Associação entre isoenzimas e matéria seca em batata silvestre

Isoenzymes and dry matter content in wild potato

Resumos

Clones de batata silvestre (Solanum spp.) foram analisados quanto aos teores de matéria seca em tubérculos e isoenzimas de aspartato transaminase e isocitrato desidrogenase em folhas, com o objetivo de identificar associação entre estas características. Os resultados obtidos em uma amostra de 50 clones indicam grande variabilidade do teor de matéria seca. Clones de S. commersonii malmeanum apresentaram maior teor que os de S. commersonii commersonii, S. chacoense muelleri e de outros cuja espécie não foi identificada. Os padrões isoenzimáticos de folhas de 38 clones da amostra mostraram 15 variantes eletroforéticas de aspartato transaminase e sete de isocitrato desidrogenase. Comparações efetuadas através de tabelas de contingência 2 x 2, usando o teste de chi², com correção para continuidade, permitiram concluir que existe associação significativa entre o teor de matéria seca e as bandas de mobilidade relativa 1,00 de aspartato transaminase e de isocitrato desidrogenase.

Solanum; aspartato transaminase; isocitrato desidrogenase; melhoramento de plantas

Wild potato clones (Solanum spp.) were analysed for tuber dry matter content, leaf aspartate transaminase and leaf isocitrate dehydrogenase isoenzymes in order to identify association between these characteristics. The results indicate that there is great variability for dry matter content among 50 clones analysed. S. commersonii malmeanum clones had higher dry matter levels than S. commersonii commersonii, S. chacoense muelleri and the clones whose species were not identified. Fifteen aspartate transaminase and seven isocitrate dehydrogenase bands were observed in the gels of 38 clones. Tests of chi², using 2 x 2 contingency table, revealed a significant association between dry matter content and the bands of relative mobility 1.00 of both aspartate transaminase and isocitrate dehydrogenase isoenzymes.

Solanum; aspartate transaminase; isocitrate dehydrogenase; plant breeding

ASSOCIAÇÃO ENTRE ISOENZIMAS E MATÉRIA SECA EM BATATA SILVESTRE¹

BEATRIZ HELENA GOMES ROCHA², ELIANE AUGUSTIN³, JOÃO BAPTISTA DA SILVA⁴ e ARIONE DA SILVA PEREIRA⁵

RESUMO - Clones de batata silvestre (Solanum spp.) foram analisados quanto aos teores de matéria seca em tubérculos e isoenzimas de aspartato transaminase e isocitrato desidrogenase em folhas, com o objetivo de identificar associação entre estas características. Os resultados obtidos em uma amostra de 50 clones indicam grande variabilidade do teor de matéria seca. Clones de S. commersonii malmeanum apresentaram maior teor que os de S. commersonii commersonii, S. chacoense muelleri e de outros cuja espécie não foi identificada. Os padrões isoenzimáticos de folhas de 38 clones da amostra mostraram 15 variantes eletroforéticas de aspartato transaminase e sete de isocitrato desidrogenase. Comparações efetuadas através de tabelas de contingência 2 x 2, usando o teste de c², com correção para continuidade, permitiram concluir que existe associação significativa entre o teor de matéria seca e as bandas de mobilidade relativa 1,00 de aspartato transaminase e de isocitrato desidrogenase.

Termos para indexação: Solanum, aspartato transaminase, isocitrato desidrogenase, melhoramento de plantas.

ISOENZYMES AND DRY MATTER CONTENT IN WILD POTATO

ABSTRACT - Wild potato clones (Solanum spp.) were analysed for tuber dry matter content, leaf aspartate transaminase and leaf isocitrate dehydrogenase isoenzymes in order to identify association between these characteristics. The results indicate that there is great variability for dry matter content among 50 clones analysed. S. commersonii malmeanum clones had higher dry matter levels than S. commersonii commersonii, S. chacoense muelleri and the clones whose species were not identified. Fifteen aspartate transaminase and seven isocitrate dehydrogenase bands were observed in the gels of 38 clones. Tests of c², using 2 x 2 contingency table, revealed a significant association between dry matter content and the bands of relative mobility 1.00 of both aspartate transaminase and isocitrate dehydrogenase isoenzymes.

Index terms: Solanum, aspartate transaminase, isocitrate dehydrogenase, plant breeding.

