro AP, Pereira JA, Lopes AM, Utumi MM and Oliveira JP (2011) Results of 25 years of upland rice breeding in Brazil. Crop Science 51: 914-923.Cruz CD and Carneiro PCS (2003) Modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. Editora UFLA, Lavras, 585p.Cruz CD and Castoldi FL (1991) Decomposição da interação genótipos x ambientes em partes simples e complexa. Revista Ceres 38: 422-430.Resende MDV (2002) Genética biométrica e estatística no melhoramento de plantas perenes. Embrapa Informação Tecnológica, Brasília, 975p.Resende MDV (2004) Métodos estatísticos ótimos na análise de experimentos de campo. Embrapa Florestas, Colombo, 65p.Resende MDV (2007a) Matemática e estatística na análise de experimentos e no melhoramento genético. Embrapa Florestas, Colombo, 561p.Resende MDV (2007b) SELEGEN-REML/BLUP: sistema estatístico e seleção genética computadorizada via modelos lineares mistos. Embrapa Florestas, Colombo, 361p.Vencovsky R and Barriga P (1992) Genética biométrica no fitomelhoramento. Sociedade Brasileira de Genética, Ribeirão Preto, 496p.

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