1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Programa De Pós-Graduação em Agronomia TESE MELHORAMENTO GENÉTICO E BIOMETRIA APLICADA A PRODUTIVIDADE E BIOFORTIFICAÇÃO DE GRÃOS DE MILHO Ivan Ricardo Carvalho Pelotas, 2018 2 Ivan Ricardo Carvalho MELHORAMENTO GENÉTICO E BIOMETRIA APLICADA A PRODUTIVIDADE E BIOFORTIFICAÇÃO DE GRÃOS DE MILHO Tese apresentada ao programa de Pós- Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Ciências (área do conhecimento: Fitomelhoramento). Orientador: Dr. Luciano Carlos da Maia – FAEM/UFPel. Co-orientadores: Ph.D. Antonio Costa de Oliveira - FAEM/UFPel. Dr. Velci Queiróz de Souza – UNIPAMPA campus Dom Pedrito. Pelotas, 2018 3 4 Banca Examinadora: Dr. Luciano Carlos da Maia – FAEM/UFPel (Presidente) Dr. Willian Silva Barros - IFM/UFPel Dr. Mauricio Marini Kopp – EMBRAPA Dr.Ariano Martins De Magalhães Junior - EMBRAPA Dr. Viviane Kopp da Luz - FAEM/UFPel(Suplente) 5 Aos meus pais Rosalvo Toledo de Carvalho e Izaura Reolon por todos os ensinamentos compartilhados comigo. Dedico 6 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus pela vida repleta de saúde e paz. Aos meus pais Rosalvo Toledo de Carvalho e Izaura Reolon, e aos avós Lauro Kellerman Carvalho, Sônia Maria Toledo de Carvalho, Ivo Reolon e Inês Dambrós Reolon, pelo amor, confiança, conselhos e ensinamentos, tendo a convicção que as minhas conquistas são o reflexo do amor de vocês. Ao meu irmão Igor Ramon Carvalho, por muitas vezes acompanhar minhas atividades e compartilhar muitos dos meus sonhos. Em especial ao meu co-orientadorDr. Velci Queiróz de Souza pelo direcionamento e inspiração ética, moral e acadêmica, sendo grato por todos os ensinamentos e lições de vida. Hoje meus sentimentos não são apenas de um orientado, mas de um amigo fiel. Ao meu orientador Luciano Carlos da Maia e co-orientador Antonio Costa de Oliveira, pela dedicação em compartilhar seus ensinamentos com nós eternos aprendizes. Aos meus amigos Gustavo H. Demari, Vinícius J. Szareski, Alan J. Pelegrin, Maurício Ferrari, Maicon Nardino, Maurício H. Barbosa, Tiago C. da Rosa, Tamires S Martins, Nathan L. Santos, Giordano Conte, Diego Baretta e Adriel S. Uliana, pela amizade firmada nos momentos mais difíceis e que nosso companheirismo aumente ano após ano. Aos colegas do Centro de Genômica e Fitomelhoramento por todos os anos de trabalho e dedicação à pesquisa. A todos meus amigos, espalhados por muitas regiões desse imenso Brasil, que colaboraram de certo modo para a realização deste trabalho. Ao Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos da UFPel, em especial ao professor Dr. Fábio Clasen Chaves e a colega Jéssica Fernanda Hoffmann. Ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia da UFPel. Ao Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão da bolsa de estudos. A Universidade Federal de Pelotas e ao Centro de Genômica e Fitomelhoramento, pela estrutura disponível e ao ensino de qualidade. 7 A todos que contribuíram com meu crescimento pessoal e acadêmico, deixo meus sinceros agradecimentos, estando de coração aberto e braços estendidos àqueles que necessitarem ajuda durante sua caminhada. 8 “No sistema em que fui criado, o fio de bigode não é para enfeitar o beiço. E o trabalho é a base para o sucesso do amanhã” IRC 9 RESUMO CARVALHO, IVAN RICARDO. Melhoramento genético e biometria aplicada a produtividade e biofortificação de grãos do milho.2018.160f. Tese de Doutorado - Programa de Pós-Graduação em Agronomia – Fitomelhoramento. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas/RS. O melhoramento genético do milho é dinâmico e requer do melhorista uma compreensão multidisciplinar, capacidade de planejamento e execução de atividades voltadas ao âmbito agronômico, cruzamentos, seleções, aplicabilidade de modelos biométricos, obtenção de genótipos produtivos egrãos biofortificados. Os objetivos do presente trabalho foram: 1) Estimar os componentes de variância e parâmetros genéticos (REML), as correlações lineares fenotípicas, genéticas, de ambiente e canônicas para os caracteres de interesse agronômico em milho; 2) Identificar as associações lineares, de causa e efeito entre os caracteres e a estabilidade pelo método de Annicchiarico da proteína bruta dos grãos do milho cultivado em quatro diferentes ambientes; 3) Determinar as associações lineares, as estimativas dos parâmetros genéticos e a heterose de compostos bioativos e micronutrientes em híbridos intervarietais de milho; 4) Estimar a heterose, os componentes de variância e parâmetros genéticos mais relevantes, utilizar uma abordagem multivariada para definir perfis de herdabilidade com sentido restrito para os componentes do rendimento e nutricionais em progênies de meios-irmãos de milho;5) Estimar os componentes de variância e parâmetros genéticos (REML/BLUP) de um dialelo intervarietal, selecionar e predizer os melhores genótipos para os componentes de rendimento do milho. As principais conclusões obtidas foram: 1) evidenciou-se a maior contribuição da variação genética na interação genótipos x ambientes e herdabilidade com sentido amplo para o diâmetro da espiga, número de fileiras de grãos da espiga e diâmetro do sabugo; 2) o aumento da altura de planta, massa de mil grãos e do rendimento de grãos reduz o teor de proteína bruta no grão do milho; 3) a espessura e a coloração das sementes, fenóis totais, radical antioxidante ABTS e zinco são incrementados através dos efeitos da heterose intervarietal; 4) a herdabilidade com sentido restrito entre e dentro das progênies são superiores para o teor de manganês, glicina, prolina e triptofano nos grãos do milho; 5) os genitores paternos e a fração genética aditiva são determinantes ao índice relativo para o volume do grão, entretanto, a massa de 10 cem grãos e o rendimento de grãos são determinados pela capacidade específica de combinação intervarietal. Palavras-chave:Zea mays L.; produtividade e qualidade de grãos; linhagens endogâmicas; parâmetros genéticos; interação genótipos x ambientes; cruzamentos dialélicos e intervarietais.