INTRODUÇÃO

Não existem cultivares nacionais de batata apropriadas ao processamento industrial, nem tampouco cultivares estrangeiras adaptadas às condições de cultivo do Sul do Brasil (Costa & Pereira, 1996). Cultivares para processamento na forma de palitos devem conter teores de sólidos totais acima de 20%, pois ao absorver pouca quantidade de óleo durante a fritura, são mais econômicas e resultam em produtos processados de melhor qualidade (Almeida et al., 1983). Dessa forma, no melhoramento para o processamento industrial visando atingir teores mais elevados de matéria seca tem-se tentado utilizar espécies diplóides silvestres e primitivas (Mendoza, 1990). Espécies da série Commersoniana, originárias da Argentina, Bolívia, Brasil, Paraguai e Uruguai, juntamente com espécies das séries Demissa e Longipedicellata do México, são de especial interesse ao melhoramento, graças à superioridade dos teores de matéria seca com conteúdo de amido acima de 33,40% em Solanum chacoense e 27,7% em S. commersonii (Hawkes & Hjerting, 1969).

No melhoramento genético vegetal, as isoenzimas têm sido utilizadas com diferentes finalidades, como para avaliação de germoplasma, detecção de ligação gênica com caracteres mono e poligênicos, e seleção indireta de caracteres agronômicos (Soller & Plotkin-Hazan, 1977; Tanksley et al., 1981, 1982; Medina-Filho, 1983). Vários autores referem-se a polimorfismos enzimáticos em diferentes espécies de Solanum (Oliver & Martinez-Zapater, 1985; Douches et al., 1989; Douches & Ludlam, 1991).

O objetivo deste trabalho foi identificar a associação existente entre teores de matéria seca e as isoenzimas de aspartato transaminase e de isocitrato desidrogenase em folhas de tubérculos de batata silvestre.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram analisados, em 1996, nos laboratórios de Fisiologia Vegetal e de Eletroforese da Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, teores de matéria seca e padrões isoenzimáticos de aspartato transaminase e isocitrato desidrogenase de, respectivamente, 50 e 38 clones de batata silvestre das subespécies S. commersonii malmeanum, S. commersonii commersonii, S. chacoense muelleri e Solanum spp. não identificadas, coletadas de 1986 a 1990, no Rio Grande do Sul e Santa Catarina (Tabela 1), e mantidos no banco de germoplasma de hortaliças dessa unidade.

A análise da matéria seca foi realizada com amostras de 2 a 5 g de tubérculos. Estes foram colocados em estufa, com circulação de ar à temperatura de, aproximadamente, 60°C, onde permaneceram 13 a 14 dias, quando atingiram peso constante. O delineamento experimental usado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições. Após a análise da variância, utilizou-se o teste de Duncan para comparação das médias.

Na análise de isoenzimas foi utilizada eletroforese horizontal em gel de poliacrilamida nas concentrações de 6% e 5%. Para aspartato transaminase, utilizou-se a solução-tampão de Scandalios (1969) e o sistema de coloração de Ayala et al. (1972). Para a isocitrato desidrogenase, utilizaram-se os tampões de Nichols & Ruddle (1973) modificado (pH 6,5) e de Shields et al. (1983), e o sistema de coloração de Vallejos (1983).

Nas análises de aspartato transaminase, foram maceradas amostras de 10 mg, coletadas na terceira ou quarta folha, antes da floração das plantas. Nas análises de isocitrato desidrogenase, 10 mg de amostras, coletadas na quinta ou sexta folha de plantas em plena floração, foram maceradas em 0,01 mL de tampão citrato-histidina pH 6,5, acrescido de 0,15% de 2-mercaptoetanol.

Amostras do clone 186 foram usadas como controle. A mobilidade relativa de cada banda foi calculada em relação a uma banda de referência deste clone, à qual foi atribuído valor relativo igual a 1.

As associações entre clones com maiores ou menores teores de matéria seca e isoenzimas foram avaliadas a partir de tabelas de contingência 2 x 2, por meio do teste de c², com correção para continuidade (Yates), para os níveis de probabilidade de 5% e 1%.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A análise da variância do conteúdo de matéria seca dos 50 clones silvestres mostrou que as diferenças entre os genótipos foram altamente significativas (Tabela 1). Os teores médios obtidos, com variação entre 40,08% e 24,05% (Tabela 2), são considerados altos, quando comparados com outros citados na literatura. Akeley et al. (1968) verificaram que o teor de sólidos totais da cultivar Lenape, em diferentes locais, foi de, aproximadamente, 22,9%, enquanto e 18,4%, respectivamente. Dois híbridos de S. tuberosum x S. stoloniferum, contendo altos teores de sólidos (23% e 26,9%) foram comparados, por Pope et al. (1971), com as cultivares comerciais Russet Burbank (22,9%), usadas como controle para flocos de batata e fritas à francesa, e Kennebec (20,1%), como padrão para "chips". Os produtos destes materiais geralmente apresentaram melhor cor e rendimento do que as cultivadas. Em cinco cultivares de batatas americanas, foram encontrados valores que oscilaram entre 18% e 21,5% (Gould, 1988). Alto teor de matéria seca (22,9%) foi observado na cultivar nacional Catucha (Silva et al., 1996), que possui uma espécie silvestre em sua genealogia.

