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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE GAZA DIVISÃO DE AGRICULTURA CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA Variação Fenotípica do Sistema Radicular de feijão vulgar (Phaseolus vulgaris L) das Regiões dos Andes Monografia para ser apresentada e defendida como requisito para a obtenção do grau de licenciatura em Engenharia Agrícola Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe Tutor: Prof. Doutor Hortêncio Pedro Comissal Co- Tutora: Doutora Celestina Nhagupana Jochua Lionde, Julho de 2016 Variação Fenotípica do Sistema Radicular do Feijão Vulgar (Phaseolus vulgaris L) das Regiões dos Andes Orientado por Prof. Doutor Hortêncio Pedro Comissal Doutora Celestina Nhagupana Jochua Lionde, Julho de 2016 INSTITUTO SUPERIOR POLTÉCNICO DE GAZA Projecto de Licenciatura sobre avaliação da variação fenotípica do sistema radicular em 86 genótipos de feijão vulgar (Phaseolus vulgaris) Andinos no distrito de Chókwè apresentado ao curso de Engenharia Agrícola na Divisão de Agricultura do Instituto Superior Politécnico de Gaza, como requisita para obtenção do grau de Licenciatura em Engenharia Agrícola. Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe Tutora: Prof. Doutor Hortêncio Pedro Comissal Co-tutora: Doutora Celestina N. Jochua Lionde, Julho de 2016 DECLARAÇÃO Declaro por minha honra que este trabalho de culminação do curso é resultado da minha investigação pessoal e das orientações dos meus tutores, o seu conteúdo é original e todas as fontes consultadas estão devidamente mencionadas no texto, nas notas e na bibliografia final. Declaro ainda que este trabalho não foi apresentado em nenhuma outra instituição para o propósito semelhante ou de obtenção de qualquer grau académico. Lionde, Julho de 2016 Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe _____________________________________ ÍNDICE Conteúdo Página I. RESUMO ........................................................................................................................................ i 1. INTRODUÇÃO............................................................................................................................ 1 1.1. Problema e Justificação ................................................................................................ 2 1.2.Objectivos do Estudo..................................................................................................... 4 1.3 Hipótese ......................................................................................................................... 4 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................................. 5 2.1. Classificação botânica do feijão vulgar ........................................................................ 5 2.2. Importância da cultura .................................................................................................. 5 2.3. Solo e condições climáticas ..................................................................................................5 2.4. Morfologia da planta do feijão vulgar .......................................................................... 5 2.5. Sistema radicular e aquisição de água e nutrientes no solo .......................................... 6 2.6.Variação fenotípica do sistema radicular....................................................................... 7 3. MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................................................... 9 3.1. Materiais usados ........................................................................................................... 9 3.2. Localização e descrição da área de estudo ................................................................... 9 3.3. Delineamento experimental e condução da cultura ...................................................... 9 3.4. Metodologia................................................................................................................ 10 3.5. Maneio da Cultura ...................................................................................................... 10 3.6. Variáveis medidas e observadas ................................................................................. 11 3.6.1. Metodologia de colheita de dados...............................................................................11 3.6.2. Avaliação do Sistema Radicular .................................................................................12 3.8. Dados climáticos......................................................................................................... 13 3.9. ANÁLISE DE DADOS ...................................................................................................... 14 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................................ 15 4.1.Variação fenotípica do sistema radicular..................................................................... 15 4.1.1. Variação do número de raízes adventícias (ARN)....................................................15 4.1.2.Variaçãodonúmero de (BRWN) e (BRN) ...................................................................16 4.1.3. Variação da densidade da raiz primária (TBD).........................................................16 4.1.4.Variação do Ângulo das Raízes basais (BRGA-M, BRGAmin e BRGAmax)......17 4.1.5. Variação do número de nódulos (NS) ........................................................................17 4.1.6. Variação da podridão da raiz e do caule (DS)...........................................................17 4.7. Correlação entre os caracteres avaliados .................................................................... 19 4.7.1. Correlação entre todas características das raízes da tabela 2 ..................................19 4.7.2. Corelação entre ARN, BRWN, BRN com o Peso de 100 Sementes......................19 4.7.3. Correlação entre as características radiculares e biomassa .....................................19 4.8. Identificação de genótipos adaptados a seca e a baixa disponibilidade de P.............. 21 4.9.Dados fenológicos e rendimento do grão....................................................................... 22 5. CONCLUSÃO ............................................................................................................................ 23 6. RECOMENDAÇÕES ............................................................................................................... 25 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 26 LISTTA DE TABELAS Conteúdo Pagina Tabela 1. Resumo da análise de variância ..................................................................................... V Tabela 2 Correlação entre os parâmetros avaliados. ...................................................................VI Tabela 3. Resumo de análise de variância para dias até a floração, dias até a maturação, peso de 100 sementes e rendimento do grão…………………………………………………….VII LISTA DE ANEXOS Conteúdo Página Anexo 1. ANOVA dos parâmetros avaliados ............................................................................ VIII Anexo 2. Resumo das características dos 86 genótipos avaliados em Chókwè. ................. XIII Anexo.3. Imagens das actividades realizadas no decorrer do ensaio................................... XVII Anexos 4.Dados climáticos. ....................................................................................................XVIII Anexos 5. Mapa de Localização da Área de Estudo ................................................................XIX Anexo 6.Layout usado no Ensaio ................................................................................................ XX LISTA DE ABREVIATURAS IIAM - Instituto de Investigação Agrária de Moçambique; PIB - Produto Interno Bruto; EUA- Estados Unidos da América; kcais– Quilocalorias; CIAT – Centro Internacional da Agricultura Tropical; MAE – Ministério de Administração Estatal; P – Fósforo ANOVA – Análise de variância; A Deus, pai amado e misericordioso, e a todos benfeitores. Ao meu pai, Edmundo Francisco Sitoe, A minha mãe, Lina Henriques Mucavele, por seu carinho. Aos meus irmãos pela ajuda que me concederam no decorrer do percurso académico. Meus avos. A minha família maravilhosa. A todo ser que busca seu aprimoramento DEDICO AGRADECIMENTOS A DEUS, por me ter acompanhado durante toda a minha caminhada; Ao Instituto Superior Politécnico de Gaza (ISPG), por tornar possível a concretização de um sonho e ao IIAM - Chókwè, em particular ao USAID pelo financiamento do trabalho de campo. Aos meus queridos pais, Edmundo Francisco Sitoe e Lina Henriques Mucavele, que durante todo o tempo me apoiaram; Aos meus avós, tios e primos, por tantos anos de convivência feliz; Aos colegas de Batalha, Marcos, Gely, Cecília, pela cumplicidade e amizade dispensada em todos anos do percurso académico e pelo espírito incansável de aprendizagem em grupo que se fez desde o 1o ano até o ultimo ano de formação; Ao Senhor Valente, Cuna, Simy Mambo, Januário, Sr. Banze, Cassamo, pela imensa ajuda depositada na condução do experimento. Ao Professor Doutor Hortêncio Pedro Comissal e à Doutora Celestina Nhagupana Jochua pela orientação, disponibilidade e sobretudo pela ajuda e tolerância demonstrada para a concretização deste trabalho. Ao engenheiro Bento Filipe Francisco, meu amigo orientador, pelos ensinamentos, pelo incentivo, pela amizade, confiança, pelos conhecimentos transmitidos, simpatia, disponibilidade e ajudas constantes na parte experimental deste trabalho. Ao chefe da Estacão, engenheiro Samuel Camilo, por me ter facilitado um espaço para a montagem do ensaio dentro da unidade onde a V. Excia dirige e pelo acompanhamento técnico. Aos docentes das disciplinas que estudei, e a todos que, em menor ou maior intensidade, contribuíram para a realização desse trabalho. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe i I. RESUMO O feijão vulgar é uma cultura que é utilizada como fonte de proteína e fibra, principalmente nos países em via de desenvolvimento, todavia, o seu rendimento ainda continua abaixo do potencial da cultura devido a vários factores dos quais destaca-se a seca e a baixa fertilidade dos solos, em especial o fósforo (P). O objectivo deste trabalho foi investigar a diversidade da morfologia radicular em linhas de feijão vulgar para ajudar no desenvolvimento de genótipos eficientes na aquisição do P e da água. O estudo foi conduzido na Estacão Agrária de Chókwè usando o DBCC (Delineamento de Blocos Completos Casualizados) com 3 repetições e 86 genótipos provenientes das regiões dos Andes e foram avaliados os seguintes parâmetros: Número de raízes adventícias (ARN), Número de nós das raízes basais (BRWN), Número de raízes basais (BRN), Densidade das raízes laterais na raiz principal (TBD), Ângulo das raízes basais, Número de nódulos (NS), Podridão da raiz (DS), Diâmetro da raiz principal (TD) e rendimento do grão. Os resultados mostraram a existência de variação fenotípica entre os genótipos nos caracteres do sistema radicular avaliados e no rendimento do grau. Com base nas características avaliadas foram identificados 3 grupos de genótipos com características radiculares que conferem adaptabilidade a seca (raízes profundas), baixo P (raízes superficiais, muitas raízes basais e adventícias) e para os dois stresses em simultâneo. O rendimento do grão variou de 1.43 ton/ha a 5.98 ton/ha. Foi possível determinar a diversidade fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar nos genótipos avaliados. Esta informação é importante para os programas de melhoramento para o desenvolvimento de variedades tolerantes a seca e baixo P. Palavras-Chaves: feijão vulgar, variação fenotípica, sistema radicular Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 1 1. INTRODUÇÃO Segundo Vieira, (2001), o feijão vulgar ocupa uma posição de destaque no mundo pela sua importância na alimentação da população rural e urbana. Ela é fonte de proteína, cálcio, ferro, e vitaminas (tiamina, riboflavina, niacina, ácido fólico e tocoferol) e constitui importante base energética para alimentação humana, pois 100 g de grãos secos fornecem 330 a 400 Kcals ao organismo. Segundo Santos, (2002) existem dois centros primários de diversidade genética de Phaseolus vulgaris com base em padrões eletroforéticos de faseolinanas de espécies silvestres e cultivadas: Meso americano, e Andes (que inclui sul e norte dos Andes). Na zona sul de Moçambique, vários agricultores dedicam-se a produção do feijão vulgar para auto consumo e venda do excedente. As irregularidades e insuficiência das chuvas (que nos últimos anos ocorre com frequência devido aos efeitos das mudanças climáticas), e a insuficiência de infra - estruturas hidráulicas tornam difícil a produção de feijão em larga escala (INE, 2003). O rendimento do feijão vulgar em sequeiro é muito baixo (200 a 300 kg/ha) quando comparado com o de regadio (1000 a 2500kg/ha) chegando mesmo a atingir 3500 kg/ha nas variedades mais produtivas como a Cal 143 – tipo calima usada nas zonas centro e norte do País (INE, 2003). As leguminosas de grão, em especial, o feijão vulgar, sob condições adequadas de provimento de factores de produção, possuem elevada capacidade de conversão de energia luminosa em química (Souza, 2006). No entanto, essa eficiência pode variar em função das condições edafo-climáticas e das conjunturas nutricionais dos horizontes do solo (Santos, 2002). Entre outros factores, a seca e baixa fertilidade do solo afectam a produtividade dos feijões. A fertilidade do solo é representada pela disponibilidade de nutrientes e equilíbrio entre os mesmos. A dinâmica de absorção dos nutrientes e água do solo está associada às características e arquitectura do sistema radicular da planta em estar apta a adquiri-los nos diferentes horizontes do solo (Santos, 2002). A água é o principal constituinte do tecido vegetal da planta do feijão vulgar. Ela age como reagente no metabolismo vegetal ajudando Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 2 no transporte e translocação de solutos, na turgescência celular, na abertura e fechamento dos estômatos e na penetração do sistema radicular (Rachid, 2004). O fósforo (P) é um dos dezasseis elementos essenciais à nutrição do feijão vulgar, e um dos três macro-nutrientes primários. A sua absorção no solo é através das raízes nas formas de iões H2PO4 = e HPO4. O P é o segundo nutriente mais importante para os vegetais (Batten, 1992) e um dos que limitam o crescimentodas plantas devido a sua imobilidade no solo. Este elemento (P) é uma das componentes vitais da célula da planta do feijão vulgar, pois estimula o crescimento e a formação do seu sistema radicular no início do desenvolvimento da planta. Ele é responsável pela maturidade e ajuda na formação das vagens (Furtini et al, 2001). Um dos factores de maior importância na relação planta-água-solo é a arquitectura e distribuição do sistema radicular (Stone, 2002). O conhecimento da variação do sistema radicular do feijão vulgar permite o desenvolvimento de variedades adaptadas as regiões com baixos níveis do P por exemplo (raízes superficiais) ou tolerantes a seca (raízes profundas) (Souza, 2006), e identificar genótipo que podem ser usados no melhoramento genético das variedades comerciais existentes. Com o presente trabalho, pretendia-se, determinar a variação fenotípica do sistema radicular em 86 genótipos de feijão vulgar (Phaseolus vulgaris L) nas condições de Chókwè com propósito de identificar genótipos promissores com sistema radicular que conferem adaptabilidade a baixos níveis do P (fósforo) e a seca. 1.1. Problema e Justificação Moçambique tem uma população maioritariamente rural cuja sobrevivência depende fundamentalmente da agricultura. Os rendimentos obtidos no cultivo do feijão vulgar ainda continuam abaixo do potencial da cultura, sendo que em regime de sequeiro, este varia de 200 a 300 kg/ha e 1000 a 2500kg/ha sob condições de regadio. Esse facto deve-se a efeitos das mudanças climáticas com repercussões directas advindas da seca (stress abiótico), provocando assim a insegurança alimentar da população (MAE, 2005). Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 3 Estes constrangimentos contribuem para um ineficiente desempenho dos diferentes sectores económicos incluindo agricultura e que resultam no agravamento da qualidade de vida da população que a prior vive no limiar da pobreza (MAE, 2005). A seca e baixa fertilidade dos solos afectam a produção do feijão vulgar, principalmente em África onde a agricultura praticada é maioritariamente de subsistência sem uso de irrigação e fertilizantes. As características do sistema radicular das culturas afectam directamente a eficiência de aquisição de nutrientes e água do solo. Por exemplo, variedades com raízes superficiais, muitas ramificações, pêlos radiculares longos e densos, com capacidade de associar-se simbioticamente com fungos micorrizos da rizosfera e com bactérias solubilizadoras de fosfatos tem vantagens em solos com baixos níveis de P (Hisinger et al, 2006). A absorção de P pelas culturas pode ser inferior a 10% do P aplicado no solo sob a forma de fertilizantes (Baligar et al, 2001) e esta ineficiente absorção está relacionada com a alta capacidade de fixação de P no solo e pela sua baixa mobilidade, pois sua movimentação no solo é feita principalmente por difusão, (Sanchez et al, 1981). O sistema radicular é um factor importante para a produtividade da planta (Lynch, 1995). Alguns genótipos de feijão vulgar desenvolveram uma ampla gama de adaptações para melhorar aquisição de P no solo (Lynch & Brown, 2001). Genótipos de feijão com grande número de raízes adventícias e basais tem vantagens na aquisição de P em solos de baixo nível de disponibilidade do P, enquanto genótipos com raízes mais profundas e mais longas são os que tem mais vantagens em regiões com défice hídrico, pois estes, podem adquirir água de horizontes de solo mais profundos e variedades com pêlos radiculares densos tem melhor performance em regiões com baixa disponibilidade de P (Schenk et al, 1980; Lynch & Brown, 2001). O desenvolvimento de variedades eficientes na aquisição de P no solo e que sejam capazes de incrementar os níveis de produção de feijão vulgar é uma das alternativas menos cara para o sector familiar que não tem capacidade de comprar fertilizantes (Sanchez et al 1981). Por outro lado, o uso de variedades com sistema radicular profundos e ramificados seria uma opção viável para Moçambique considerando as secas cíclicas e as precipitações mal distribuídas que ocorrem no distrito de Chókwè. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 4 1.2.Objectivos do Estudo Objectivo Geral Determinar a variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar em 86 genótipos originários das regiões dos Andes. Objectivos Específicos Caracterizar o sistema radicular de 86 genótipos de feijão vulgar; Identificar genótipos de feijão vulgar com características radiculares que conferem adaptabilidade a seca; Identificar genótipos de feijão vulgar com sistema radicular com características que conferem adaptabilidade a baixos níveis de fósforo (P); Comparar o rendimento do grão dos 86 genótipos de feijão vulgar avaliados. 1.3 Hipóteses Hipótese Nula (Ho) Os genótipos de feijão vulgar em estudo não diferem entre si em relação as características morfológicas do sistema radicular e rendimento do grão. Hipótese Alternativa (Ha) Os genótipos de feijão vulgar em estudo diferem entre si em relação as características morfológicas do sistema radicular e rendimento do grão. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 5 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Classificação botânica do feijão vulgar O feijão vulgar (Phaseolus vulgaris L), pertence ao reino plantae, família das leguminosas, classe dicotiledónea e tribo Phaseolus. O seu fruto é uma vagem propriamente dita (Almeida, 2006). 2.2. Importância da cultura O feijão vulgar é tido como um alimento básico para a população de baixa renda, principalmente para os pequenos produtores familiares que não tem poder de compra de proteína de origem animal. O feijão vulgar é uma leguminosa rica em proteínas (23 a 25%), contém aminoácidos essenciais, carbohidratos (62%), vitaminas e minerais (Andrade et al, 2003). O feijão possui grande quantidade de fibras dietéticas solúveis e tem a vantagem de ter baixa quantidade de gordura (2% de óleo) e não contém colesterol (Pereira, 2008). 2.3. Solo e condições climáticas No geral o feijão pode ser cultivado em diversas condições do ambiente e do solo, desde que três factores importantes seguintes estejam presentes: Luz, água e Radiação solar (Santos et al, 2002). Contudo, os solos mais indicados para o seu cultivo são os franco argilosos com boa fertilidade, disponibilidade de água e com um pH que varia de 5,5 a 6,0 (Stone, 2002). 2.4. Morfologia da planta do feijão vulgar Raiz - é formada por uma raiz principal na qual se desenvolvem raízes laterais, basais e adventícias. Os pelos absorventes estão sempre presentes nas proximidades das regiões de crescimento. Em geral, a raiz primária possui maior diâmetro do que as laterais, basais e adventícias, especialmente na fase jovem da planta (Harper et al, 1991). O sistema radicular da planta do feijão tende a ser superficial apesar de haver cultivares com raízes que podem atingir profundidades de 40 cm (Borch et al, 1999). Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 6 Caule - é herbáceo (haste), constituídopor eixo principal, formado por uma sucessão de nós e entre - nós. O primeiro nó constitui os cotilédones, o segundo corresponde à inserção das folhas primárias e o terceiro, das folhas trifolioladas (Cruz, 2003 & Borch et al, 1999). Folhas- são simples, e compostas, constituídas de três folíolos (trifolioladas). Quanto à disposição dos folíolos, um é central ou terminal, simétrico, e dois são laterais, opostos e assimétricos. A cor e a pilosidade variam de acordo com a variedade, posição na planta, idade da planta e condições do ambiente (Santos et al, 2002 & Stone, 2002) Flores - são agrupadas em inflorescências do tipo rácimo axilar (no hábito de crescimento indeterminado) e rácimo terminal (no hábito determinado). Quanto à coloração, podem ser brancas, amareladas, rosadas ou violetas (Frota et al, 2008 & Pereira, 2008). Fruto - o fruto da planta do feijão vulgar é uma vagem discente, constituído de duas válvulas unidas por duas cinturas, uma dorsal e outra ventral. Quanto á forma, o seu fruto pode ser recto, arqueado ou recurvado, (Inforzato & Miyasaka, 1963 citados por Almeida, 2006, Cruz, 2003 & Andrade et al, 2003). Semente - é exalbuminada, isto é, não possui albume, as reservas nutritivas estão concentradas nos cotilédones. Constituída externamente de um tegumento ou testa, hilo (cicatriz do pedúnculo), micrópila e rafe; internamente é constituída por um embrião formado pela plúmula, duas folhas primárias, hipocótilo, dois cotilédones e radícula (Stone, 2002 & Araújo, 2004). 2.5. Sistema radicular e obtenção de água e nutrientes no solo As funções primárias das raízes na planta são de fixação e absorção da água e nutrientes nos horizontes do solo, porém, podem apresentar outras funções, como armazenamento de substâncias de reserva, nicho para simbiose com organismos livres e associados (Araújo, 2004). As leguminosas de grão, em especial, o feijão vulgar, sob condições adequadas de provimento de factores de produção tais como nutrientes e água, podem atingir altos rendimentos, (Souza, 2006). O incremento no crescimento em extensão e ramificação do Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 7 sistema radicular é uma alternativa fisiológica da planta para maior exploração do solo e aquisição da água e nutrientes, (Souza, 2006). Contudo, segundo Harper et al, (1991), para além do comprimento radicular, o diâmetro das raízes também exercem grande influência no armazenamento da água e nutrientes em plantas cultivadas sob baixa disponibilidade destes elementos (água e nutrientes). 