Diversidade genética em introduções de tomateiro ‘heirloom’
Thiago de Oliveira Vargas1 ; Elisabete Pacheco Alves1 ; Antonio Carlos de Souza Abboud1; Maria Luiza de Araújo2
1
UFRRJ - Departamento de Fitotecnia, BR 465 Km 07, Seropédica, RJ, CEP 23851-970. e-mail: vargast@ufrrj.br
2
PESAGRO-RIO – Estação Experimental de Seropédica, RJ, CEP 23851-970. RESUMO
O objetivo deste trabalho foi o de se conhecer por meio de análises de componentes principais e de agrupamento, a diversidade genética de um grupo de tomates ‘heirloom’ da coleção do Departamento de Fitotecnia da UFRRJ, utilizando descritores do IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute). Em maio de 2004 cultivados 10 genótipos de tomateiro de frutos tipo cereja e 12 de frutos grandes. Em cada grupo havia genótipos do grupo ‘heirloom’ assim como cultivares locais. Os dados quantitativos foram submetidos a uma análise de componentes principais e análise de fatores seguida de análise de agrupamento, utilizando-se o método ‘Ward’s minimum variance’ do pacote estatístico SAS. Os dados qualitativos foram transformados numa matriz binária, a partir da qual foram calculados os índices de similaridade de ‘Jaccard’ e submetidos a uma análise de agrupamento, usando-se o método UPGMA (método da média aritmética não ponderada), pelo pacote ‘NTSYS’, que deu origem a dendogramas de similaridade dos genótipos. Os resultados indicaram a formação de agrupamentos onde de forma geral as cultivares locais se separavam dos materiais ‘heirloom’’, indicando variabilidade genética destes. As análises feitas com os descritores quantitativos agruparam as cultivares de forma que muitos dos materiais locais apresentavam baixas similaridades com os ‘heirloom, indicando serem estas duas análises em conjunto, adequadas para se fazer caracterizações exploratórias em coleções de tomateiro, devido a sua rapidez e praticidade.
Palavras-chave: análise multivariada, melhoramento vegetal, Lycopersicon esculentum
ABSTRACT
The objective of this research was to study the genetic diversity of a group of heirloom tomatoes genotypes from Departamento de Fitotecnia/UFRRJ, using descriptors recommended by the International Plant Genetic Resources Institute. Similarity between genotypes were quantified by cluster analyses and principal component analysis followed by clustering methods. Ten genotypes of large fruit tomatoes and twelve of cherry type tomatoes were grown from May through September 2004. In each group of fruit size, both heirlooms and commercial cultivars were present. Quantitative data were submitted to principal component analyses followed by cluster analyses by the Ward’s minimum variance method. Qualitative data were transformed in a binary matrix, from which similarity indexes (Jaccard) were generated and submitted to a cluster analysis by the UPGMA method from NTSYS software, in order to generate dendograms. Results indicated the formation of clusters where local and commercial cultivars were separated from heirlooms, indicating diversity when quantitative data were used. Clusters formed by qualitative variables also discriminated these two groups. Hence, these two techniques are adequate to explore large numbers of genotypes, since it is fast and easy to perform.
INTRODUÇÃO
A exploração da agrobiodiversidade pode trazer diversos benefícios na concepção de novos sistemas de produção. No caso de tomates, há um grande potencial para expandir o número de cultivares usadas pelos agricultores e conseqüentemente aumentar o leque de opções aos consumidores. Tomates possuem enorme variabilidade de forma, cor, textura e sabor. No entanto, o desconhecimento pela maioria dos consumidores, torna o mercado restrito, com oferta de poucos grupos deste produto. O mercado de sementes disponibiliza uma variabilidade restrita de cultivares de tomate, geralmente híbridos, de alto custo, com frutos grandes de coloração vermelha, ficando os produtores e os consumidores, com poucas opções de escolha.
