Characterization of rice genotypes for iron and zinc contend in the grain and character identification for indirect selection

Abstract

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most grown and consumed cereals worldwide. It is the basics of the diet of millions, being pointed out as essencial in the biofortification process aiming to combate the malnutrition and the outcomes caused by it. Breeding programs are focusing on genotypes with high yield but also with superior nutricional quality of the grain. The development of cultivars with improved mineral content, especially iron and zinc would expressively contribute for the improvement of the nutritional value of this food. Thus, the present research aimed to identify superior rice genotypes regarding the grain content of iron and zinc and characteristics for indirect selection. A diverse group of 95 genotypes was evaluated. The experiments were carried out in the 2016/2017 crop season, at the Embrapa Clima Temperado experimental field, located in Capão do Leão, Rio Grande do Sul. The experimental design was the randomized blocks, with three replications. Two studies were performed, the first aimed to evaluate the concentration of iron and zinc in the rice grains of the diverse group of genotypes under two types of processing, integral and polished. The second study aimed to evaluate the feasibility of the indirect selection using morphological characteristics to select genotypes with larger content of bioavailable iron in the grain. The cultivars EPAGRI 107 and Cachinho were superior regarding iron concentration in polished grains and Carnaroli and Arbório showed larger concentrations of zinc after the polishing. The analysed traits showed the genetic variability among the genotypes and the number of panicles per plant presented strong correlation with grain iron content. Thus this character can be used in the indirect selection with the aim of produce integral rice and together with the variables weight of the panicle and width of the caryopsis with the objective of increasing iron in polished rice. In this sense, this study showed genetic diversity among the evaluated genotypes for the grain iron and zinc concentration and the possibility of indirect selection using other characters, indicating that new researches, such as genotyping and second-year assessments, have to be carried out to support the development of biofortificated rice cultivars.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqO arroz (Oryza sativa L.) é um dos cereais mais cultivados e consumidos mundialmente. Ele é a base alimentar da dieta de milhões de pessoas, sendo apontado como essencial no processo de biofortificação visando o combate à desnutrição e efeitos ocasionados por ela. Programas de melhoramento genético vem buscando genótipos superiores em relação a produtividade e também quanto a qualidade nutricional de seus grãos. O desenvolvimento de cultivares com maiores teores de minerais como o ferro e o zinco pode contribuir de maneira expressiva para o aumento do valor nutritivo deste alimento. Dessa forma, o presente trabalho objetivou identificar genótipos de arroz superiores quanto a concentração de ferro e zinco nos grãos, assim como caracteres para seleção indireta. Um grupo diverso de 95 genótipos de arroz foi avaliado. O ensaio foi conduzido na safra 2016/2017 na unidade experimental da Embrapa Clima Temperado, que está localizada no município de Capão do Leão, Rio Grande do Sul. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com três repetições. Foram realizados dois estudos, o primeiro teve como finalidade avaliar a concentração de ferro e zinco em grãos de arroz dos distintos genótipos sob duas formas de beneficiamento, descasque e polimento. O segundo estudo visou avaliar a possibilidade da utilização da seleção indireta a partir de características morfológicas para selecionar genótipos que ofereçam maior biodisponibilidade de ferro no arroz consumido. Os genótipos EPAGRI 107 e Cachinho foram superiores quanto a concentração de ferro em seus grãos polidos e os genótipos Carnaroli e Arbório apresentaram maiores concentrações de zinco após o polimento. Os caracteres analisados demonstraram existência de variabilidade e, o caráter número de panículas por planta, destacou-se com uma forte correlação com o acúmulo de ferro nos grãos. Este caráter pode ser utilizado na seleção indireta quando o intuito for a produção de arroz integral e juntamente com as variáveis peso da panícula e largura da cariopse quando o objetivo for o aumento do teor de ferro em arroz polido. Neste sentido, este estudo mostrou variabilidade genética para a concentração de ferro e zinco entre os genótipos avaliados e possibilidade de seleção indireta, indicando que novas pesquisas, como a genotipagem e avaliações de segundo ano, devem ser realizadas visando dar suporte para o desenvolvimento de cultivares de arroz biofortificadas