COMPETIÇÃO ENTRE POLENS DE EMPIRE GLANDLESS (Gossypium hirsutum L.) E SETE OUTRAS CULTIVARES DE G. hirsutum PARA A FECUNDAÇÃO DE OOSFERAS DE EMPIRE
GLANDLESS*
Guilherme da Silva Pereira (Embrapa Algodão; UEPB / guispereira@hotmail.com), Rodolfo Barbosa de Freitas (Embrapa Algodão; UEPB), Uiara Cavalvante Silva (Embrapa Algodão; UEPB), Eliane Cristina
Pereira (Fundação GO), Lúcia Vieira Hoffmann (Embrapa Algodão), Paulo Augusto Vianna Barroso (Embrapa Algodão/ pbarroso.cnpa.embrap.br)
RESUMO – Algodoeiros que ocorrem no Brasil são sexualmente compatíveis, com barreiras sexuais ausentes ou incompletas. A competição entre polens aparece como possível forma de contenção de fluxo gênico. Procurou-se verificar a existências de seleção preferencial entre polens de cultivares de algodoeiro herbáceo e estabelecer metodologia para o desenvolvimento de experimentos com espécies diferentes. Autofecundações e cruzamentos sem e com mistura 1:1 (em massa) de polens foram realizados de março a junho de 2006 em casa-de-vegetação da Embrapa-Algodão, Campina Grande-PB. Utilizaram-se as cultivares BRS Ipê, BRS Cedro, CNPA 8H, Delta Opal, DP 404, DP 404 BG (trangênico) e FM 966 exclusivamente como doadoras de pólen, e a cultivar Empire Glandless (cujos genes gl2gl2 gl3gl3 expressam o fenótipo ausência total de glândulas de gossipol nas sementes)
como receptora de pólen. Verificou-se um pequeno viés em relação à freqüência esperada de 1:1 (X2=21; 1 GL; P < 0,05), tendo sido observados 54% e 46% de sementes oriundas da fecundação com
pólen dos genótipos com e sem glândulas de gossipol, respectivamente. Os resultados indicam a ausência de competição de polens entre as cultivares testadas. O viés verificado possivelmente deve-se a diferenças dos grãos de pólen de Empire Glandless em relação aos demais genótipos de algodoeiros.
Palavras-chave: algodoeiro; hibridação intra-específica; competição entre polens. INTRODUÇÃO
O Brasil é detentor de importante diversidade do gênero Gossypium, particularmente das espécies alotetraplóides, sendo considerado centro de origem da espécie G. mustelinum (Miers) Watt. e centro de diversidade secundária das espécies G. barbadense L. (var. barbadense e var. brasiliense) e G. hirsutum L. (var. latifolium Hutch. e var. marie-galante (Watt.) Hutch.).
Destes, apenas o G. hirsutum var. latifolium, também designado algodoeiro “anual” ou herbáceo, representa quase 100% do algodoeiro cultivado, principalmente sob condições de média e alta tecnologia. Sua área plantada, em março de 2007, está estimada em mais de 1 milhão de hectares (CONAB, 2007). O algodoeiro “mocó” ou arbóreo, da raça marie-galante, foi amplamente plantado no Nordeste do Brasil até meados da década de 1980. Nessa época, fatores econômicos, sociais e biológicos fizeram com que o plantio entrasse em declínio. Populações ferais deste algodoeiro de elevada diversidade são encontradas no seridó paraibano e potiguar (BARROSO et al., 2005).
A autorização para plantio comercial de algodoeiros geneticamente modificados acrescentou um novo componente à intrincada estrutura genética do gênero Gossypium no Brasil. Dado que todos os algodoeiros que ocorrem no Brasil são sexualmente compatíveis, com barreiras sexuais ausentes ou incompletas (FREIRE, 2002), é possível que o transgene seja transferido via pólen das cultivares geneticamente modificadas para populações de outras espécies.
Na reprodução de angiospermas, tubos polínicos se prolongam do estigma pelo estilo em tecido contínuo até o ovário, entregando os gametas masculinos para fertilização. Freqüentemente, o número de grãos de pólen depositado sobre o estigma de uma flor excede o número de oosferas no ovário da flor polinizada. O tecido que transmite o tubo polínico é o lugar de possível competição de pólen, sendo que certos tubos são favorecidos sobre outros baseados em diferenças genéticas. Nos estilos da maioria das plantas investigadas, uma redução em número dos tubos de pólen acontece do estigma ao ovário (ERBAR, 2003; SWANSON, 2004). Algumas espécies sexualmente compatíveis produzem pequena quantidade de híbridos interespecíficos em condições naturais ou experimentais devido à maior capacidade do pólen de uma espécie fecundar oosferas dela própria.
