Composição de subunidades de gluteninas de alto peso molecular (HMW) em trigos portadores do caráter "stay-green"

High molecular weight glutenin (HMW) subunits in stay-green trait in wheats

ARTIGOS CIENTÍFICOS

FITOTECNIA

Composição de subunidades de gluteninas de alto peso molecular (HMW) em trigos portadores do caráter “stay-green”

High molecular weight glutenin (HMW) subunits in stay-green trait in wheats

Simone Alves Silva^I; Fernando Irajá Félix de Carvalho^II,1; Jorge Luís Nedel^II; Noeli Júlia Schüssler de Vasconcellos^III; Pedro Jacinto Cruz^IV; Daniel Simioni^V; José Antonio Gonzalez da Silva^V

^IEngenheiro Agrônomo, Doutor, Bolsista Recém-Doutor da FAPERGS. Departamento de Fitotecnia. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel da Universidade Federal de Pelotas (FAEM/UFPel). Rua Tiradentes, 3022/202, Centro, 96010-160, Pelotas, RS. E-mail: [e-mail]

^IIEngenheiro Agrônomo, PhD, Professor do Departamento de Fitotecnia, UFPel. Pesquisador do CNPq. CP. 354, 96001-970, Capão do Leão, RS. E-mail: [e-mail]

^IIIBiólogo, MSc. Doutoranda em Produção Vegetal, Universidade Federal de Santa Maria. 97105-900, Santa Maria, RS

^IVEngenheiro Agrônomo, Doutor em Genética e Biologia Molecular, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Professor de Genética da Universidade Federal da Bahia

^VAluno do Curso de Graduação em Agronomia, UFPel. Bolsista de I.C./CNPq

RESUMO

O trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento do caráter “stay-green” em plantas de trigo quanto à qualidade de panificação, através da análise dos padrões eletroforéticos em condições dissociantes (SDS-PAGE), e avaliar a correlação fenotípica de Pearson entre os caracteres adaptativos, como data de florescimento e estatura de plantas, coloração (“stay-green”) e escores protéicos. O experimento foi conduzido em condições de campo e laboratório nos anos de 1999 e 2000. O caráter “stay-green” expresso nos genótipos avaliados apresentou-se altamente correlacionado com escores protéicos obtidos através da análise eletroforética das subunidades de gluteninas de alto peso molecular, podendo ser sugerido como parâmetro para selecionar plantas superiores em gluteninas e consequentemente com maior qualidade de panificação.

Palavras-chave:Triticum aestivum L., proteína, estatura de planta, data de florescimento.

ABSTRACT

The objective of this work was evaluate stay-green trait behavior in wheat plants as bread-making quality through eletrophoretic standars of this proteins and phenotypic Pearson correlation among adaptatives caracters as head-date and plant stature, coloration (stay-green) and proteic scores. The experiment was driven in field conditions and laboratory in the years of 1999 and 2000. The trait stay-green expressed in the appraised genotypes showed high correlation with the proteic scores obtained through the eletrophoretic analysis of this subunits could be suggested as parameter to select superior plants for glutenins and consequently with larger bread-making quality.

Key words:Triticum aestivum L., protein, plant stature, head-date.

INTRODUÇÃO

O trigo é o único cereal cuja farinha possui propriedade do glúten, apresentando maior aptidão para panificação (MANDARINO, 1993). O glúten possui as frações hidratadas de gliadinas que conferem a extensibilidade e, de gluteninas e resíduo protéico que conferem a elasticidade à massa, sendo, portanto, responsável pela estrutura do pão, formando uma rede elástica e contínua que retém o gás carbônico liberado durante o processo de fermentação da massa pelas leveduras, possibilitando, assim, sua expansão. Quanto à formação da rede do glúten, normalmente atribui às gluteninas a formação das malhas, cujas fibras retêm as gliadinas.

Como evidenciado por MANDARINO (1993), os teores de gluteninas e gliadinas são fatores importantes para a qualidade de panificação do trigo e a relação de proporção entre essas proteínas determina as diferentes características do glúten dos diversos tipos de trigo. Para PORCEDDU (1990), um elevado conteúdo de proteínas não é, por si só, indicativo de boa qualidade, visto que a qualidade de panificação além de ser resultante do somatório de vários fatores, parece depender da composição e da interação das principais proteínas de glúten (gluteninas e gliadinas). Assim, para uma qualidade ser representativa, segundo VASCONCELLOS (1999), deve haver combinação ideal entre quantidade e qualidade de proteínas presentes no trigo.

O caráter “stay-green”, responsável pelo aumento no período de permanência dos colmos e folhas verdes, até o enchimento total dos grãos, tem demonstrado ser promissor em atribuir qualidade ao trigo, principalmente em relação a resistência a moléstias (WALULU et al., 1994), maior capacidade de acumular matéria seca, devido ao aumento na produção de fotoassimilados (GENTINETTA et al., 1986); além disso, poderá proporcionar maior tolerância ao acamamento (CUKADAR-OLMEDO & MILLER, 1997) respondendo positivamente a uma maior aplicação de nitrogênio, garantindo um maior enchimento dos grãos com amido e ainda produzir uma maior quantidade de proteína.

