Tese
Fenotipagem por imagem, estimativas de parâmetros genéticos e índices de seleção em alface biofortificada
Imaging phenotyping, estimates of genetic parameters and selection indexes in biofortified lettuce
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Autor
Peixoto, Joicy Vitória Miranda
Institución
Resumen
A tese de doutorado contém quatro capítulos. Esses são relacionados a técnica de fenotipagem por imagem e a aplicação de índices de seleção na cultura da alface. Developing biofortified foods is a constant objective of breeding programs.
However, the number of genotypes to be evaluated and the time and monetary cost in
determining leaf constituents represents an obstacle. An alternative is the use of image
phenotyping and statistical methods to achieve a greater amount of information. Image
phenotyping allows a quick, objective analysis of the entire experiment without
destructing samples. The main statistical methods to obtain relevant knowledge about
the germplasm analyzed include the estimation of genetic parameters, such as
heritability, the coefficient of genetic and environmental variation, correlation between
the characteristics analyzed, and trail analysis. Another method is the application of
non-parametric indices. This enables the simultaneous analysis of various information
and reveals the selection gain and the screening of promising genotypes for genetic
improvement. In this context, two experiments were carried out: one with 31 genotypes
of red lettuce (30 lines + cultivar Belíssima) and another one with 25 genotypes of green
lettuce (22 lines + three cultivars – Grand Rapids, UFU-Biofort and Uberlândia 10000);
all lettuce types were looseleaf. The experiment was carried out in 2018, at the
Experimental Vegetable Station at the Federal University of Uberlândia, Monte
Carmelo campus. The lettuce lines in both experiments came from the hybridization of
the cultivars Belíssima versus Uberlândia 10000 (rich in carotenoids). Hybridization
was followed by six successive self-foundations carried out between 2013 and 2017.
This study aimed to prove the genetic diversity of lettuce germplasm, to validate the use
of image phenotyping in the identification of carotenoid-rich genotypes, and to evaluate
the efficiency of selection indices to chose biofortified looseleaf lettuce strains with
favorable agronomic characteristics and good nutritional properties. The results
indicated that the germplasm bank analyzed had a wide genetic variability. Highperformance
phenotyping showed a high correlation with the traditional methodology to
determine carotenoids; it is an alternative to identify different genetic backgrounds in a
germplasm bank. These results can also help predict the nutritional values of the content
of carotenoids in lettuce leaves before commercialization. The Mulamba and Mock
index allowed the greatest selection gains for the characteristics analyzed in both
experiments; it selected the superior genotypes in carotenoid levels and agronomic
performance. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Tese (Doutorado) A obtenção de alimentos biofortificados é objetivo constante em programas de
melhoramento. No entanto a quantidade de genótipos a serem avaliados e os custos
temporal e monetário na determinação dos constituintes foliares representam um
entrave no processo. Uma alternativa é a utilização de fenotipagem por imagem e
métodos estatísticos que forneçam maior quantidade de informações ao melhorista. A
fenotipagem por imagem possibilita a análise de todo o experimento de forma rápida,
objetiva e sem destruição de amostras. Dentre os métodos estatísticos que permitem
obter conhecimento relevante do germoplasma analisado, destaca-se a estimativa de
parâmetros genéticos como a herdabilidade, o coeficiente de variação genética e
ambiental, correlação entre as características analisadas e análise de trilha. Outro
método é a aplicação de índices não paramétricos. Este possibilita a análise simultânea
de várias informações, o conhecimento do ganho de seleção e a triagem de genótipos
promissores ao melhoramento genético. Neste contexto, foram realizados dois
experimentos, sendo um com 31 genótipos de alface roxa (30 linhagens + cultivar
Belíssima) e o segundo com 25 genótipos de alface de coloração verde (22 linhagens +
três cultivares - cv. Grand Rapids, UFU-Biofort e Uberlândia 10000), todos do tipo
crespa. O experimento foi realizado em 2018 na Estação Experimental de Hortaliças da
Universidade Federal de Uberlândia, campus Monte Carmelo. As linhagens de alface de
ambos experimentos são provenientes da hibridação entre as cultivares Belíssima versus
Uberlândia 10000 (rica em carotenoides). A hibridação foi seguida de seis sucessivas
autofecundações realizadas entre 2013 e 2017. Objetivou-se, com este trabalho,
comprovar a diversidade genética no germoplasma de alface, validar o uso da
fenotipagem por imagem na identificação de genótipos ricos em carotenoides e avaliar a
eficiência de índices de seleção na escolha de linhagens de alface crespa biofortificada
com características agronômicas favoráveis aliadas a boas propriedades nutricionais. Os
resultados obtidos no trabalho permitiram concluir que o banco de germoplasma
analisado possui ampla variabilidade genética. A fenotipagem de alto desempenho
apresentou alta correlação em relação à metodologia tradicional de determinação de
carotenoides, sendo uma alternativa para identificar diferentes backgrounds genéticos
em um banco de germoplasma. Os resultados deste estudo podem ser utilizados para
predizer os valores nutricionais do conteúdo de carotenoides em folhas de alface antes
da comercialização. O índice de Mulamba e Mock permitiu os maiores ganhos de
seleção para as características analisadas em ambos experimentos, selecionando os
genótipos superiores em teores de carotenoides e desempenho agronômico.