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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2022.tde-15092022-111756
Documento
Autor
Nome completo
Adriano Abreu Moreira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2022
Orientador
Banca examinadora
Pinheiro, Jose Baldin (Presidente)
Gomes Junior, Francisco Guilhien
Trevisoli, Sandra Helena Unêda
Título em português
Utilização de imagens na seleção de genótipos de soja resistentes ao complexo de percevejos e com elevada qualidade fisiológica de sementes
Palavras-chave em português
Glycine max
Fenômica
Hemiptera: Pentatomidae
Melhoramento de plantas
Vigor de sementes
Resumo em português
Diversos estresses bióticos e abióticos limitam a produção da cultura da soja. Um dos principais insetos-praga que provocam grandes danos a cultura são os percevejos, em que várias espécies formam o complexo de percevejos da soja. Essa praga afeta diretamente a produtividade e a qualidade de grãos e sementes, acarretando sérios prejuízos aos agricultores e produtores de sementes. Com isso, o melhoramento genético de plantas tem como contribuição desenvolver genótipos resistentes de soja ao complexo de percevejos. Porém, a resistência a percevejos é uma característica complexa, de difícil identificação e seleção porque é composta por diversos mecanismos, que em sua maioria são controlados por muitos genes e altamente influenciados pelo ambiente. Objetivou-se avaliar a possibilidade de selecionar genótipos resistentes ao complexo de percevejos e com alta qualidade fisiológica de sementes a partir da área de dano e de caracteres morfológicos de sementes, assim como, explorar a relação entre esses caracteres e os demais já relacionados à resistência e à qualidade fisiológica de sementes. Os genótipos foram avaliados em quatro ambientes, sendo dois experimentos conduzidos no ano agrícola 2019/20 e dois no ano agrícola 2020/21. Em cada ano foram realizados dois manejos, sendo que, no Manejo 1 foi realizada a aplicação de inseticidas e no Manejo 2 não foi realizado o controle químico para possibilitar a infestação natural de percevejos. Os caracteres morfológicos das sementes foram obtidos por meio de imagens adquiridas após a colheita utilizando o software Smart Grain®, enquanto a área de danos nas sementes (DSE) foi estimada por meio da segmentação de imagens de sementes tratadas com sal de tetrazólio pelo pacote Field Image R. Os caracteres relacionados à qualidade fisiológica de sementes foram obtidos por meio da análise de imagens de plântulas no software Vigor-S. Foram avaliados também caracteres relacionados à resistência ao complexo de percevejos, como peso de sementes sem danos aparentes (PSD) e a tolerância (TOL), assim como caracteres de desempenho agronômico, como a produtividade (PS) e altura de plantas na maturidade (APM). Foi realizada análise de variância conjunta para a identificação dos caracteres que apresentam diferenças estatísticas entre os Manejos e os Genótipos, além dos que apresentam interação entre manejo e genótipos. Em seguida foram estimados os valores genotípicos para cada caráter por meio do procedimento BLUP, na sequência, foram obtidos os coeficientes de correlação de Pearson para os BLUPs de cada característica. Por fim, os BLUPs foram utilizados no índice de seleção MGIDI com intensidade de 30%, sendo, uma seleção considerando os caracteres normalmente utilizados para a seleção de genótipos resistentes de soja e outra somente com os caracteres obtidos nas análises de imagens de sementes. Entre os caracteres mais promissores de acordo com a análise de variância pode-se destacar DSE e a razão entre comprimento e largura de sementes (LWR) que identificaram variabilidade significativa nos genótipos e entre os manejos. Com relação às correlações, DSE e LWR apresentaram correlações expressivas e significativas com caracteres relacionados à resistência e com índice de vigor (VIG). O índice de circularidade (CS) apresentou uma correlação positiva e significativa com PSD, enquanto a área média de sementes (AS) apresentou uma correlação significativa com massa de cem sementes (MCS). Foram selecionados quatro genótipos por índice MGIDI utilizado, sendo que foram selecionados três genótipos em comum entre os índices. Os resultados indicam que existe potencial a ser explorado na seleção de genótipos resistentes ao complexo de percevejos por meio de imagem de sementes, assim como a necessidade da realização de mais estudos relacionando os danos causados por percevejos, a morfologia de sementes após a colheita e a qualidade fisiológica de sementes.
Título em inglês
Use of images in the selection of soybean genotypes resistant to the stink bug complex and with high physiological seed quality
Palavras-chave em inglês
Glycine max
Hemiptera: Pentatomidae
Phenomics
Plant breeding
Seed vigor
Resumo em inglês
Several biotic and abiotic stress limits soybean production. One of the major pest insects are stink bugs species that form the soybeans stink bug complex. That pest directly affects yield, grain and seed quality, causing relevant losses to farmers and seed producers. Thus, plant breeding contributes by developing resistant soybean genotypes to the stink bug complex. However, this kind of resistance is complex, of difficult identification and selection, because it involves several traits and most of them are regulated by a high number of genes and are highly affected by the environment. The objective of this study was to assess the possibility of selecting resistant genotypes to the stink bug complex and superior seed quality using seed damaged area and morphological seed traits, as well as its relationship with traits already related to resistance and seed quality. The genotypes were evaluated in four environments, two experiments conducted in the 2019/20 growing season and two in the 2020/21 season. In each growing season there were two management practices, being that, the application of insecticides was carried out in Management 1 and in the Management 2, chemical control was not carried out to allow the natural infestation of stink bugs. The morphological traits were obtained by seed images acquired after harvest and analyzed with Smart Grain® software, while seed damaged area (DSE) was estimated by image segmentation of seeds treated with tetrazolium salt carried out with Field Image R package. Traits related to physiological seed quality were evaluated analyzing seedling images with Vigor-S software. Traits related to resistance to the sting bug complex were also evaluated, such as yield of healthy seeds (PSD) and tolerance (TOL), as well as agronomic traits, such as yield (PS) and height at maturity (APM). A joint variance analysis was performed to identify promising traits that would present statistical differences between genotypes, managements and interaction between these two factors. Next, the genotypic values for each trait were estimated by BLUP procedure, then Pearson's correlation coefficients were obtained whit each trait's BLUPs. Finally, the BLUPs were used to perform the multivariate index selection MGIDI with 30% selection intensity. One selection was performed with traits normally used to select resistant soybean genotypes and another with only traits obtained by seed image analysis. Among the most promising traits according to the joint analysis of variance, DSE and length to width ratio (LWR) can be highlighted, which identified significant variability between genotypes and managements. Regarding DSE and LWR correlations, they showed expressive and significant correlation with traits related to resistance and with vigor index (VIG). The circularity index (CS) had a positive and significant correlation with PSD and average seed area (AS) had a significant correlation with one hundred seed weight (MCS). Four genotyped were selected by MGIDI index, and three genotypes were selected in common between each selection performed. Results indicate that there is potential to be explored in selecting resistant genotypes to the stink bug complex by seed image analysis, as well as there is a need for further research relating the damage caused by stink bugs, seed morphology and physiological seed quality.
 
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Data de Publicação
2022-09-16
 
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