O genoma D, proveniente da espécie Ae. Squarrosa L., foi incorporado aos trigos tetraplóides (AABB) através de hibridações naturais e, quando seguido de poliploidia, produz o trigo hexaplóide (AABBDD), como o caso de Triticum aestivum L (2n=6x=42). Assim, a inclusão do genoma D proporcionou ao trigo condições de produzir farinha com capacidade de elasticidade para o crescimento e desenvolvimento no fabrico de pães, podendo ser este o grande responsável pela farinha de qualidade para panificação. Desta forma, a melhor qualidade para panificação pode ter uma relação direta com a presença de proteína de alto peso molecular, principalmente as gluteninas.

Assim, plantas de trigo “stay-green” que permanecem com colmos e folhas verdes, por um período mais prolongado durante o enchimento do grão, poderão garantir uma maior quantidade de fotoassimilados com reflexos direto na freqüência de proteína de alto peso molecular. Desta forma, o trabalho teve como objetivo avaliar a composição das linhagens providas do caráter “stay-green” e de comportamento de maturação sincronizada, quanto à qualidade de panificação, através da análise dos padrões eletroforéticos de subunidades de gluteninas de alto peso molecular, e avaliar a correlação fenotípica de Pearson entre os caracteres supracitados e também os caracteres adaptativos, como data de florescimento e estatura de plantas.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em condições de campo da unidade de Mapeamento no Centro Agropecuário da Palma do setor de Fitomelhoramento no ano agrícola 1999 e no Laboratório de Biossementes, no ano de 2000, ambos setores pertencentes à Faculdade de Agronomia “Eliseu Maciel” da Universidade Federal de Pelotas/UFPel. Foram realizadas análises de seis genótipos, sendo três portadores do caráter “stay-green” (TB438, TB245 e TB445), um de comportamento intermediário, tendendo para maturação sincronizada (TB413) e dois de maturação sincronizada (TB429 e TB188). Como padrões de alta e baixa qualidade de panificação foram incluídos as cultivares CEP 24 e BR 23, respectivamente. Também foram empregadas amostras com três repetições, de cada genótipo e cultivares padrão.

As subunidades protéicas foram determinadas em condições de laboratório, utilizando a técnica de eletroforese em gel de poliacrilamida na presença de dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE), conforme protocolo proposto por PAYNE et al.,(1980). As bandas foram marcadas nas devidas posições através de coloração em solução corante a base de “Coomasie blue R”, ácido tricloroacético 10% e água destilada e colocada em solução fixadora à base de etanol, ácido tricloroacético, ácido sulfúrico, hidróxido de potássio e “Coomasie blue G” de acordo com PAYNE et al. (1979).

A leitura das bandas representativas das gluteninas de alto peso molecular expressas no gel foi realizada pela comparação com as bandas das cultivares padrão e auxílio dos padrões previamente determinados para a maioria dos alelos conhecidos. Os escores foram estabelecidos através da soma de valores atribuídos às diferentes composições de subunidades de gluteninas de alto peso molecular para cada genoma (A, B e D), presente no trigo hexaplóide. Para avaliação dos caracteres “stay-green” (coloração), data de florescimento e estatura de planta, foi instalado um experimento em condições de campo. Para comparar os tratamentos, foi utilizado o delineamento inteiramente casualizados, com três repetições. As parcelas apresentaram espaçamento de 0,40m entre fileiras de plantas com dois metros de comprimento e Triticum aestivumm entre plantas dentro da fileira, com, no máximo, 10 plantas por fileira.

Para avaliação do caráter “stay-green” (coloração), foi empregada a técnica desenvolvida por SILVA (1999). O caráter data de florescimento foi determinado em dias, da emergência até a planta apresentar 50% da inflorescência fora da folha bandeira. Para o caráter estatura de planta, foi aferido em aproximadamente 21 dias após à antese, em centímetro, da superfície do solo até o ápice da inflorescência, excluindo as aristas.

Os dados foram analisados pelo teste de F e as médias de tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. As relações entre os caracteres estudados foram estimadas através do coeficiente de correlação de Pearson e a hipótese de que o coeficiente de correlação é igual a zero foi avaliada pela estatística t a 5% de probabilidade.

As notas referentes ao caráter “stay-green” foram transformadas pela raiz quadrada antes da realização da análise de variância. Entretanto, na tabela 2 os valores foram apresentados com dados originais.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As subunidades de glutenina de alto peso molecular encontrada para os seis genótipos e as cultivares padrões estão apresentadas na Tabela 1. O escore total de cada genótipo, composto pela soma dos escores individuais de cada subunidades (BLACKMAN & PAYNE, 1987), foram atribuídos os seguintes valores para o loco 1 A: 2* = 3 e N (nula) = 1; para o loco 1 B: 7+9 = 2, 13+16 = 3 e 17+18 = 3; para o loco 1 D: 5+10 = 4, 2+12 = 2 e 4+12=1.