Na Europa e nos Estados Unidos, as hortaliças ‘heirloom’ (termo da língua inglesa que se refere a genótipos de plantas cultivadas, principalmente hortaliças, passadas há séculos, de geração a geração, por famílias de agricultores) têm se popularizado nos meios produtos orgânicos, e outros nichos, preocupados com qualidade alimentar e sustentabilidade da produção. As hortaliças ‘heirloom’ podem ser facilmente encontradas em todos os grandes centros dos EUA e muitos países da União Européia. Da mesma forma, não é incomum encontrar nos mercados de sementes uma extensa oferta destes. A cultura ‘heirloom’ é normalmente associada à agricultura familiar, aos métodos orgânicos de produção e à distribuição local e a baixo custo, de sementes. No Brasil, esse material genético é ainda pouco conhecido.
A utilização de métodos multivariados de agrupamento de cultivares tem se mostrado uma ferramenta eficaz, no estudo exploratório da variabilidade genética de cultivares de tomate (Karasawa et al. 2005). O objetivo deste trabalho é o de se conhecer a diversidade genética de um grupo de tomates ‘heirloom’ que fazem parte de uma coleção que está atualmente em fase de estudo no Departamento de Fitotecnia da UFRRJ, utilizando descritores do IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute), e quantificar a similaridade entre os mesmos, por meio de métodos de agrupamento e de análise de componentes principais seguidas de análise de agrupamento.
MATERIAL E MÉTODOS
Em 14 de maio de 2004 foram semeados 10 genótipos de tomateiro de frutos tipo cereja e 12 de frutos grandes; o transplantio ocorreu no dia 19 de junho. Os genótipos do tipo cereja foram transplantados no campo e os de frutos grandes em ambiente protegido (estufa). As
plantas foram dispostas em parcelas com seis indivíduos cada e quatro repetições distribuídas em blocos ao acaso. As áreas foram preparadas com trator e coveadas no espaçamento de 0,4 X 1,0 m. As plantas receberam uma adubação por cova com 1L de esterco de curral, 30 g de termofosfato e 30 g de cinza e no decorrer do experimento foi efetuada adubação por cobertura com esterco de frango (100 g/cova). As colheitas foram semanais, de 08 de setembro a 21 de outubro, perfazendo um total de sete, na estufa e cinco no campo, devido à exposição das plantas pelo fungo Phytophthora infestans.
Foi feita uma caracterização descritiva nos dois grupos de genótipos de tomateiro, a saber: Frutos grandes - Santa Clara e Kada Gigante (cultivares comerciais nacionais); Seculus (híbrido nacional); Bush Roma (cultivar antiga e melhorada), Mule Team, Golden Queen, Cherokee A, Eva Purple Ball, Jefferson Giant, Mortgage Lifter, Big Beef, e Amish Paste (‘heirlooms’ americanos).
Frutos tipo cereja - ‘Viçosa’ e ‘Perinha local’ (material coletado de produtores em Viçosa e no km 47), Black Prince, Besser, Bonny Best, Rosa, Tigerella, E, K e A (’heirlooms’ oriundos da firma ‘Kokopelli’, na França).
Utilizaram-se os seguintes descritores qualitativos e quantitativos, de acordo com o International Plant Genetic Resources Institute:
Quantitativos - Comprimento do Internódio, Comprimento do Fruto, Número de Lóculos, espessura do Pericarpo, Tamanho do Fruto (mm), Comprimento do Pedicelo (mm), Seção Cilíndrica-tamanho (mm), Seção Cilíndrica-largura(mm).
Qualitativos - Pêlo de pubescência; tamanho do fruto; forma predominante; coloração exterior imaturo; cor da pele madura; cor da polpa; intensidade da cor da polpa; seção transversal; presença de pedicelo com joelho; presença de cicatriz do cálice; tamanho da cicatriz; rachadura radial; rachadura concêntrica; presença de faces no fruto; tipo de caule; pubescência do caule; número de folhas abaixo da primeira inflorescência; atitude da folha; tipo de folha; coloração de antocianina nas folhas; tipo de inflorescência; tamanho da planta no florescimento; cobertura foliar; variabilidade de tamanho; formato secundário: na colheita; intensidade do verde escuro antes da maturação; cor exterior; tamanho do pedicelo; área do pedicelo; formato da região apical; condição da região apical: cicatriz estilar; presença de manchas, pintas coloridas no fruto durante o desenvolvimento; podridão apical; formato da cicatriz estilar; cor exterior (Munsell Color Charts for Plant Tissues).
