Introdução

O arroz cultivado (Oryza sativa L.) mantém uma posição exclusiva entre as espécies cultivadas por ser consumido quase que exclusivamente por seres humanos e por ser o principal alimento para mais da metade da população mundial (IRRI, 2011). O aumento na demanda por produção de alimentos desencadeada pelo aumento da população mundial e o decréscimo na base de recursos naturais levam a necessidade de aumentar os atuais níveis de produtividade das principais culturas alimentícias, incluindo o arroz (FAN, 2011). Entretanto, o aumento na produtividade de arroz tem diminuído de 2,4% após a revolução verde no fim dos anos 80 para 0,9% por ano (HOSSAIN, 2007). O êxito do melhoramento de plantas é baseado na disponibilidade de variabilidade genética, conhecimento sobre as características desejadas pelo mercado consumidor e produtores, e eficientes estratégias de seleção que permitem a exploração e utilização de recursos genéticos. Esses recursos, felizmente estocados em bancos de germoplasma em várias partes do mundo, abrigam uma ampla gama de alelos necessários para resistência e tolerância a fatores de estresse biótico e abiótico encontrados em seus habitats naturais (HOISINGTON et al., 1999).

Devido à utilização de tecnologias advindas da revolução verde, e principalmente ao lançamento comercial de cultivares altamente produtivas, a produção mundial de arroz aumentou em 130%, passando de 257 milhões de toneladas em 1966 para 600 milhões de toneladas em 2000 (KHUSH, 2005). Contudo, o uso intensivo do germoplasma melhorado de arroz, com genitores altamente aparentados entre si nos programas de melhoramento, reduziu a variabilidade genética disponível para se realizar a seleção e tem levado à estagnação nos níveis de produtividade.

Há a necessidade de diversificar a base genética de variedades melhoradas, e o primeiro passo nessa direção é caracterizar os genótipos de variedades tradicionais tanto agronômica quanto morfologicamente. Isso porque a avaliação da

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diversidade fenotípica geralmente revela importantes características de interesse para os melhoristas (SINGH, 1989). Os descritores para arroz são baseados principalmente em diferenças varietais quanto a características agromorfológicas (IRRI, 1980; BIOVERSITY; IRRI; WARDA, 2007) e, tanto variáveis contínuas quanto categóricas têm sido tradicionalmente usadas pra identificação de cultivares, estudos de variabilidade em bancos de germoplasma e identificação de genótipos com potencial para serem incorporados em programas de melhoramento.

Estudos de diversidade em arroz usando caracteres agromorfológicos foram relatados em variedades nativas e cultivadas em Yunnan, China (ZENG et al., 2003), em germoplasma de arroz de terras altas em Jeypore tract of Orissa, Índia (PATRA et al., 2003), que é um dos centros secundários de origem do arroz, entre variedades crioulas no Nepal (BAJRACHARYA et al., 2006) e do Paquistão (ZAFAR et al., 2004), cultivares chinesas (QI et al., 2006), cultivares aromáticas da Ásia (HIEN et al., 2007), e da coleção nuclear de arroz da EMBRAPA (BRONDANI et al., 2008).

Durante o processo de domesticação, a espécie Oryza sativa tornou-se altamente diversificada de modo que atualmente existem diferentes cultivares adaptadas a uma ampla gama de condições, incluindo diferentes sistemas de cultivo como irrigado e de sequeiro, condições de solo, topografia, fotoperíodo e temperatura (TAKAHASHI, 1984; IRRI, 1984), podendo ser encontrada em cultivos na Ásia, África, Oceania, e América do Sul, Central e do Norte. Um grande número de variedades tradicionais, desenvolvidas nos primórdios da agricultura na Ásia e na África são produtos tanto de seleção natural como seleção feita pelo homem (HOYT, 1988) e elas são geralmente bastante heterogêneas, tendo uma grande variabilidade tanto dentro como entre populações (OKA, 1988).