A formação das bandas distintas nos genomas A, B e D (Tabela 1) possibilitou detectar o comportamento dos genótipos em relação à composição de subunidades destas proteínas para cada genoma. Os genótipos com presença do caráter “stay-green” (TB438 e TB445) apresentaram bandas similares às expressadas pela cultivar padrão de alta qualidade e com comportamento de maturação sincronizada (CEP 24) com escore 9 e TB245 com escore 10, acima da cultivar padrão. O genótipo TB 413, de comportamento intermediário tendendo para o sincronizado, revelou um escore 7. Dois dos genótipos sincronizados (TB429 e TB188) assumiram baixos escores, 5 e 6, respectivamente, igualando a cultivar padrão para baixa qualidade, a BR23, com escore de 6, para o caráter subunidades de gluteninas de alto peso molecular (HMW). Desta forma, pelos padrões eletroforéticos, foi possível detectar uma alta associação entre o caráter “stay-green” e qualidade de panificação. Esta evidência tem por base a expressão das bandas dos três genótipos portadores do caráter, no gel avaliado.

Os genótipos de trigo para os caracteres estatura de planta, data de florescimento e coloração (Tabela 2) apresentaram diferenças significativas em nível de 5% de probabilidade pelo teste F. As médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, para todos os caracteres testados, mostraram diferenças significativas, evidenciando grupos distintos, conforme os dados incluídos na Tabela 2. Os grupos formados pela mesma letra são similares, assim foi possível verificar que os genótipos TB 438 e TB 445 apresentaram data para o florescimento mais tardio, diferindo dos demais. Os genótipos TB 245, TB 445, TB 413 e TB 188 apresentaram estaturas mais elevada, ficando no mesmo grupo, e os genótipos TB 438 e TB 429 ficaram no grupo de estatura reduzida. Quanto à coloração, os genótipos TB 429 e TB 188 ficaram dentro do grupo de notas maiores.

Além da presença de elevados valores de proteínas de alto peso molecular, genótipos portadores do caráter “stay-green” tem apresentado adequados atributos em relação à estatura de plantas, não superior a 80cm e nem inferior a 60cm. Este caráter é importante porque a estatura demasiadamente baixa ou alta é inadequada para cereais como o trigo; plantas muito baixas dificultam o manuseio em colheita de grãos e diminuem a capacidade competitiva com plantas invasoras e, em contra partida, estatura muito elevada favorece o acamamento, visto que, segundo CRUZ et al. (2001), plantas de estatura elevada tem apresentado alta correlação com sensibilidade ao acamamento, comprometendo o rendimento de grãos. Entretanto, para o caráter data de florescimento ocorreu um prolongamento em dias, quando comparada com as três linhagens de comportamento de maturação sincronizada, embora não ultrapassando a 106 dias para o florescimento, o que evidenciou um menor ciclo do que a cultivar padrão de alta qualidade de panificação. Isto sugere a necessidade de direcionar mais atenção em melhoramento destas linhagens, selecionando para o florescimento mais precoce, sem comprometer o período prolongado de plantas “stay-green” que compreende o estádio de antese ao enchimento total de grãos.

As correlações observadas na Tabela 3 foram obtidas envolvendo todas as combinações possíveis entre os quatros caracteres avaliados. O caráter estatura de plantas não apresentou correlação significativa com florescimento (0,06) e esta evidenciou um valor negativo (-0,45) com o caráter coloração. O caráter data de florescimento também revelou correlação negativa com o caráter coloração (-0.30). Entretanto, como já mencionado, os valores encontrados tanto para estatura quanto para o florescimento, não foram superiores às cultivares padrão para baixo e alto padrão protéico, respectivamente para BR 23 e CEP 24. A elevada correlação verificada entre os escores protéicos e a coloração na maturação do trigo (-0,87) foi promissora. O valor negativo permite dizer que plantas com notas visuais atribuído mais próximo a 1, ou seja, plantas “stay-green”, estão altamente correlacionado (87%) com valores elevados para escores protéicos. Dessa forma, é possível afirmar que o caráter poderá ser forte indicativo de seleção para escolha de plantas com presença de proteína de alto peso molecular, sem comprometer caracteres importantes como data de florescimento e estatura de plantas.

CONCLUSÃO

O caráter “stay-green” expresso nos genótipos avaliados apresenta-se altamente correlacionado com escores protéicos obtidos através da análise eletroforética das subunidades de gluteninas de alto peso molecular, podendo ser sugerido como parâmetro para selecionar plantas superiores em gluteninas e conseqüentemente com maior qualidade de panificação.

Recebido para publicação 06.08.02

Aprovado em 09.07.03

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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Jul 2004
• Data do Fascículo
  Jun 2004

Histórico

• Aceito
  09 Jul 2003
• Recebido
  06 Ago 2002