Genetic diversity and seedling-stage drought tolerance of lowland rainfed rice (Oryza sativa L.) genotypes

Abstract

O arroz (Oryza sativa L.) é uma cultura importante em Moçambique, constituindo um alimento básico e um papel fundamental na segurança alimentar. Mas o stress hidrico limita à sua produção. Este estudo avaliou genótipos de arroz quanto à tolerância à seca, utilizando caracteres morfológicos e single nucleotide polymorphisms. Avaliou-se 40 genótipos na fase de plântula em estufa, usando um delineamento em blocos completos casualizados com parcelas subdivididas e três repetições. O stress hidrico progressivo foi imposta pela suspensão da irrigação entre 15 e 35 dias após a sementeira, e mediu-se caracteres de raiz e parte aérea. Realizou-se análise de variância, correlações, componentes principais, herdabilidade e o ganho genético. Houve reduções significativas no peso seco da raíz (52,8%), número de raízes (39,3%), número de raízes ≥5cm (37%), peso seco da parte aérea (51,6%), biomassa (51,5%), e comprimento da plântula (21,1%), indicando o efeito da seca no crescimento das plântulas. A razão raiz/parte aérea teve interação significativa água × genótipo. Os caracteres radiculares correlacionaram-se positivamente com os da parte aérea, sendo critérios para a seleção. O índice de resposta ao stress classificou 17,5% dos genótipos como tolerantes e 12,5% como sensíveis. Genótipos tolerantes; B1P15, Chupa, Mucabo, Mpulo, Nasoco, Nene e Mutanzania, são recursos valiosos para melhoramento de arroz visando a tolerância à seca. Avaliou-se diversidade genética e strutura populacional com 3473 SNPs, identificadas através da plataforma DArTseq™. Foi observada diversidade genética moderada, com médio informação polimórfica de 0,25, indicando um nível moderado de informatividade dos marcadores. A heterozigosidade esperada (uHe = 0,314) superou à observada (Ho = 0,125), reflectindo a autógama do arroz (FIS = 0,357). A elevada índice de dissimilaridade de Manhattan (0,70) indicou forte divergência genética no painel, e o seu potencial como progenitores geneticamente distintos para programas de melhoramento. Análise de admixture revelou quatro subpopulações e 20% de admixture, reflectindo fluxo génico, com diferenciação genética substancial (FST = 0,267), em concordância com análise de coordenadas principais e o neighbor- joining tree. Análise de variância molecular revelou variação significativa entre (32,90%) e dentro das subpopulações (67,10%). Estes resultados fornecem informações para o melhoramento, conservação e gestão dos recursos genéticos do arroz em Moçambique.