O presente trabalho objetivou realizar estudos que permitam verificar a existência de competição entre polens de cultivares de algodoeiro herbáceo, ao mesmo tempo em que se estabelece metodologia para o desenvolvimento de experimentos com espécies diferentes de Gossypium.
MATERIAL E MÉTODOS
Plantas sem glândulas de gossipol do genótipo de algodoeiro Empire Glandless (gl2gl2 gl3gl3)
tiveram parte das flores emasculadas no dia que antecedia a abertura das mesmas, eliminando-se a corola e o androceu e protegendo o estigma com canudo de papelão. Flores não emasculadas do mesmo genótipo foram coletadas no dia seguinte, das quais se recolhiam os grãos de pólen. Flores de genótipos de algodoeiro com glândulas de gossipol (Gl2Gl2 Gl3Gl3) BRS Ipê, BRS Cedro, CNPA 8H,
Delta Opal, DP 404, DP 404 BG e FM 966 também tiveram os polens recolhidos separadamente em tubos plásticos. Massas iguais de pólen proveniente de cada genitor, um masculino e outro feminino, foram homogeneizados. A mistura de pólen de plantas glandless e normais foi depositada, com o auxílio de pincel, sobre o estigma de flores emasculadas do genitor feminino. O estigma da flor emasculada foi novamente recoberto pelo canudo e a flor devidamente identificada.
Também foram realizados cruzamentos em que flores de plantas glandless receberam pólen dos demais genótipos. Neste caso, as flores de Empire Glandless foram emasculadas no dia anterior à abertura e, no dia seguinte, procedia-se com a polinização direta por meio do esfregaço das anteras dos genitores masculinos de Gossypium. A obtenção de sementes proveniente de autofecundação foi realizada pelo método da amarração com fio de cobre. Os cruzamentos sem e com mistura de polens e as autofecundações foram realizadas de março a junho de 2006 em casa-de-vegetação da Embrapa-Algodão, Campina Grande-PB.
Sementes resultantes de cruzamentos com e sem mistura de polens e de autofecundações foram seccionadas transversalmente e submetidas à avaliação quanto à presença ou não de glândulas de gossipol. As sementes que não apresentaram glândulas foram consideradas resultantes de fecundações com pólen do próprio Empire Glandless, enquanto aquelas que possuíam glândulas resultaram da fecundação com pólen de plantas com glândulas.
A freqüência de descendentes de cada tipo de pólen usado no cruzamento foi comparada utilizando-se o teste estatístico do qui-quadrado (X2), com freqüência esperada de 50% de sementes
com glândulas e 50% de sementes sem glândulas (a mesma proporção em massa de pólen levada ao estigma para fecundação). Considerou-se haver competição entre polens sempre o teste de qui-quadrado (com um grau de liberdade) forneceu P < 0,05.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As sementes resultantes dessas fecundações foram coletadas à medida que os capulhos iam se abrindo e secando. A avaliação através do corte transversal da semente revelava a paternidade por aparecimento ou não das glândulas de gossipol, como visualizadas na Figura 1.
Figura 1. Secção transversal de semente revelando quanto ao caráter glândulas de gossipol: a presença (à esquerda) em híbrido de Empire Glandless e outro herbáceo e a ausência (à direita) em semente resultante de autofecundação de Empire Glandless.
A Tabela 1 resume a contabilização dos cortes das sementes resultantes dos cruzamentos com e sem mistura de polens e das autofecundações.
Tabela 1. Freqüência observada absoluta e relativa (entre parênteses) de sementes com e sem glândulas de gossipol produzidas em plantas de Empire Glandless, segundo o pólen usado para realizar as fecundações.
Cruzamento Com Sem Freqüência
esperada* P
Pólen de Empire Glandless 0 471
(100%) 0% : 100% -
Pólen de genótipo com glândula 2132
(100%) 0 100% : 0% -
Autofecundação de genótipos com glândula 700
(100%) 0 100% : 0% -
Polens de Empire Glandless e de genótipos com glândula misturados
1960 (54%)
1684
(46%) 50% : 50% < 0,01 * Freqüência relativa esperada de sementes com glândulas de gossipol e sem glândulas de gossipol, respectivamente.
