O objetivo do trabalho foi caracterizar a parecença entre 27 acessos de linhagens e cultivares brasileiras de sistema de cultivo irrigado da coleção nuclear de arroz da Embrapa, reunindo-os em grupos por meio da técnica de agrupamento de Ward aplicada a caracteres agronômicos

BRONDANI, C.

BUENO, L. G.

OLIVEIRA, J. P. de

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______________________________________ 1 Doutoranda  em Genética e Melhoramento de Plantas – Escola de Agronomia / Universidade Federal de Goiás, Campus Samambaia – Rod. Goiânia / Nova Veneza, Km 0 - Caixa Postal 131, CEP 74001-970, Goiânia-GO. E-mail: lugobueno@bol.com.br 2 Embrapa Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO DIVERGÊNCIA ENTRE ACESSOS DE ARROZ IRRIGADO BRASILEIRO UTILIZANDO O MÉTODO DE WARD  Luíce Gomes Bueno1, Jaison Pereira de Oliveira2, Claudio Brondani2  Palavras-chave: arroz, divergência genética, método Ward  INTRODUÇÃO  Grande parte de variabilidade genética da cultura do arroz pode ser encontrada nos bancos de germoplasma e a caracterização genética de plantas é uma prática comum de interesse na conservação desses recursos genéticos vegetais. Há com isso, favorecimento da manipulação e utilização dos acessos disponíveis desse cereal em programas de melhoramento genético que busquem, entre outros objetivos, a ampliação da base genética da cultura. Descritores morfológicos, caracteres ecogeográficos, agronômicos e moleculares podem ser utilizados para caracterização e estudos de diversidade genética em coleções de germoplasma, sendo ferramentas complementares de extrema importância e aplicabilidade para a maioria das espécies vegetais. Neste contexto, as técnicas de análise multivariada podem ser utilizadas para avaliar a divergência entre indivíduos e detectar possíveis semelhanças, e os métodos de agrupamento podem ser destacados dentre essas técnicas. Oliveira et al. (2008) salientam que a análise de agrupamento tem por finalidade reunir, por meio de critério de classificação, os acessos em grupos, de tal forma que exista homogeneidade dentro do grupo e heterogeneidade entre elas, dividindo assim, um grupo original de observações em vários grupos, segundo o critério de parecença. Adotou-se o método de Ward, que é um método de variância, derivado de um processo hierárquico e aglomerativo, para fazer o agrupamento dos acessos. Este método forma agrupamentos de maneira a atingir sempre o menor erro interno entre os vetores que compõem cada grupo e o vetor médio, buscando o mínimo desvio padrão entre os dados de cada grupo (Vieira, 2007). Oliveira et al. (2008) acrescentam ainda sobre o potencial desse método para minimizar as diferenças internas de grupos e para evitar problemas com “encadeamento” das observações, encontrados no método de ligação individual. Diante do exposto, o objetivo do trabalho foi caracterizar a parecença entre 37 acessos de linhagens e cultivares brasileiras (LCB) de sistema de cultivo irrigado da coleção nuclear de arroz da Embrapa (CNAE), reunindo-os em grupos por meio da técnica de agrupamento de Ward aplicada a caracteres agronômicos.  MATERIAL E MÉTODOS  Foram avaliados acessos pertencentes ao estrato LCB (linhagens ou cultivares brasileiros) de sistema de cultivo irrigado da coleção nuclear de arroz da Embrapa (CNAE), estruturada a partir do Banco Ativo de Germoplasma (BAG) dessa instituição (Tabela 1). O conjunto de dados foi obtido a partir de ensaios para caracterização agronômica da CNAE, instalados em onze locais distribuídos em sete unidades federativas (Goiás, Roraima, Tocantins, Rio Grande do Sul, Mato Grosso, Piauí e Rondônia) por três anos (2004/05 a 2006/07) e dois sistemas de cultivo, irrigado e sequeiro. Os experimentos foram instalados seguindo o delineamento de blocos aumentados de Federer (Federer, 1956). As parcelas experimentais foram constituídas de quatro metros quadrados, com densidade de plantio de 100 sementes/m. Foram utilizadas as variáveis morfo-agronômicas e de qualidade de grãos, como florescimento (Flo), altura de plantas (Alt), acamamento (Aca), brusone nas folhas (BF), escaldadura (Esc), mancha parda (MP), brusone na panícula (BP), mancha de grãos (MG), número de perfilhos (Perf), número de panículas/m (Panic), produção de grãos (Prod), porcentagem de grãos inteiros (Int), teor de amilose (TA), comprimento e largura de grãos (Com e Larg) e centro branco (CB).  