A análise da variância e comparações entre as médias da porcentagem de matéria seca, por espécies, indicaram diferenças significativas (Tabelas 3 e 4). A maior média foi obtida em clones da subespécie S. commersonii malmeanum (34,62%), que diferiu estatisticamente das observadas em S. commersonii commersonii (31,29%), e nos clones não-identificados (30,73%), a 5%.

Quinze bandas anódicas, com mobilidades relativas de 1,02, 1,00, 0,96, 0,92, 0,90, 0,86, 0,80, 0,77, 0,74, 0,71, 0,68, 0,65, 0,61, 0,57 e 0,51 permitiram a diferenciação de 12 padrões isoenzimáticos de aspartato transaminase, com variação de uma a cinco bandas por padrão (Fig. 1). Segundo Gottlieb (1982), geralmente, três ou quatro isoenzimas estão associadas a essas bandas anódicas de aspartato transaminase.

Dez padrões eletroforéticos foram observados para isocitrato desidrogenase, através de sete bandas anódicas e polimórficas, de mobilidades relativas de 1,08, 1,00, 0,97, 0,94, 0,92, 0,87 e 0,74, variando de uma a três por padrão (Fig. 2). Waara et al. (1989), por meio de eletroforese horizontal em gel de amido, detectaram o mesmo número de bandas nas isoenzimas anódicas de isocitrato desidrogenase em folhas de híbridos somáticos e parentais de S. tuberosum.

Os clones foram classificados em dois grupos, de acordo com maiores ou menores teores de matéria seca, utilizando-se, inicialmente, o critério de separá-los em função da mediana (32,00) dos dados do experimento. Posteriormente, verificou-se que alguns valores próximos à mediana não diferiam entre si (teste de Duncan, a = 0,05). Estabeleceu-se, então, uma faixa de valores mais discriminatória dos dois grupos, ou seja, valores iguais ou maiores de 32,43, em relação aos clones que apresentaram maiores teores, e os iguais ou menores que 31,56, em relação aos que continham menores teores de matéria seca. As médias de 32,43 e 31,56 diferem entre si e se encontram eqüidistantes da mediana calculada.

A associação dos grupos de clones com a banda de mobilidade relativa 1,00 de aspartato transaminase apresentou um valor de c² = 14,6, altamente significativo (c²_0,05;1 = 3,84; c²_0,01;1 = 6,64) (Tabela 5). No caso da associação dos clones com a banda de mobilidade 1,00 de isocitrato desidrogenase, o valor obtido foi c² = 7,7, também altamente significativo (Tabela 6).

CONCLUSÃO

Existe associação significativa entre o teor de matéria seca e as bandas de mobilidade relativa 1,00 de aspartato transaminase e de isocitrato desidrogenase; esses resultados possibilitam importantes seleções precoces de clones de batata com alto teor de matéria seca para utilização em futuros trabalhos de melhoramento.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pela concessão de bolsas; ao pesquisador Delorge Mota da Costa, responsável pela coleta e manutenção dos clones de batata silvestre, pelo fornecimento de folhas e tubérculos para análise; a Ema Gladis Schultz Corrêa e Claiton Amaral Kuhn, pelo apoio técnico.

