Universidade Federal do Piauí

Caracterização cariotípica de acessos de pimentas (Capsicum sp.)

Willame Rodrigues do Nascimento Sousa

Dissertação apresentada à Universidade Federal do Piauí como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento, para a obtenção do título de “Mestre”.

Teresina 2012

Willame Rodrigues do Nascimento Sousa Licenciado em Ciências Biológicas

Caracterização cariotípica de acessos de pimentas (Capsicum sp.)

Orientadora: Profa. Dra. ANA PAULA PERON

Co-orientadora:

Profa. Dra. ÂNGELA CELIS DE ALMEIDA LOPES

Dissertação apresentada à Universidade Federal do Piauí como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento, para a obtenção do título de “Mestre”.

Teresina 2012

FICHA CATALOGRÁFICA

Serviço de Processamento Técnico da Universidade Federal do Piauí

Biblioteca Comunitária Jornalista Carlos Castello Branco

S725c Sousa, Willame Rodrigues do Nascimento.

Caracterização cariotípica de acessos de pimentas (Capsicum sp.) [manuscrito] / Willame Rodrigues do Nascimento Sousa. – 2012.

45 f.

Cópia de computador (printout).

Dissertação (Mestrado) – Programa de Mestrado em Genética e Melhoramento.

“Orientadora: Profa. Dra Ana Paula Peron”

Caracterização cariotípica de acessos de pimentas (Capsicum sp.)

Willame Rodrigues do Nascimento Sousa

Licenciado em Ciências Biológicas

Aprovada em ___/___/2012

Comissão julgadora:

______________________________________________________

Prof. Dr. Reginaldo de Carvalho – UFRPE ______________________________________________________

Prof. Dr. Sérgio Emílio dos Santos Valente - CCN/UFPI

______________________________________________________ Profa. Dra. Ângela Celis de Almeida Lopes – CCN/UFPI

(Co-orientadora)

______________________________________________________ Profa. Dra. Ana Paula Peron - CSHN/UFPI

(Orientadora)

Aos meus queridos pais, Alípio e Nazaré, pelo exemplo de vida e por serem os melhores pais que eu poderia ter; aos meus irmãos: Socorro e Washington, por todo apoio, carinho, atenção e união; à minha querida companheira e esposa Sandra e aos filhos da minha vida: Ismael, Daniel e Davi.

Dedico.

AGRADECIMENTOS

Quero agradecer, em primeiro lugar, a DEUS, pela força e coragem durante toda

esta caminhada;

À Secretaria de Educação do Estado do Piauí, pela liberação no período da

execução do mestrado;

À Universidade Federal do Piauí e, aos professores do programa pelas sugestões e

ensinamentos e, à Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Genética e

Melhoramento pela oportunidade de realização do curso;

À professora Drª Ana Paula Peron, pela dedicação, orientação, sugestões e críticas

que contribuíram não só para a realização deste trabalho, mas para meu

enriquecimento profissional e pessoal;

À Profª Drª Ângela Celis de Almeida Lopes, pela co-orientação neste estudo e pelo

fornecimento das sementes para a continuação deste trabalho;

À Profª Drª Francilene Leonel Campos, pela orientação na escolha do meu tema ao

me apresentar ao fabuloso mundo dos cromossomos, confiança, incentivo e apoio

em todas as oportunidades e pela valiosa amizade;

À Profª Drª Regina Lucia Ferreira Gomes, Coordenadora do Programa de

Capacitação a Docência (PROCAD/CAPES), pelo auxílio na estadia em Recife-PE;

Ao Prof. Dr. Reginaldo de Carvalho pela amizade, respeito e confiança construída ao

longo dos anos, e pela contribuição no meu crescimento profissional no curto

período em que estive sob a sua orientação no Laboratório de Genética Bioquímica

e Seqüenciamento de DNA (UFRPE). Meus sinceros agradecimentos;

Ao pesquisador e Prof. Dr. Francisco Rodrigues Freire Filho, pelo seu apoio,

conselho, incentivo e inspiração no amadurecimento dos meus conhecimentos,

conceitos que me levaram à execução e conclusão desse estudo, pela amizade que

se construiu além dos espaços da Universidade e por acreditar em mim;

Aos meus amigos do lado esquerdo do peito da 1ª turma de 2009 (a gente nunca

esquece) Verônica Brito, Mara Danielle, Isis Gomes, Claudia Oliveira, Michelly

Ferreira, Leane Fialho, Jeane Moura, Leonardo Castelo Branco e Sammya Vanessa,

pela amizade, coleguismo, paciência e incentivo em muitos momentos. Foi um

grande prazer em conhecê-los e tê-los como amigos;

Agradeço especialmente à minha grande amiga e irmã, Jeane Moura, que dispensa

comentários, pela confiança e amizade conquistada ao longo do curso;

Aos amigos da 2ª turma, Hendrie Ferreira Nunes, José Ribamar de Assunção Filho e

Éllida de Aguiar Silvestre, pessoas verdadeiras e de caráter irretocável. Minha

sincera admiração a vocês;