Para a análise dos dados adotou-se o método de Ward (Ward, 1963) em que os indivíduos são classificados em grupos. Este método consiste em um procedimento de agrupamento hierárquico no qual a medida de similaridade usada para juntar grupos é calculada como a soma de quadrados entre os dois agrupamentos feita sobre todas as variáveis (Hair et al., 2005). Em cada estágio, combinam-se os dois agrupamentos que apresentarem menor aumento na soma global de quadrados, atingindo sempre o menor erro interno entre os vetores que compõe cada grupo e o vetor médio do grupo. Isto equivale a buscar o mínimo desvio padrão entre os dados de cada grupo. A análise foi processada através do programa computacional SAS (SAS Institute, 2002).  Tabela 1. Lista de genótipos da CNAE, acessos LCB-I de arroz (linhagens e cultivares brasileiras - Irrigado). Acesso Nome Cod. CNAE Origem Acesso Nome Cod. CNAE Origem G01 BR - IRGA 409  LCB1 IRGA G20 CNA0006129  LCB49 EMPASC G02 BR - IRGA 413  LCB2 IRGA G21 CNA0006130  LCB50 EMPASC G03 BRS_AGRISUL  LCB3 EMBRAPA-CPACT G22 DIAMANTE  LCB77 EMBRAPA-CNPAF G04 BRS_BIGUA  LCB4 EMBRAPA-CNPAF G23 EPAGRI_107  LCB78 EPAGRI G05 BRS_BOJURU  LCB5 EMBRAPA-CPACT G24 EPAGRI_108  LCB79 EPAGRI G06 BRS_FORMOSO  LCB6 EMBRAPA-CNPAF G25 IRGA 416  LCB86 IRGA G07 BRS_JABURU  LCB7 EMBRAPA-CNPAF G26 IRGA 417  LCB87 IRGA G08 CNA0001106  LCB12 IRGA G27 IRGA 418  LCB88 IRGA G09 CNA0001107  LCB13 IRGA G28 IRGA 419  LCB89 IRGA G10 CNA0001108  LCB14 IRGA G29 IRGA 420  LCB90 IRGA G11 CNA0001109  LCB15 IRGA G30 MARAJO  LCB91 EMBRAPA-CNPAF G12 CNA0001117  LCB16 EEPG G31 RIO_GRANDE  LCB92 EMBRAPA-CNPAF G13 CNA0001337  LCB18 IPEACO G32 RS16PL12-10-1-B  LCB76 EMBRAPA-CNPAF G14 CNA0001339  LCB19 IPEACO G33 RS16PL12-35-1-B  LCB73 EMBRAPA-CNPAF G15 CNA0001344  LCB20 IPEACO G34 RS16PL1-34-4-B  LCB74 EMBRAPA-CNPAF G16 CNA0001407  LCB23 IPEACO G35 RS16PL5-12-6-B  LCB75 EMBRAPA-CNPAF G17 CNA0001413  LCB24 IPEACO G36 SCS_BRS_111  LCB93 EPAGRI G18 CNA0001414  LCB25 IPEACO G37 SCS_BRS_112  LCB94 EPAGRI G19 CNA0001416  LCB26 IPEACO - - - -   RESULTADOS E DISCUSSÃO   A partir do acompanhamento da evolução do método de Ward e da exploração das combinações dos dados de forma hierárquica aglomerativa, foi possível verificar que os agrupamentos ocorrem da maneira esperada durante o desenvolvimento das interações. O dendrograma com a representação das distâncias dos agrupamentos formados entre indivíduos e grupos é apresentado na Figura 1. Foram obtidas 36 etapas de agrupamento, e em todas elas com diferentes valores do coeficiente de aglomeração (Tabela 2).  Essa diferença pode evidenciar a não redundância ou a existência de variabilidade entre os acessos, mesmo que pequena. Pode ser considerada a formação de três grupos para os acessos de arroz irrigado do estrato LCB (linhagens e cultivares brasileiras). O grupo A é formado por 19 acessos, dentre os quais, 10 são provenientes do programa de melhoramento genético da Embrapa Arroz e Feijão (CNPAF). Neste grupo, estão inclusos ainda, quatro genótipos da EPAGRI (G23, G24, G36 e G37). Um pequeno sub-grupo é observado em A, o qual é constituído em sua maioria, por linhagens retiradas de um mesmo conjunto de cruzamento. A presença de muitos genitores em comum na constituição genética dos acessos avaliados está diretamente relacionada a este agrupamento formado.     Figura 1 - Agrupamento de 37 acessos LCB-I de arroz (linhagens e cultivares brasileiras - Irrigado), pelo método de Ward.    