Análise dos dados: Os dados quantitativos foram submetidos a uma análise de componentes principais, análise de fatores e análise de agrupamento utilizando-se o método ‘Ward’s minimum variance’ do pacote estatístico SAS. Os dados qualitativos foram transformados numa matriz binária, a partir da qual foram calculados os índices de similaridade de ‘Jaccard’ e submetidos a uma análise de agrupamento, usando-se o método UPGMA (método da média aritmética não ponderada), pelo pacote ‘NTSYS’, que deu origem aos dendogramas de similaridade dos genótipos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A maior similaridade encontrada para os genótipos de frutos grandes foi de 50% (Figura 1), enquanto que para os frutos do tipo cereja, o maior valor foi 67% (Figura 2). Para os genótipos de frutos grandes, houve a formação de seis agrupamentos, considerando-se o limite de 33% de similaridade. O primeiro agrupamento foi composto pelos genótipos Santa Clara, Seculus, Kada Gigante e Bush Roma, todos genótipos melhorados; o segundo agrupamento foi formado pelos genótipos Cherokee A, Eva Purple Ball, Mortgage Lifter e Big Beef, genótipos ‘heirloom’ e de frutos vermelhos. Os demais quatro genótipos, Jefferson Giant, Mule Team, Golden Queen, e Amish Paste também ‘heirlooms’, cada um constituiu-se num agrupamento constituiu-separado (Figura 1). O genótipo Amish Paste foi aquele mais contrastante, e se trata de um material com frutos grandes e com forma de coração, altamente promissor por ter apresentado boa produtividade e estabilidade na produção, com frutos de polpa espessa, e poucas sementes, de excelente aceitação no mercado (Vargas et al. 2004). Nos genótipos de frutos tipo cereja, houve a formação de cinco agrupamentos, se for considerado o limite de 41% de similaridade. O primeiro foi formado pelos genótipos ‘Viçosa’, Besser, E, ‘Perinha local’ e K e A; neste agrupamento, se enquadraram os dois genótipos nacionais (‘Viçosa’ e Perinha local’) os demais quatro agrupamentos foram formados cada um por um dos genótipos, Black Prince, Bonny Best, Rosa e Tigerella (Figura 2). As características usadas nesta descrição são na sua maioria, relativas à morfologia das plantas, enquanto que as características dos frutos estão melhores descritas pelas variáveis quantitativas, que foram usada na análise de componentes principais.
As análises de componentes principais consideraram mais os caracteres morfológicos dos frutos (Figuras 3 e 4). Verifica-se na Figura 3, relativa aos genótipos de frutos grandes, que as variáveis espessura do pericarpo, firmeza do fruto e comprimento do internódio, foram aquelas responsáveis pela maior variância dos dados e foram agrupadas no componente principal 1. No componente principal 2, responsável pela segunda maior variância dos
dados, esteve correlacionado ao descritor seção cilíndrica do fruto. De acordo com esses dois componentes, a análise de agrupamentos formou três agrupamentos. O primeiro formado pelos genótipos Jefferson Giant, Amish Paste e Kada, por apresentarem maiores espessura do pericarpo, firmeza do fruto e comprimento do internódio. O segundo agrupamento foi formado pelos genótipos Big Beef, Mule Team, Seculus e Mortgage Lifter, por apresentarem maior seção cilíndrica do fruto. O terceiro agrupamento foi composto pelos demais genótipos, os quais apresentaram valores baixos para as variáveis associadas aos dois componentes principais. Embora totalmente independente da primeira análise, pode se verificar que genótipos como Amish Paste e Jefferson Giant estão próximos entre si e bem distantes de Santa Clara tanto nos dois tipos de análise.