Aos amigos da 3ª Turma, Jaqueline Luz, Rosana Mendes, Camila Campêlo, João

Paulo Gomes, Kátia Carvalho, Kaline Gonzalez, Mariane de Moraes, pelo

companheirismo e boas risadas e pelas contribuições ao longo desta jornada;

Agradeço também à minha esposa, Sandra, que de forma especial e carinhosa me

deu força e coragem, me apoiando nos momentos de dificuldades, quero agradecer

também aos meus filhos, Ismael, Daniel e Davi, que embora não tivessem

conhecimento disto, mas iluminaram de maneira especial os meus pensamentos,

levando-me a buscar mais conhecimentos;

E não deixando de agradecer de forma afável e grandiosa aos meus pais, Alípio e

Nazaré, pelo companheirismo, carinho e pelo cuidado, possibilitando um caminhar

mais suave e menos tortuoso nesta estrada da vida, a quem eu rogo todas as noites

a minha existência;

Aos membros desta banca, desde já pela disposição em ler este trabalho e pelas

críticas que contribuirão nas publicações.

EPÍGRAFE

A glória não está em ficar em pé.

Esta em você se levantar a cada vez que você cair.

Quem espera que a vida

Seja feita de ilusão

Pode até ficar maluco

Ou morrer na solidão.

É preciso ter cuidado

Pra mais tarde não sofrer.

É preciso saber viver.

Toda pedra no caminho

Você pode retirar,

Numa flor que tem espinhos

Você pode se arranhar.

Se o bem e o mal existem

Você pode escolher.

É preciso saber viver.

(Roberto Carlos e Erasmo Carlos)

SUMÁRIO

RESUMO ................................................................................................................ VIII

ABSTRACT .............................................................................................................. IX

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 10

2. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................... 11

2.1. Descrição botânica das espécies C. annuum, C. frutescens, C. chinense e C. baccatum ............................................................................................................ 11

2.2. Importância econômica das espécies C. annuum, C. frutescens, C. chinense e

C. baccatum ............................................................................................................. 15

2.3. Conservação e Diversidade genética das espécies C. annuum, C. frutescens,

C. chinense e C. baccatum ...................................................................................... 17

2.4. Citogenética de Capsicum sp. ........................................................................... 20

Referências .............................................................................................................. 24

3. CARACTERIZAÇÃO CARIOTÍPICA DE ACESSOS DE PIMENTAS

(Capsicum sp.)

Resumo .................................................................................................................... 30

Abstract .................................................................................................................... 31

3.1. Introdução ......................................................................................................... 32

3.2. Material e Métodos ............................................................................................ 34

3.2.1. Material genético ............................................................................................ 34

3.2.2. Avaliação citogenética .................................................................................... 34

3.2.3. Análise cariotípica .......................................................................................... 35

3.2.4. Análise dos dados .......................................................................................... 35

3.3. Resultados e Discussão .................................................................................... 36

3.4. Conclusões ........................................................................................................ 42

Referências .............................................................................................................. 43

viii

RESUMO

SOUSA, W. R. N. Caracterização cariotípica de acessos de pimentas (Capsicum sp.) 48p. Dissertação (Mestrado/Genética e Melhoramento) – UFPI, Teresina, 2012.

Capsicum é um gênero da família Solanaceae de significativa importância

econômica, nutricional, medicinal e ornamental em todo o mundo. De suas 25

espécies, quatro são extensivamente cultivadas no Brasil, que são: C. annuum, C.

frutescens, C. chinense e C. baccatum. No entanto, o conhecimento biológico sobre

estas plantas ainda é incipiente neste país, apesar de nos últimos anos ter ocorrido

um amplo empenho dos pesquisadores em estudos bioquímicos, moleculares e

citogenéticos com estas espécies. É fato que a análise do número e morfologia dos

cromossomos de espécies de importância econômica é de grande relevância, pois

geram subsídios importantes para programas de melhoramento genético. Assim,

este trabalho teve como objetivo caracterizar numérica e morfologicamente os

cromossomos de acessos das quatro espécies de Capsicum pertencentes à coleção

do Banco Ativo de Germoplasma de Capsicum da Universidade Federal do Piauí

(BGC-UFPI). Os cariótipos foram obtidos pelo método de esmagamento e coloração

com Giemsa de células dos meristemas das radículas dos acessos estudados. A

partir dos resultados verificou-se número cromossômico 2n = 2x = 24 para todas as

quatro espécies. Foi observado polimorfismo cromossômico para o acesso BGC 37,

da espécie C. frutescens, que apresentou 12 pares de cromossomos metacêntricos,

diferindo dos outros que apresentaram 11 pares de cromossomos metacêntricos e

um par de cromossomo sub-metacêntrico. Ainda foram visualizadas nos acessos

BGC 01 e BGC 37 constrições secundárias nos pares homólogos 01 e 12, e 6 e 11,

respectivamente. O índice de assimetria obtido mostrou que entre as espécies os

cariótipos analisados foram assimétricos, o que corrobora com a grande diversidade

genética descrita na literatura para as espécies estudadas.