Tabela 2. Esquema de aglomeração de análise hierárquica do agrupamento de 37 acessos LCB-I de arroz (linhagens e cultivares brasileiras - Irrigado), pelo método de Ward. Estágio Agrupamento combinado Coeficiente de Estágio Agrupamento combinado Coeficiente de Acesso / Agrupamento aglomeração Acesso / Agrupamento aglomeração 1 G34 G35 0,0023 19 CL26 CL25 0,0116 2 G27 G29 0,0038 20 CL22 CL29 0,0135 3 G09 G17 0,0039 21 G23 G30 0,0147 4 G24 G31 0,0043 22 CL20 G26 0,0158 5 G22 G32 0,0044 23 CL24 CL19 0,0193 6 G01 G03 0,0046 24 CL16 CL36 0,0194 7 G08 G16 0,0047 25 CL17 CL21 0,0236 8 G07 CL32 0,0050 26 CL14 G10 0,0324 9 G25 G28 0,0055 27 CL11 CL23 0,0381 10 CL31 G02 0,0060 28 CL18 CL12 0,0382 11 CL27 G06 0,0069 29 CL13 G33 0,0393 12 G21 G36 0,0070 30 G11 G15 0,0471 13 CL30 G18 0,0077 31 CL10 G12 0,0485 14 G13 G14 0,0080 32 G05 CL15 0,0486 15 G04 CL33 0,0083 33 CL9 CL8 0,0521 16 G20 G37 0,0094 34 CL6 CL7 0,0864 17 CL28 CL35 0,0101 35 CL5 CL3 0,1334 18 CL34 G19 0,0107 36 CL4 CL2 0,2057   O grupo B é formado por apenas seis acessos, sendo cinco deles desenvolvidos pelo IRGA e resultantes de cruzamentos que tem como um dos parentais o BR-IRGA 409. Esse genótipo (correspondente ao indivíduo G01) apresentou-se em outra formação de agrupamento (grupo A), e esta ocorrência pode ser explicada pelo efeito heterótico dos acessos provenientes dos cruzamentos. A proximidade da composição genética entre genótipos de arroz irrigado cultivado no Brasil, com presença de ancestrais comuns, foi relatada por Rangel et al. (1996).  O terceiro grupo formado (C) é composto por 12 acessos com maioria desenvolvida pelos programas de melhoramento do IRGA (Instituto Rio Grandense do Arroz) e IPEACO (Instituto de Pesquisa Agropecuária do Centro-oeste). Esse grupo apresentou maior divergência entre os genótipos, com maiores coeficientes de aglomeração a cada etapa de agrupamento (Tabela 2). A distribuição dos acessos em diferentes grupos pode orientar a utilização de genótipos mais divergentes entre si, em programas de melhoramento que busquem a ampliação da base genética do arroz irrigado, além de favorecer o aproveitamento do poder heterótico.  CONCLUSÕES  A aplicação da análise de agrupamento e produção de dendrogramas demonstrou a existência de um padrão de distribuição da proximidade entre acessos da CNAE conforme programa de melhoramento dos quais foram originados. Pelos passos do algoritmo de agrupamento do método de Ward verifica-se a divergência entre acessos, não se identificando duplicatas. A divergência entre genótipos de diferentes programas de melhoramento do Brasil para o arroz irrigado pode favorecer a formação de novas populações e cultivares com base genética mais ampla.  REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS   FEDERER, W. T. Augmented (hoonuiaku) designs. Hawaiian Planters' Record, Aiea, v.55, p. 191-208, 1956. HAIR, J.F.; ANDERSON, R.E.; TATHAM, R.L. & BLACK, W.C. Análise multivariada de dados. Trad. Adonai S. Sant’Anna e Anselmo C. Neto. 5 ed. Porto Alegre: Bookman, 2005, 600 p. OLIVEIRA, J. P.; DEL PELOSO, M.J. ; MORAIS, O.P. ; MELO, L. C. ; SILVA, H.T. ; FONSECA, J.R. ; SILVA, S.C. Parecença entre acessos tradicionais de feijão carioca utilizando o método de Ward. In: CONGRESSO NACIONAL DE PESQUISA DE FEIJÃO, 2008, Campinas - SP. CONGRESSO NACIONAL DE PESQUISA DE FEIJÃO. Ciência e tecnologia na cadeia produtiva do feijão: Anais... Campinas - SP : Instituto Agronômico, 2008. v. 9. p. 402-405. RANGEL, P.H.N.; GUIMARÃES, E.P. & NEVES, P.C.F. Base genética das cultivares de arroz (Oryza sativa L.) irrigado do Brasil. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 31, n.5, p. 349-347. 1996.  SAS INSTITUTE. SAS language and procedures: usage. Cary, SAS institute Inc., 2002. VIEIRA, J. Caracterização morfológica e molecular do banco de germoplasma de arroz irrigado (Oryza sativa L.) da EPAGRI. 2007. 115 f. Dissertação (Mestrado em Recursos Genéticos Vegetais) – Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007 WARD, J.H. Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, Washington, n.58, p. 236, 1963.   

Divergência entre acessos de arroz irrigado brasileiro utilizando o método de Ward.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/428090/1/pl2009.023.pdf

Divergência entre acessos de arroz irrigado brasileiro utilizando o método de Ward.

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