O Brasil é o nono maior produtor mundial de arroz, e o maior produtor fora do continente asiático (FAO, 2011). Embora cerca de 75% da produção brasileira de arroz venha do sistema irrigado devido à maior produtividade e tecnologia empregada nesse sistema, o cultivo de sequeiro ocupa 50% da área cultivada com arroz (CLEYTON; NEVES, 2011). Estudos do ganho genético para a produtividade de grãos nos programas de melhoramento de arroz de sequeiro no Brasil demonstraram redução nos ganhos, e indicam que novas alternativas de melhoramento devem ser empreendidas (BRESEGHELLO et al., 2006; SOUZA et

al., 2007). Recentemente, uma nova classe de cultivares adaptadas ao sistema de sequeiro com resistência ao acamamento e melhores índices de colheita do que as variedades tradicionais tem sido desenvolvida por programas de melhoramento na China, nas Filipinas (ATLIN et al., 2006) e no Brasil (PINHEIRO et al., 2005). A utilização dos recursos genéticos disponíveis em bancos de germoplasma é uma estratégia importante para incorporação de variabilidade em programas de melhoramento, o que pode potencialmente gerar novas cultivares com o aumento da base genética e obtenção de novas combinações alélicas (McCOUCH, 2005).

Anteriormente ao advento de ferramentas moleculares, a diversidade genética era estimada com base na genealogia ou características agronômicas e morfológicas. Estimativas baseadas no parentesco podem ser sub ou superdimensionadas devido a suposições irreais como a ausência de seleção no cálculo da similaridade (ALMANZA-PINZON et al., 2003; FUFA et al., 2005), enquanto observações fenotípicas fornecem uma representação razoável da performance genética se elas forem baseadas em um número de amostras suficientemente grande e se as características avaliadas apresentam diferenças significantes entre populações ou grupos (HUMPHREYS, 1991). Li et al. (2010) relataram em estudo da mini-coleção nuclear de arroz do USDA que a diferenciação genética identificada por marcadores moleculares foi alta e significativamente correlacionada com a diferenciação por características fenotípicas.

A variação fenotípica pode ser estudada usando vários métodos, incluindo técnicas de análises multivariadas, nas quais, diferentemente de análises univariadas, todas as variáveis independentes (características avaliadas) são consideradas simultaneamente na diferenciação de cultivares ou populações. Esse tipo de abordagem resulta em maior diferenciação de populações ou grupos em comparação com a análise univariada.

Na conservação de recursos genéticos e no melhoramento de plantas são coletados dados de variáveis contínuas e de variáveis categóricas ou qualitativas. Genótipos de indivíduos podem ser conceituados como sendo localizados em um espaço multidimensional no qual há uma dimensão para cada característica. A forma e estrutura dos grupos de genótipos nesse espaço multidimensional são desconhecidas, mas a associação (correlação) entre as características influencia a forma dos grupos, e a estrutura é afetada pela verdadeira composição dos grupos.

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Métodos de classificação hierárquica, não hierárquica e estatística tentam aproximar ao máximo a verdadeira forma e estrutura dos grupos (CROSSA; FRANCO, 2004). Análises multivariadas baseadas em características agronômicas e morfológicas têm sido usadas no estudo da diversidade genética em muitas espécies, inclusive em arroz (SANNI et al., 2008; SINGH et al., 2008; ALI et al., 2011).

O efetivo uso de recursos genéticos com o objetivo de solucionar problemas de produção pode ser desafiador devido ao inadequado conhecimento de como diferentes características e diferentes fatores ambientais interagem afetando o desempenho dos genótipos (COOPER; BYTH, 1996). De fato, a maioria das características de interesse agronômico é de herança complexa, sendo estas afetadas pelo ambiente, e esta interação genótipo por ambiente afeta o comportamento de acessos quando avaliados em diferentes ambientes (HOPKINS et al., 1995; BRONDANI et al., 2006; RODRIGUEZ et al., 2008) e consequentemente a estruturação dos grupos identificados na sua caracterização (HOOGERHEIDE, 2009).

O Departamento de Genética da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP possui germoplasma proveniente de outras instituições de pesquisa do Brasil e do exterior. Entre os acessos presentes tem-se aqueles recebidos do Instituto de Arroz de Sequeiro do Japão que foi extinto (informação pessoal, Dr. Akihiko Ando). Neste trabalho buscou-se caracterizar os acessos japoneses nas condições de cultivo de sequeiro no Brasil e estimar a diversidade genética entre os mesmos.