Todas as 471 sementes oriundas de autofecundação das flores de Empire Glandless não apresentaram glândulas de gossipol. Da mesma forma, todas as 100 sementes provenientes de autofecundação de cada um dos genitores com glândulas de gossipol (BRS Ipê, BRS Cedro, CNPA 8H, Delta Opal, DP 404, DP 404 BG e FM 966) apresentaram glândulas. Portanto, a característica ausência de gossipol apresentou penetrância completa.
As sementes provenientes da polinização de flores de Empire Glandless com polens dos demais parentais apresentaram glândulas de gossipol, conforme esperado. Foram avaliadas 21 progênies de BRS Ipê (447 sementes), 13 de BRS Cedro (331 sementes), 19 de CNPA 8H (407 sementes), 4 de Delta Opal (98 sementes), 8 de DP 404 (213 sementes), 12 de DP 404 BG (311
sementes) e 12 de FM 966 (325 sementes). Em todas as sementes as glândulas estavam presentes, como resultado da expressão dos genes dominantes herdados dos parentais masculinos (GL2gl2
GL3gl3), caracterizando a hibridação.
Dos cruzamentos com mistura de polens, um total de 148 progênies (3644 sementes) foram avaliadas, sendo: 36 de BRS Ipê (1020 sementes), 12 de BRS Cedro (363 sementes), 22 de CNPA 8H (407 sementes), 19 de Delta Opal (444 sementes), 16 de DP 404 (365 sementes), 15 de DP 404 BG (370 sementes) e 28 de FM 966 (675 sementes). Destes cruzamentos, resultaram 54% de sementes híbridas intra-específicos entre Empire Glandless e as demais cultivares de G. hirsutum (Figura 2). Este valor é próximo à freqüência de 1 para 1 esperada em função da igual quantidade em massa de pólen de plantas com e sem glândulas de gossipol usada para fecundar as flores. Porém, os valores absolutos não se ajustam à freqüência esperada segundo o teste de qui-quadrado de aderência.
54%
46% Heterozigotas
Homozigotas
Figura 2. Porcentagem de sementes híbridas (heterozigotas) e autofecundadas (homozigotas) resultantes de cruzamentos com mistura de polens de Empire Glandless e demais cultivares de G. hirsutum.
As competições de pólen descritas na literatura são de elevada magnitude e reduzem de modo acentuado a presença de híbridos interespecíficos entre espécies sexualmente compatíveis, geralmente abaixo de 10% (SONG et al., 2002; ARNOLD et al., 1993; BAKER e SHORE, 1995; KLIPS, 1999; CARNEY et al., 1994; CARUSO, 1999). Desta forma, o pequeno viés verificado em relação à freqüência esperada não é um indicativo da ocorrência de competição entre grãos de pólen de genótipos diferentes de algodoeiros herbáceos. Este desvio pode ser mais adequadamente explicado por diferenças nas características dos grãos de pólen de Empire Glandless em relação aos demais genótipos de algodoeiros empregados no estudo, como diferenças na viabilidade, na densidade e no tamanho dos grãos de pólen.
CONCLUSÕES
Conclui-se, a partir dos dados obtidos, que entre as cultivares de G. hirsutum var. latifolium não há seleção preferencial de grãos de polens levados ao estigma de flores deste genótipo receptor sobre o genótipo doador.
CONTRIBUIÇÃO PRÁTICA E CIENTÍFICA DO TRABALHO
O presente trabalho descreve metodologia que pode ser utilizada em investigações sobre competição entre polens de espécies de Gossypium diferentes. A preferência de um dos polens pelo estigma da planta receptora pode determinar possibilidades reais de manutenção da identidade genética de espécies diferentes, algumas das quais se mostram ameaçadas pela descaracterização causada pelo fluxo gênico.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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CARNEY, S.E.; CRUZAN, M.B.; ARNOLD, M.L. Reproductive interactions between hybridizing irises: analyses of pollen tube growth and fertilization success. American Journal of Botany, v. 81, p. 1169-1175, 1994.
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SWANSON, R.; EDLUND, A. F.; PREUSS, D. Species specificity in pollen-pistil interactions. Annual Review of Genetics, v. 38, p. 793-818, 2004.