Para os genótipos de fruto tipo cereja (Figura 4), as variáveis correlacionadas ao componente principal 1, e que, portanto, contribuíram para a maior variabilidade dos dados, foram: comprimento do internódio, seção cilíndrica dos frutos, comprimento do pedicelo e tamanho do fruto. A variável firmeza do fruto maduro esteve correlacionada ao componente principal 2. Assim, estes dois componentes, formaram cinco agrupamentos. Um agrupamento foi composto pelos genótipos Black Prince, Bonny Best e A que apresentaram valores altos para comprimento do internódio, seção cilíndrica dos frutos, comprimento do pedicelo e tamanho do fruto. Este agrupamento esteve em posição contrastante a agrupamento formado pelo genótipo Besser, que teve baixos valores para essas variáveis. O genótipo Rosa formou um agrupamento, apresentando altos valores para as variáveis associadas ao componente 2, ou seja, maior firmeza do fruto maduro, contrastando com um outro agrupamento formado pelo genótipo C. O quinto agrupamento, formado pelos demais genótipos, apresentou valores intermediários para as variáveis associadas aos dois componentes. Assim como para a análise feita com genótipos de frutos grandes, os genótipos Rosa, Besser e Black Prince, ocupam agrupamentos diferentes nas duas análises. Os resultados indicam que a utilização conjunta de técnicas de análise multivariada para caracteres quantitativos, assim como análises de agrupamento usando-se descritores qualitativos e transformados em matrizes binárias, pode ser uma forma rápida e precisa para análise exploratória de coleções de genótipos de tomateiro visando a conhecer e agrupar genótipos pela diversidade genética, com vistas a programas de melhoramento e à recomendação de cultivares com base na sua agrobiodiversidade.
Figura 1. Dendograma de similaridade entre genótipos de tomateiro de frutos grandes, formado a partir de variáveis qualitativas.
Figura 2. Dendograma de similaridade entre genótipos de tomateiro de frutos do tipo cereja, forma do a partir de variáveis qualitativas.
-3 -2 -1 0 1 2 -2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5 Componente 1 C o m p on ent e Kada Amish Paste Bush Roma Santa Clara Jefferson Giant Eva purple Golden Queen Big beef Mule Team Seculus Mortgage Lifter -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 -1 -0,5 0 0,5 1 Componente 1 C o m p o n e n te 2 Comprim. pedicelo Seção cilíndrica Comprim. internódio Espessura pericarpo Firmeza Tamanho do fruto
Figura 3. Resultado da análise de componentes principais e de agrupamento, a partir de variáveis descritivas quantitativas para genótipos de frutos grandes.
-1 -0,5 0 0,5 1 -1 -0,5 0 0,5 1 Componente 1 C o m p o n e n te 2 ' Firmeza fruto maduro
Comprimento internódio Seção cilíndrica
Espessura do pericarpo Firmeza fruto breaker
Tamanho fruto Comprim. pedicelo -3 -2 -1 0 1 2 3 -3 -1 1 3 Componente 1 Com ponet e 2 Besser E Rosa Bonny best Black Prince A
Figura 4. Resultado da análise de componentes principais e de agrupamento, a partir de variáveis descritivas quantitativas para genótipos de frutos do tipo cereja.
LITERATURA CITADA
Karasawa, M. ; Rodrigues, R.; Sudré, C. P. ; Silva M. P. ; Riva, E. M. ; Amaral-Júnior, A.T. Aplicação de métodos de agrupamento na quantificação da divergência genética entre
acessos de tomateiro. Horticultura Brasileira vol.23 (4) Brasília, 2005.
VARGAS, T.O.; SOUZA, A.C.; ALVES, E.P.; BARROS, C.S.; OLIVEIRA, G.; FURTADO, G.C.W.; ABBOUD, A.C.S.; ARAÚJO, M.L. Caracterização agronômica de genótipos de
tomateiro ‘heirloom’ sob manejo orgânico no Rio de Janeiro. Horticultura Brasileira: Brasília, v.22, suplemento CD-ROM, julho 2004.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à colaboração dos funcionários Ivanil Alves dos Santos, Anilton Alves de Souza, Luiz Carlos Gregio, e demais funcionários de campo da Estação Experimental de Seropédica da PESAGRO-Rio, pelo apoio e dedicação prestados no decorrer deste trabalho. Agradecemos também ao apoio financeiro da FAPERJ, que concedeu bolsa de iniciação científica ao primeiro autor.