2.6.Variação fenotípica do sistema radicular O desenvolvimento do sistema radicular é um carácter que é controlado geneticamente, podendo ser afectado por factores ambientais como gravidade, luz, distribuição de nutrientes e água ou ataque de patógenos (Lynch, 1995). As alterações no desenvolvimento radicular frequentemente envolve processos bioquímicos e fisiológicos como remodelação de sinais, modificação na actividade de proteínas, processos celulares de divisão, expansão e diferenciação (Aeschbacher et al, 1994). Existem vários mecanismos e processos na planta que contribuem para o uso eficiente de nutrientes. Esses mecanismos estão relacionados com características morfológicas e fisiológicas da planta e factores genéticos (Chaib et al, 1984). As características fisiológicas incluem: habilidade do sistema radicular em modificar a rizosfera para superar a baixa disponibilidade de alguns nutrientes; capacidade de manter o metabolismo normal com baixo teor de nutrientes nos tecidos e alta taxa fotossintética. As características morfológicas são: sistema radicular extensivo que permite explorar maior volume de solo e colonização do sistema radicular por micorrizas e bactérias que fixam o N2 atmosférico (Sponarchiado et al, 1989). Segundo Araújo (2006), a absorção de fósforo e outros elementos essenciais à produção, estaria associado a três características essenciais do sistema radicular, dos quais destacam-se: a velocidade do movimento dos elementos até a superfície da raiz e a velocidade de absorção por unidade de superfície da raiz em relação á concentração de P e outros elementos na rizosfera. Inforzato et al, (1963), estudando o comportamento do sistema radicular do feijão vulgar em diversas texturas de solo, observou que em alguns variedades, cerca de 70% da biomassa radicular encontrava-se principalmente nos primeiros 10 cm das camadas superficiais do solo no período de floração. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 8 Existem evidências de maior crescimento de raízes e biomassa radicular do feijão vulgar em solos que recebem adubação fosfatada (Chaib et al, 1984). Por outro lado, níveis baixos de água e P em certos solos estimulam o estabelecimento do sistema radicular e crescimento dos vegetais como mecanismos evolutivos desenvolvidos para aquisição destes elementos (Araújo et al, 2005). Alguns estudos revelam que variedades de feijão eficientes na aquisição de recursos hídricos e nutricionais (principalmente o P) apresentam crescimento lento e contínua renovação do sistema radicular (Araújo et al, 2004). Os pêlos radiculares são formados pela diferenciação de células epidérmicas das raízes e devido ao seu posicionamento perpendicular ao eixo da raiz contribuem para aquisição de água e nutrientes (P) do solo. Os pelos radiculares aumentam a área de exploração da raiz e o fluxo de nutrientes, em particular o P (Araújo et al, 2000). O alongamento dos pêlos e aumento da densidade em certos genótipos de feijão vulgar são estimulados sob condições de baixa humidade e baixos níveis de P. Adicionalmente, os pêlos radiculares constituem uma alternativa para plantas em condições de estresse porque estes são produzidos com baixos custos metabólicos (Aeschbacher et al, 1994 & Araújo, 2000). A avaliação do sistema radicular pode ser feita em diferentes condições, que inclui avaliação laboratorial usando sistema de fotos ou através da avaliação directa das raízes no campo que tem sido geralmente o mas realístico. Vários estudos reportaram variação fenotípica do sistema radicular em diferentes culturas. Trachsel et al, (2011) estudou a variação da arquitectura do sistema radicular do milho. Jochua (2013), reportou variação fenotípica de diferentes caracteres de raízes adventícias, basais e primária. Miguel, (2004) e Viera, (2001), Jochua, (2013) reportaram variação dos pelos radiculares de feijão vulgar. Ochoa et al, (2006), reportaram sobre a variação genética das raízes adventícias do feijão vulgar. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 9 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Materiais usados 1.Fita métrica 2.Sementes 3.Pulverizador 4.Bitolas 5.Balança 6.Pá 7.Tesoura 8.Baldes 9.Cartuchos 10. Sacos 11. Etiquetas 12. Placas de identificação 13. Tábua graduada com transferidor 14. Paquímetro. Material genético utilizado Para a condução do ensaio foram utilizados 86 genótipos de feijão vulgar provenientes das regiões dos Andes. Estes genótipos fazem parte da colecção do banco de germoplasma do CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical, Colômbia). 3.2. Localização e descrição da área de estudo O estudofoi realizado na Estacão Agrária de Chókwè, localizada no distrito de Chókwè, província de Gaza, a margem direita do rio Limpopo, nas coordenadas: Latitude 24º 10´ 00´´ Sul e Longitude 32º 30´ 00´´ Este. O Distrito ocupa uma área estimada em 3233 km2, com uma extensão N –S de aproximadamente 100 km e E–W de 15 a 40 km. Tem como limites a Norte o rio Limpopo que o separa dos distritos de Massingir, Mabalane e Guijá, a Sul o distrito de Bilene e Chibuto e a Oeste os distritos de Magude e Massingir, (Vide o mapa no anexo 5), (MAE, 2005). Segundo MAE (2005), Chókwè possui um clima do tipo semi-árido seco, caracterizado por uma precipitação média anual na ordem dos 600 mm. A insolação média é de 7.9 hr/dia cuja evapotranspiração de referência média anual situa-se nos 1500 mm, a temperatura média anual é de cerca de 23,6ºC. 3.3. Delineamento experimental e condução da cultura Para a instalação do ensaio usou-se o Delineamento de Blocos Completos Casualizados (DBCC), com 86 tratamentos e 3 repetições, totalizando 258 unidades experimentais. Cada Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 10 genótipo foi alocado em duas (2) linhas de 4 m de cumprimento, cujo compasso usado foi de 0.6 x0.10m. A área útil tinha uma dimensão de 4.8 m2, (anexo 6). 3.4. Metodologia Lavoura Fez-se uma lavoura profunda aos 60 dias antes da sementeira, com o propósito de se tornar o solo completamente afofado, melhorando assim a sua porosidade e a capacidade de retenção da humidade. A preparação do solo foi similar para todos os blocos ou parcelas. Gradagem Baseado em objectivo focal do trabalho (estudo da parte radicular), foram feitas duas gradagens com recurso a grade de disco acoplado ao tractor, na qual a primeira aos 20 dias após a lavoura e a segunda aos três (-3) dias antes da sementeira. Sulcagem e parcelamento Esta operação foi feita (-2) dias antes da sementeira usando-se um sulcador acoplado ao tractor. Logo após a actividade, fez-se a divisão do campo em marrachas (blocos). 3.5. Maneio da Cultura Foram feitas duas adubações, sendo a primeira de fundo antes da sementeira, aplicando-se o superfosfato simples a uma dose de 0.125 kg/linha e a segunda de cobertura aos 11 dias depois da primeira adubação, usando-se ureia a uma dose de 0.05 kg/linha. A sementeira foi manual, feita no dia 01 de Junho de 2015, usando-se um compasso de 0.10 x 0.6 m. Foi lançada uma semente por covacho, totalizando 40 plantas por cada linha (anexo 3, imagem A). O controlo de infestantes foi feito manualmente, com recurso a enxada. No total foram feitas três (3) sachas em todo ciclo da cultura. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 11 A rega foi por gravidade, contudo, fez-se cinco (5) regas em todo ciclo da cultura. Esta actividade, foi paralisada quando a cultura atingiu 75% de maturação fisiológica (planta com folhas amarelada e vagens castanhos) em todos os genótipos. A monitoria de pragas e doenças foi iniciada após a emergência das plântulas. Neste processo fez-se o registo dos danos observados usando-se uma escala de 1 a 9, onde 1 sem sintomas e 9 com sintomas severos. A colheita foi manual, e foi feita quando as vagens estavam secas. Cada tratamento foi colhido separadamente e as vagens foram levadas a eira para completar a secagem ao sol, com o objectivo de reduzir o teor de humidade do grão. Após a secagem, fez-se a pesagem do grão por talhão e registo da humidade do grão. 3.6. Variáveis medidas e observadas As variáveis medidas e observadas foram: número de dias até a emergência, número de plantas iniciais, severidade de doenças, número de dias até a floração, número de dias até a maturação fisiológica, número de plantas finais, peso de 100 sementes, rendimento do grão, biomassa da planta e dez (10) caracteres do sistema radicular. 3.6.1. Metodologia de colheita de dados Data de emergência: Considerou-se data de emergência, o dia em que mais de 50% das plantas estavam emersas. Este dado foi lançado no mapa de recolha de dados do campo. Número de plantas iniciais: este dado foi extraído mediante a contagem das plantas emergidas por cada talhão. Este parâmetro foi avaliado quando as plantas tinham 10 dias depois da emergência e o dado foi registado no mapa de recolha de dados. Severidade de doenças: a avaliação de doenças foi realizada 45 dias depois da emergência das plantas. Nesta avaliação foi utilizada uma escala no intervalo de 1-9, onde 1-correspondia plantas sem sintomas e 9 - plantas com sintomas severo (CIAT, 1993). Esta avaliação foi feita somente na área útil. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 12 Dias até a floração: este dado foi registado quando 50% das plantas por talhão tiveram pelo menos uma flor aberta (anexo 3, imagem B). Dias até a maturação: esta actividade foi feita quando as vagens apresentaram 75% de maturação fisiológica para cada genótipo. Peso de 100 semente: este dado foi obtido a partir da contagem de 100 sementes por cada genótipo e com recurso a balança electrónica fez-se a devida pesagem em gramas. Rendimento do Grão: o rendimento foi extraído com base no peso do material de cada genótipo por repetição. Este parâmetro foi registado logo depois da debulha das vagens, todavia, no mesmo período foi registada a humidade do grão para a uniformização do peso do grão para 12%. Para esta variável usou-se uma balança electrónica e um medidor de humidade. Biomassa seca da planta - obtido a partir da colheita de 4 plantas por talhão aos 45 dias depois da sementeira e a parte aérea (biomassa) foi separada das raízes com uma tesoura. A biomassa da planta foi levada em cartuchos, identificadas e conservadas para a sua pesagem em grama. 3.6.2. Avaliação do Sistema Radicular Para a avaliação do sistema radicular, foi usado o método designado Shovelomics (Jochua, 2013). Quatro (4) plantas por talhão foram escavadas com uma pá (cerca de 30 cm ao redor da planta), 45 dias depois da sementeira (fase da floração), e o excesso do solo foi removido cuidadosamente com as mãos. As raízes foram lavadas num balde contendo água e 5% de detergente, identificadas e conservadas para avaliação. Foram avaliadas as seguintes características: ARN -número de raízes adventícias, BRWN - número de nós das raízes basais, BRN - número de raízes basais, TBD- densidade das raízes laterais na raiz principal, BRGA-M - ângulo predominante da maioria das raízes basais, BRGAmin - ângulo mínimo das raízes basais, BRGAmax – ângulo máximo das raízes basais, Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 13 NS – número de nódulos, DS – podridão de raiz e do caule, TD – diâmetro da raiz principal (secção de 2cm) e biomassa da planta. 3.6.2. 1. Metodologia de avaliação do Sistema Radicular ARN- este dado foi obtido através da contagem e registo de número de raízes adventícias existente em cima dos nós das plantas. BRWN- o número dos nós das raízes basais foi obtido através da contagem dos nós de inserção das raízes que existiam nas plantas. BRN – o número de raízes basais foi obtido a partirda contagem de número das raízes basais inseridas nos nós das raízes. TBD2m – este parâmetro foi obtido a partir da contagem das raízes laterais na raiz principal numa secção de 2 cm a partir do hipocótilo. BRGA-M - O ângulo das raízes basais foi obtido com recurso a uma tábua com transferidor, usando como base 0o (Zero graus) à superfície do solo e 90º ângulo perpendicular à superfície do solo. Para este parâmetro, registou-se o ângulo onde a maior parte das raízes se concentravam, assim como o ângulo máximo e mínimo das raízes, (anexo 3, imagem C e D). NS – para a avaliação do número de nódulos tomou-se como base a escala de 1-9, onde 1= com baixo número de nódulos e 9 = com alto de número de nódulos. DS – a avaliação da podridão da raiz e do caule foi feita usando a escala de 1 – 9, onde 1= sem sintomas e 9 = sintomas severos. TD- este parâmetro foi obtido a partir da medição do diâmetro da raiz principal na secção de 2 cm acima da superfície do solo. Para a obtenção desse dado usou-se um paquímetro. 3.8. Dados climáticos Os dados de temperaturas e precipitações que ocorreram durante o ciclo da cultura foram obtidos na Estação meteorológica da Estação Agrária de Chókwè. Foram registados dados da Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 14 precipitação (mm), evaporação (mm), temperaturas máximas (mm) e temperaturas mínimas (mm) (anexo 4). 3. ANÁLISE DE DADOS A análise de variância (ANOVA) foi feita segundo o desenho experimental usado, DBCC, usando-se o pacote estatístico Statistix, versão 8. Para a comparação das médias foi usado o teste de Tukey ao nível de 5% de significância. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 15 4.RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1.Variação fenotípica do sistema radicular Resultados do presente estudo mostraram a existência de uma grande variação fenotípica dos caracteres radiculares avaliados. Os resultados da análise de variância mostraram que houve diferenças significativas entre os 86 genótipos avaliados nas seguintes variáveis: ARN, BRWN, BRN, TBD2Cm, BRGA-M, BRGAmin, BRGAmax, NS 1-9 e DS 1-9 (P <0.01), contudo, a diferença não foi significativa para TD (Tabela 1). 4.1.1. Variação do número de raízes adventícias (ARN) A média do número das raízes adventícias dos genótipos avaliados variou de 0.25 a 16.5. O genótipo AF-7 teve mais raízes adventícias (16.5) e TZV-56 teve o número mais baixo de raízes adventícias (0.25) (Anexo 2). Dos 86 genótipos avaliados, 16% tiveram em média 6- 16.5 raízes adventícias, 77% tiveram 2-5 raízes adventícias e 7% apenas (0.25-1) raiz adventícias (figura 1). A grande variação de ARN observada neste estudo, provavelmente esteja associado a factores ambientais além dos genéticos. Estudos passados também reportavam grande variação de raízes adventícias (Ochoa et al, 2006; Jochua 2013). De facto, a produção de raízes adventícias é muito afectada por factores como humidade do solo, profundidade de sementeira, danos mecânicos a raiz. Segundo Schenk et al, (1980); Lynch& Brown, (2001), genótipos com muitas raízes adventícias tem vantagens em solos com baixa disponibilidade do P, pois, estes exploram mais o solo superficial onde existe maior concentração de P. A grande variação observada nos genótipos avaliados neste estudo é de extrema importância para os programas de melhoramento e para o processo de selecção de genótipos para regiões com baixa fertilidade do solo, particularmente baixo P (mais raízes adventícias). Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 16 4.1.2.Variação do número de nós das raízes basais (BRWN) e número de raízes basais (BRN) A média dos nós das raízes basais em genótipos avaliados variou de 1.5 a 3 (figura 1). Dos 86 genótipos avaliados 3.5% tiveram três (3) nós das raízes basais, 86% tiveram médias de 2- 2.7 nós das raízes basais e os restantes 10.5% tiveram menos nós basais (1.5-1.75). O número mais alto de nós foi registado nos genótipos Cl-30, AFV-18 e AFV-24 (3 BRWN) (Anexo 3). No que concerne ao BRN, a média das raízes basais variou de 4.75 a 11.3, no qual 14 genótipos que correspondem a 6.4% tiveram 10 a 11 raízes basais, 47 genótipos que correspondem a 54.6% tiveram 8 a 9 raízes basais e os restantes 25 genótipos que correspondem a 29.6% tiveram 4.75 a 7.75 raízes basais (figura 1). O número mais alto de raízes basais foi registado no genótipo CL-49 com 11.3 raízes e o mais baixo no genótipo AF-12, com 4.75 raízes (Anexo 3). A produção de muitos nós e raízes basais è uma das estratégias que as culturas usam para tolerância a baixo P, pois estas raízes tendem a explorar mais o solo da superfície (Brown, 2001). No presente estudo, genótipos com muitos nós basais e muitas raízes basais poderão ter vantagens em regiões com problemas de baixo P. 4.1.3. Variação da densidade da raiz primária (TBD) A média da densidade da raiz primária (número de raízes laterais) variou de 4 a 16.5 (figura 1). Os genótipos que tiveram mais raízes laterais foram AFV-19 (16.5), TZ-8 (16.25) e BC- 108 (15.75) e a que teve menor número de raízes laterais foi a CC-7 (4) (Anexo 3). Este resultado é uma boa indicação da existência de uma grande variação fenotípica entre os genótipos. Estudo similar realizado por Araújo (2000) detectou diferenças significativas entre genótipos na densidade da raiz primária e segundo o mesmo autor plantas com mais raízes laterais e longas tem vantagens em solos com baixos níveis do P, pois estas, ampliam a área de exploração do solo permitindo assim maior absorção deste e outros elementos essenciais. Por outro lado, genótipos com mais raízes laterais absorvem mais água que ѐ vantajoso em condições de stress hídrico. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 17 4.1.4.Variação do Ângulo das Raízes basais (BRGA-M, BRGAmin e BRGAmax) A média dos ângulos das raízes basais dos 86 genótipos avaliados variou de 400 (mínimo) a 780 (máximo). Observou-se 3 categorias diferentes em relação ao ângulo onde a maior parte das raízes se encontram, dos quais genótipos com ângulo menor que 40, 40-70 e maior que 70 (tabela 1). Das categorias identificadas, 72% tiveram ângulo ≥ 60º (figura 1). Estes genótipos constituem uma alternativa viável para regiões com défice hídrico, pois, podem adquirir água de horizontes do solo mais profundos. Resultados similares foram encontrados pelo Stone, (2002), quando estudava o comportamento do sistema radicular. Segundo o mesmo autor, os ângulos criados pelas raízes basais das várias culturas é um carácter de controlo genético e que também pode ter influência do ambiente. Nesse contexto, ângulos acima de 600 constituem mecanismo de adaptação do sistema radicular á baixa disponibilidade da água no solo e ângulos menores que 30º constituem mecanismo de adaptação do sistema radicular á baixa disponibilidade do P, pois exploram o solo superficial. 4.1.5. Variação do número de nódulos (NS) De forma geral, houve baixa formação de nódulos nos genótipos avaliados. A escala de nódulos variou de 7 (AFV-27) máxima a 1 (TZV-65) mínima (figura 1, anexo3). A fracaprodução de nódulos pode ter sido causado pela falta de strip correcto nas camadas do solo do Chókwè. Segundo Furtini et al (2001) a capacidade de fixação de Nitrogénio atmosférico pelas leguminosas depende fundamentalmente da disponibilidade da strip compatível da bactéria do género Rizóbium. Por outro lado, adubação nitrogenada feita aos 30 dias depois da sementeira provavelmente tenha inibido a produção de nódulos, facto que já foi reportado por Vieira, (2001). 4.1.6. Variação da podridão da raiz e do caule (DS) No geral o nível de infecção por patógenos do solo que causam podridão da raiz ou do caule foi baixa. A média da infecção por patógenos do solo variou de 1 a 4.5 (Escala de 1-9) (figura Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 18 1). Dos 86 genótipos avaliados, 86% não apresentaram nenhum sintoma de podridão da raiz ou do caule e os restantes 14% tiveram alguns sintomas variáveis de podridão da raiz ou do caule (anexo 3). A baixa incidência de podridão da raiz ou caule indica que a maioria dos genótipos avaliados neste estudo tiveram raízes sãs que é um dos parâmetros relevantes para selecção de genótipos com caracteres radiculares adaptados a seca ou a baixos níveis de P, pois genótipos susceptíveis a podridões da raiz seriam descartadas. Segundo Carvalho et al, (1999) genótipos resistentes a podridão da raiz e do caule tem melhor absorção de água e nutrientes. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 19 4.7. Correlação entre os caracteres avaliados 4.7.1. Correlação entre todas características das raízes avaliadas As correlações entre os caracteres radiculares avaliados (ARN, BRWN, BRN, TBD, BRGA- M, BRGAmin, BRGAmax, NS 1-9, DS 1-9 e TD) foram fracas para a maioria dos caracteres (tabela 2), e positiva e fortes para BRWN vs BRN (R² = 0.7465, pv <0.05). Os baixos coeficientes de correlação entre ARN, TBD, BRGA-M, BRGAmin, BRGAmax, NS e DS e TD indicam que estes caracteres apresentam fraca dependência. A forte relação entre BRWN e BRN mostra que estes caracteres são dependentes, sendo assim que o número de raízes basais aumenta com o aumento do número de nós basais (figura 3, tabela 2). Resultados similares foram obtidos por Jochua (2013). Era esperado que o R2 entre BRWN e BRN fosse próximo de 1 como aconteceu em ensaios de laboratório em plântulas de 3 dias de idade (Jochua, 2013), mas não aconteceu porque houve redução do número de raízes basais no campo provavelmente devido ao ataque por insectos, quebra mecânica ou podridão da raiz que as raízes estão expostas no campo. 4.7.2. Correlação entre ARN, BRWN, BRN com o Peso de 100 Sementes A correlação entre o ARN, BRWN e BRN com Peso de 100 sementes foi fraca, para BRWN e BRN, R2 = 0.004 e 0.016, respectivamente (figura 2, tabela 2). Este resultado, mostra que a fraca dependência entre o número de raízes adventícias, número de nós basais, raízes basais com o tamanho da semente. 4.7.3. Correlação entre as características radiculares e biomassa seca da planta de genótipos erectos (bush) e indeterminados (vine) As correlações entre ARN, BRWN, BRN, TD, BRGA-M, BRGAmin, BRGAmax, TBD, e NS com a biomassa da planta em genótipos com hábito de crescimento erecto foram fracas (figure 4). A fraca correlação observada entre estes parâmetros mostra que o tamanho da planta nas condições óptimas de água e nutrientes é independente das características das raízes avaliadas, isto é, genótipos com muitas raízes, muitas ramificações e com ângulos profundos ou superficiais podem produzir plantas com biomassa maior ou menor. As correlações entre as características radiculares avaliadas e biomassa foliar em genótipos com Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 20 hábito de crescimento indeterminado também foram fracas, indicando que o tamanho da planta (peso da área foliar) é independente das características radiculares avaliadas (figura 5). As correlações para número de nódulos e podridão da raiz também foram fracas. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 21 4.8. Identificação de genótipos adaptados a seca e a baixa disponibilidade de P O desenvolvimento de novas variedades eficientes na aquisição de água e fósforo (P), com melhor adaptação as condições de Moçambique e que sejam capazes de atingir melhores rendimentos é uma alternativa sustentável para o sector familiar com baixo poder de compra de fertilizantes e que produzem principalmente em condições de sequeiro. Este estudo é de grande relevância para os produtores em Moçambique e na região da África Subsaariana considerando as frequentes secas associadas a mudanças climáticas e solos pobres e degradados prevalentes nas regiões de maior produção de feijão. No presente trabalho, a selecção de genótipos adaptados a seca e a baixos níveis de P foi feita com base nas características do sistema radicular avaliadas. Para adaptabilidade a seca foram identificados 33 genótipos com raízes basais profundas (> 60o) e 22 genótipos com raiz primária com muitas ramificações (> 9 raízes laterais) (anexo 2). Para adaptabilidade a baixa disponibilidade de P foram identificados 3 genótipos com muitos nós (>3) e que tem potencial de ter 12 raízes basais, 18 genótipos com raízes superficiais (ângulo ≤ 30º- 40º) e 4 genótipos com muitas raízes adventícias (>9) (anexo 2). Para maximizar a produção em regiões com múltiplos stresses, seca e baixo P, o desenvolvimento de variedades com características múltiplas é de extrema importância. Neste âmbito foram identificados 3 genótipos com características múltiplas para adaptabilidade a seca e baixo P: muitos nós das raízes basais (> 3) e raiz primaria muito ramificada), 29 genótipos com ângulos menor que 30º- 40º e raiz primária com muita ramificação e 33 genótipos com muitas raízes adventícias e ângulos basais profundos (maiores que 60º) (anexo 2). Estes estresses são comuns nas zonas de maior produção de feijão em Moçambique). Os diversos genótipos seleccionados com base nas características radiculares serão usados no programa de melhoramento para o desenvolvimento de genótipos tolerantes a seca, a baixo P ou com adaptabilidade a múltiplos stresses e que sejam capazes de atingir níveis razoáveis de produção tendo em conta as mudanças climáticas e stresses predominantes. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 22 4.9. Dados fenológicos e rendimento do grão Resultados da ANOVA mostraram diferenças significativas entre os 86 genótipos no número de dias até a floração, dias até a maturação, peso de 100 sementes e rendimento do grão (tabela 3). Os dias da sementeira até a floração variou de 22 a 50 e os dias até a maturação fisiológica variou de 56 a 86. Os dados do presente estudo mostraram uma grande variação no ciclo da cultura indicando a existência de genótipos precoces com ciclo de cerca de 60 dias e outros relativamente tardios com mais de 80 dias.Resultados similares foram obtidos por Inforzato et al (1963) onde alguns genótipos avaliados tiveram maturação fisiológica aos 70 a 90 dias depois da sementeira. Genótipos com ciclo curto podem ser uma vantagem em casos de seca terminal (anexo2). Os rendimentos médios dos genótipos avaliados, variaram de 1.43ton/ha 5.98ton/ha. (anexo2). O genótipo BC-377 teve o rendimento mais alto, 5.98 ton/ha, seguida de AG-9 (5.74 ton/ha) e CC-47 (5.73 ton/ha). O rendimento mais baixo foi registado no genótipo CL- 49 (1.43 ton/ha) (Anexo 2). Os rendimentos das variedades locais (1.0 – 2.5 ton/ha) no geral foram baixos quando comparados com maior parte dos genótipos avaliados neste estudo. Este resultado indica que a maioria dos genótipos avaliados é adaptável às condições de Chókwè. Com base neste estudo preliminar pode-se seleccionar alguns genótipos promissores para posterior avaliação para confirmação de resultados e avaliação em ouros locais. O peso de 100 sementes variou de 12 a 59 gramas (anexo 2). Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 23 5. CONCLUSÃO Com base no presente estudo foi possível determinar a diversidade fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar e foi possível separar os genótipos em diferentes categorias com base nas características radiculares. Os resultados obtidos mostraram que houve grande variação fenotípica nos seguinte caracteres do sistema radicular: número de raízes adventícias (ARN), número de nós das raízes basais (BRWN), número de raízes basais (BRN), densidade das raízes laterais na raiz principal (TBD), ângulo das raízes basais (BRGA), número de nódulos e podridão da raiz e do caule. A determinação de variação fenotípica do sistema radicular é importante para o desenvolvimento de variedades adaptadas a diferentes stresses abióticos. Com base nas características avaliadas foram identificados 3 grupos de genótipos com características radiculares que conferem adaptabilidade a seca, baixo P e múltiplos stresses (seca e baixo P): Para adaptabilidade a seca, identificou-se 33 genótipos com raízes basais profundas, e 22 genótipos com raiz primária com muitas ramificações. Para adaptabilidade a baixos níveis do P identificou-se 3 genótipos com muitos nós e raízes basais, 18 genótipos com raízes superficiais e 4 genótipos com muitas raízes adventícias. Para múltiplos stresses (seca e baixo P) foram identificadas 3 genótipos com muitos nos basais e raiz primária muito ramificada, 29 genótipos com ângulos superficiais e raiz primária com muita ramificação, e 33 genótipos com ângulos profundos e muitas raízes adventícias. A maioria das correlações entre os caracteres avaliados foram fracas, mostrando fraca dependência entre estes, com excepção da correlação entre BRWN e BRN que foi forte. Resultados preliminares mostraram a existência de genótipos que se adaptaram as condições de Chókwè e que tiveram rendimentos altos. Genótipos com rendimentos acima de 2 ton/ha Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 24 serão seleccionados para ensaios avançados de adaptabilidade de variedades e para ensaios sub condições de stress hídrico e baixo P. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 25 6. RECOMENDAÇÕES Recomenda-se que o experimento seja repetido nas mesmas condições para se apurar a estabilidade dos resultados. Recomenda-se que os genótipos seleccionados sejam posteriormente submetidos a ensaios avançados e agronómicos (densidades de plantação). Este ensaio foi montado, também em condições de stress hídrico (Chókwè) e baixo P (Sussundenga) e foram avaliados os mesmos parâmetros, sendo assim, recomenda-se que se faça análise estatística combinada para a comparação dos dados de rendimentos do grão com os caracteres radiculares associados a tolerância a seca e a baixo P. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe 26 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Aeschbacher, R. A; Schiefelbein, j. W; benfey, P. N, 1994. The genetic and molecular basis of root development. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, v.45, p. 25-45. 2. Almeida. D, 2006. Culturas Hortícolas, 1ª Edição, Volume 1, Lisboa, 79-96 pp. 3. Andrade Júnior, A. S; Santos, A; Sobrinho, C.A.; Bastos, E.A.; Melo, F.B.; Viana, F.M.P.; Freire Filho, F.R.; Carneiro, J.S.; Rocha, M.M.; Cardoso, M.J.; Silva, P.H.S.; Ribeiro, V.Q., 2003. Cultivo do feijão vulgar. 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Variação do número de raízes adventícias (ARN), número de nós das raízes basais (BRWN), número de raízes basais (BRN), densidade das raízes laterais na raiz principal (TBD), ângulo médios das raízes basais (BRGA-M), ângulo mínimo das raízes basais (BRGAmin), ângulo máximo das raízes basais (BRGAmax), número de nódulos (NS) e podridão da raiz ou do caule (DS). Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. F re q u ên ci a F re q u ên ci a BRGA-M 45 6 27 9 15 3 21 12 75 0 60 18 24 30 TBD 4 12.5 2.5 1210 7.5 16 0.0 86 5.0 10.0 14 20.0 17.5 15.0 Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe II Figura 2. Correlação entre BRWN e BRN em 86 genótipos avaliados. Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. ** = Significativo a 5%, Figura 3. Correlação entre ARN, BRWN, BRN, com o Peso de 100 Sementes em 86 genótipos avaliados. Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *= Significativo, ns- não significativo. y = 2.923x + 1.834 R² 0.7465** 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 BR N BRWN y = -0.058x + 39.18 R² = 0.000ns 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 Pe so d e 10 0 Se m en te ARN y = -3.619x + 47.16 R² = 0.1259* 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 Pe so d e 10 0 Se m en te s BRWN y = -0.489x + 43.09 R² = 0.0647n.s 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 Pe so d e 10 0 Se m en te s BRN Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe III Figura 4. Correlação entre ARN, BRWN, BRN, TD, BRGA-M, BRGAmin, BRGAmax, TBD, NS com a Biomassa da Planta em genótipos de crescimento erecto. (n.s= Não Significativo). y = 0.517x + 11.16 R² = 0.089n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20Bi om as sa d a Pl an ta ARN y = -0.644x + 15.05 R² = 0.002ns 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4Bi om as sa d a Pl an ta BRWN y = -0.303x + 15.97 R² = 0.009n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15Bi om as sa d a Pl an ta BRN y = -1.301x + 16.55 R² = 0.028n.s 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4B io m as sa d a Pl an ta TD y = -0.153x + 22.22 R² = 0.064n.s 0 5 10 15 20 25 0 50 100Bi om as sa d a Pl an ta BRGA-M y = -0.048x + 15.14 R² = 0.010ns 0 5 10 15 20 25 0 20 40 60B io m as sa d a Pl an ta BRGAmin y = -0.027x + 15.65 R² = 0.002n.s 0 5 10 15 20 25 0 50 100 Bi om as a da P la nt a BRGAmax y = -0.223x + 15.56 R² = 0.017n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20B io m as sa d a Pl an ta TBD y = 0.141x + 12.93 R² = 0.001ns 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8B io m as sa d a Pl an ta NS Variação fenotípica do sistema radicular de feijão vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe IV Figura 5. Correlação entre ARN, BRWN, BRN, TD, BRGA-M, BRGAmin, BRGAmax com a Biomassa da Planta em genótipos de crescimento indeterminado. (n.s= Não Significativo). y = -0.609x + 15.32 R² = 0.079n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 Bi om as sa d a Pl an ta ARN y = -1.819x + 17.31 R² = 0.029n.s 0 510 15 20 25 0 1 2 3 4 Bi om as sa d a Pl an ta BRWN y = -0.517x + 17.63 R² = 0.038n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 Bi om as sa d a Pl an ta BRN y = 1.185x + 10.34 R² = 0.032n.s 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 Bi om as sa d a Pl an ta TD y = -0.032x + 15.01 R² = 0.002ns 0 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 Bi om as sa d a Pl an ta BRGA-M y = 0.020x + 12.55 R² = 0.003n.s 0 5 10 15 20 25 0 20 40 60 Bi om as sa d a Pl an ta BRGAmin y = 0.044x + 10.03 R² = 0.007n.s 0 5 10 15 20 25 0 50 100 Bi om as sa d a Pl an ta BRGAmax y = -0.256x + 15.51 R² = 0.029n.s 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20Bi om as sa d a Pl an ta TBD y = 0.662x + 10.87 R² = 0.052n.s 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8B io m as sa d a Pl an ta NS LISTA DE TABELAS Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe V Tabela 1. Resumo da análise de variância de: ARN -número de raízes adventícias, BRWN - número de nós das raízes basais, BRN - número de raízes basais, TBD- densidade das raízes laterais na raiz principal numa secção de 2cm a partir do hipocótilo, SD - diâmetro do caule acima do solo, BRGA-M - ângulo das raízes basais onde maior parte das raízes cortam, BRGAmin - ângulo das raízes basais mínimo, BRGAmax - ângulo das raízes basais máximo, NS– presença de nódulos, DS– podridão da raiz, TD – diâmetro da raiz principal, valor do P e Quadrado médio. Parâmetros Avaliados Quadrado Médio Valor do P ARN 21.5627 0.0017*** BRWN 0.47774 0.0000*** BRN 7.32599 0.0000*** TBD-2Cm 23.9596 0.0000*** BRGA-M 20.294 0.0000*** BRGAmin 9.2823 0.0001*** BRGAmax 26.6564 0.0000*** NS 1-9 6.16265 0.0000*** DS 1-9 2.65503 0.0000*** TD 10.9971 0.3082ns ***= Significativo ao nível de significância de 0.01%, ns= não significativo. Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe VI Tabela 2. Coeficientes de correlação entre ARN -número de raízes adventícias, BRWN - número de nós das raízes basais, BRN - Número de raízes basais, TBD- densidade das raízes laterais, BRGA-M -ângulo das raízes basais onde maior parte das raízes cortam, BRGAmin -ângulo das raízes basais mínimo, BRGAmax -ângulo das raízes basais máximo, NS– classificação quanto a presença de nódulos (1-9), DS– podridão da raiz ou do caule (1-9) e TD- diâmetro da raiz (em mm), (n=258). ARN BRGA_M BRGAmax BRGAmin BRN BRWN NS TBD BRGA_M -0.0734* BRGAmax -0.0914* 0.5678** BRGAmin -0.0232* 0.4107** 0.3450** BRN -0.0200n.s 0.1695** 0.0415n.s -0.1272* BRWN 0.0677ns 0.0076n.s -0.0703n.s -0.1379* 0.7465** NS -0.0801n.s -0.0583n.s -0.0266n.s -0.0259n.s 0.1058n.s 0.0104n.s TBD 0.1740** 0.1109n.s 0.3507** -0.1199n.s 0.2275** 0.1912** 0.2344** TD -0.0586n.s -0.1397* -0.0166n.s 0.1678** -0.1360* 0.0002n.s 0.0178n.s -0.0499n.s * = Significativos a 1%, **= Significativo a 5%, n.s = não significativo a 1% e 5%. Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe VII Tabela 3. Resumo de análise de variância para dias até a floração, dias até a maturação, peso de 100 sementes e rendimento do grão. Fonte de Variação Quadrado Médio Valor do P Dias até floração 13.651 0.0000*** Dias até maturação 56.772 0.0000*** Peso de 100 Sementes 17.647 0.0000*** Rendimento 1.95165 0.0000*** ***= Significativos a 0.01%. Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. ANEXOS Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe VIII ANEXO 1. ANOVA dos parâmetros avaliados: ARN, BRWN, BRN, TBD, BRGA-M, BRGA min, BRGA max, NS, DS, TD, dias ate a floração, dias ate a maturação, peso de 100 sementes e rendimento. ANOVA de Número de Raízes Adventícias (ARN) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 19.66 9.83 0.4558 0.0017** 88.09 Genótipos 85 1832.83 21.5627 Erro 170 3348.09 19.6946 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. ** Significante 1% ANOVA de Número de nos das raízes basais (BRWN) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 0.6134 0.3067 0.6419 0.0000*** 20.01 Genótipos 85 40.6076 0.47774 Erro 170 52.6366 0.30962 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% ANOVA de Número de raízes basais (BRN) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 6.71 3.355 2.24 0.0000*** 21.33Genótipos 85 622.71 7.326 Erro 170 832.29 4.8958 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe IX ANOVA de densidade das raízes laterais na raiz principal (TBD) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 8.54 2.27 0.0000*** 30.31Genótipos 85 2036.57 23.9596 0.094 Erro 170 2180.21 12.8247 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% ANOVA de ângulo médio das raízes (BRGA-M) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 256.6 129.3 6.388 0.0000*** 16.01Genótipos 85 1725.0 20.294 Erro 170 2079.6 12.232 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% ANOVA de Ângulo de raízes basais mínimo (BRGA min) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 119 59.5 6.41 0.0001** 73.19Genótipos 85 789 9.282 Erro 170 1235 7.2647 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. ** Significante 1% Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe X ANOVA de Ângulo de raízes basais máximo (BRGAmax) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 89.8 44.9 1.684 0.0000*** 12.88Genótipos 85 2265.8 26.6564 Erro 170 2096.5 12.3323 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% ANOVA de Classificação quanto a presença de nódulo numa escala de 1-9 (NS) Fonte de Variação GL SQ QM F P C.V Repetição 2 5.13 2.565 0.4162 0.0000*** 41.15 Genótipos 85 523.83 6.16265 Erro 170 475.87 2.79923 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% ANOVA de Classificação quanto a presença de doenças numa escala de 1-9 (DS) Fonte de Variação GL QS QM F P C.V Repetição 2 21.5 10.75 8.60 0.0000*** 43.93 Genótipos 85 225.677 2.65502 Erro 170 378.706 2.2276 Total 257 Os dados são média de 3 repetições e 86 genótipos. *** Significante 0.1% Variação fenotípica do sistema radicular de feijão Vulgar de origem Andino Autor: Eugénio da Piedade Edmundo Sitoe
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