Referências bibliográficas

• AKELEY, R.V.; MILLS, W.R.; CUNNINGHAM, C.E.; WATTS, J. Lenape: a new potato variety high in solids and chipping quality. American Potato Journal, Orono, v.45, n.4, p.142-145, 1968.
• ALMEIDA, L.A.S.B. de; GASPARINO FILHO, J.; PASCHOALINO, J.E.; BENBERNHARDT, L.W.; CANTO, W.L. do. Batata pré-frita e hortaliças congeladas: economia e industrializaçăo. Săo Paulo : Instituto de Tecnologia de Alimentos, 1983. 90p. (ITAL. Estudos Econômicos. Alimentos Processados, 18).
• AYALA, F.J.; POWELL, J.R.; TRACEY, M.L.; MOURĂO, C.A.; PÉREZ-SALAS, S. Enzyme variability in the Drosophila willistoni group. IV. Genic variation in natural populations of Drosophila willistoni Genetics, Bethesda, v.70, p.113-139, 1972.
• COSTA, D.M.; PEREIRA, A. da S. Criaçăo de cultivares de batata (Solanum tuberosum L.) para mesa e processamento. In: REUNIĂO ANUAL DE PESQUISA COM BATATA EM SANTA CATARINA E NO RIO GRANDE DO SUL, 2., 1995, Araranguá. Relatórios Pelotas : Embrapa-CPACT, 1996. p.8-10.
• DOUCHES, D.S.; LUDLAM, K. Electrophoretic characterization of North American potato cultivars. American Potato Journal, Orono, v.68, p.767-780, 1991.
• DOUCHES, D.; SCHROETER, B.; LUDLAM, K.; HICKS, K. Allelic diversity among the Solanum species, sect Petota. American Potato Journal, Orono, v.66, n.8, p.517, 1989.
• GOTTLIEB, L.D. Conservation and duplication of isozymes in plants. Science, Washington, v.216, p.373-380, 1982.
• GOULD, W.A. Quality of potatoes for chip manufacture. In: SYMPOSIUM ON POTATO QUALITY INDUSTRY NEEDS FOR GROWTH, 1988, Fort Collins. Proceedings Fort Collins : The Potato Association of America, 1988. p.10-20.
• HAWKES, J.G.; HJERTING, J.P. The potatoes of Argentina, Brasil, Paraguai and Uruguay Oxford : Claredon, 1969. 525p.
• MEDINA-FILHO, H.P. Eletroforese em gel de amido: aplicaçőes em genética e melhoramento de plantas. Campinas : Instituto Agronômico, 1983. 15p. (IAC. Circular, 121).
• MENDOZA, H.A. Mejoramiento poblacional: una estrategia para la utilización del germoplasma de papa cultivada primitiva y especies silvestres. In: HIDALGO, O.A.; RINCÓN, H.R. (Ed.). Avances en el mejoramiento genético de la papa en los países del cono sur Lima : Centro Internacional de la Papa, 1990. p.47-62.
• NICHOLS, E.A.; RUDDLE, F.H. Review of enzyme polymorphism, linkage and electrophoretic conditions for mouse and somatic all hybrids in starch gels. Journal of Histochemistry and Cytochemistry , Seattle, v.21, n.12, p.1066-1081, 1973.
• OLIVER, J.L.; MARTINEZ-ZAPATER, J.M. A genetic classification of potato cultivars based on allozyme patterns. Theoretical and Applied Genetics, Berlin, v.69, p.305-311, 1985.
• POPE, L.R.; BEDFORD, C.L.; THOMPSON, N.R. Processing characteristics of Solanum tuberosum S. stoloniferum hybrids. American Potato Journal, Orono, v.48, p.403-409, 1971.
• SCANDALIOS, J.G. Genetic control of multiple molecular forms of enzymes in plants: a review. Biochemical Genetics, New York, v.3, p.37-79, 1969.
• SHIELDS, C.R.; ORTON, T.J.; STUBER, C.W. An outline of general resource needs and procedures for the electrophoretic separation of active enzymes from plant tissue. In: TANKSLEY, S.D.; ORTON, T.J. (Ed.). Isozymes in plant genetics and breeding Amsterdam : Elsevier, 1983. part A, p.443-468.
• SILVA, A.C.F. da; SOUZA, Z.S.; MÜLLER, J.V.; VIZZOTTO, V.J.; REBELO, J.A.; ZANINI NETO, J.A.; COSTA, D.M. da; BERTOCINI, O. EPAGRI 361 - Catucha: nova cultivar de batata, especial para fritar. Horticultura Brasileira, Brasília, v.14, n.1, p.61-62, 1996.
• SOLLER, M.; PLOTKIN-HAZAN, J. The use of marker alleles for the introgression of linked quantitative alleles. Theoretical and Applied Genetics, Berlin, v.51, p.133-137, 1977.
• TANKSLEY, S.D.; MEDINA-FILHO, H.; RICK, C.M. The effect of isozyme selection on metric characters in an interspecific backcross of tomato: basis of an early screening procedure. Theoretical and Applied Genetics, Berlin, v.60, p.291-296, 1981.
• TANKSLEY, S.D.; MEDINA-FILHO, H.; RICK, C.M. Use of naturally occurring enzyme variation to detect and map genes controlling quantitative traits in an interspecific backcross of tomato. Heredity, Oxford, v.49, n.1, p.11-25, 1982.
• VALLEJOS, C.E. Enzyme activity staining. In: TANKSLEY, S.D.; ORTON, T.J. (Ed.). Isozymes in plant genetics and breeding Amsterdam : Elsevier, 1983. Part A, p.469-515.
• WAARA, S.; TEGELSTRÖM, H.; WALLIM, A.; ERICKSSON, T. Somatic hybridization between anther derived dihaploid clones of potato (Solanum tuberosum L.) and the identification of hybrid plant by isozyme analysis. Theoretical and Applied Genetics, Berlin, v.77, p.49-56, 1989.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  15 Mar 2001
• Data do Fascículo
  Dez 2000

Histórico

• Aceito
  09 Fev 2000