Palavras-chave: Solanacea; citogenética; banco de germoplasma; morfometria.

viii

ABSTRACT

SOUSA, W. R. N. Characterization of karyotypic chili peppers (Capsicum sp.) 48p. Dissertation (Msc/Genetics and Breeding) – UFPI, Teresina, 2012.

Capsicum is a genus of the family Solanaceae of significant economic

importance, nutritional, medicinal and ornamental worldwide. Of its 25 species, four

are extensively cultivated in Brazil, which are: C. annuum, C. frutescens, C. chinense

and C. baccatum. However, the biological knowledge about these plants is still

incipient in this country, although in recent years have been a large commitment of

researchers in biochemical, molecular and cytogenetic with these species. It is a fact

that the analysis of the number and morphology of chromosomes of species of

economic importance is of great importance, because they generate important

information for breeding programs. This study aimed to characterize the morphology

and number of accesses chromosomes of four species of Capsicum from the

collection of the Active Germplasm Bank of Capsicum Federal University of Piauí

(UFPI-BGC). The karyotypes were obtained by the method of crushing and Giemsa

staining of cells of the radicle meristems of accessions. From the results it was

observed chromosome number 2n = 2x = 24 for all four species. Chromosomal

polymorphism was observed for access BGC 37, species C. frutescens, which

presented 12 pairs of metacentric chromosomes, differing from others who had 11

pairs of metacentric chromosomes and a pair of sub-metacentric chromosome. Even

were visualized in BGC 01 and BGC 37 this species secondary constrictions in

homologous pairs 01 and 12, and 6 and 11, respectively. The asymmetry index

obtained showed that among the species analyzed the karyotypes were asymmetric,

which confirms the great genetic diversity described in the literature for the species

studied.

Keywords: Solanacea; cytogenetics; genebank; morphometry.

10

1. INTRODUÇÃO

O gênero Capsicum, da família Solanaceae, apresenta importância agrícola

mundial e é largamente cultivada nas regiões temperadas e tropicais, não só devido

sua importância econômica como especiaria, mas também por seu valor nutricional,

ornamental e medicinal (POZZOBON et al., 2006).

Este gênero é composto por 31 espécies, sendo cinco classificadas como

domesticadas, que são: C. annuum L. (pimentão, pimenta doce), C. chinense Jaqc.

(pimenta-de-cheiro, pimenta-de-bode, murici), C. frutescens L. (pimenta malagueta)

e C. baccatum L. (dedo-de-moça, chapéu-de-frade), grandemente consumidas e

produzidas no Brasil, e a Capsicum pubescens L., não cultivada neste país

(LANNES et al., 2007). Destacam-se por terem boa adaptação às condições de

clima tropical e grande diversidade genética que é evidenciada, por exemplo, em

seus frutos e flores que apresentam variedades de tamanhos, formas e colorações

(HAVERROTH; NEGREIROS, 2011; ZENI; BOSIO, 2011).

O estudo morfoagronômico, citogenético, molecular e de divergências

genotípicas e fenotípicas de bancos de germoplasmas de Capsicum é de grande

significado para a agricultura por fornecer dados importantes para o entendimento

da organização e da estrutura das relações evolutivas entre as espécies, e também

por gerar informações importantes para os programas de melhoramento genético

destas hortícolas, como por exemplo, em esquemas de cruzamentos entre táxons

distintos, transferência de genes de interesse na seleção/criação de cultivares mais

produtivas, com melhores qualidades nutricionais e mais tolerantes a fatores bióticos

e abióticos (NOWACZYK et al., 2006; SUDRÉ et al., 2006; INCE et al., 2009).

Assim, este trabalho teve por objetivo analisar citogeneticamente acessos de

pimentas C. annuum, C. frutescens, C. chinense e C. baccatum provenientes do

Banco Ativo de Germoplasma de Capsicum (BGC) da Universidade Federal do

Piauí, no Campus Ministro Petrônio Portella, em Teresina-PI, por meio da contagem

cromossômica e da morfometria, com o intuito de detectar polimorfismos

cromossômicos numéricos e estruturais ampliando as informações citogenéticas

para este grupo de plantas, disponibilizando um maior número de dados quanto aos

recursos genéticos presentes em bancos de germoplasmas e auxiliar programas de

melhoramento genético voltados para este gênero.

11

2. REVISÃO DE LITERATURA

2.1 - Descrição botânica das espécies C. annuum, C. frutescens, C. chinense e

C. baccatum.

A taxonomia de Capsicum é considerada polêmica, devido, segundo Nuez et

al. (1996), à grande diversidade morfológica encontrada neste gênero, onde uma

combinação de caracteres diagnósticos é necessária para identificar e diferenciar as

espécies deste gênero (WALSH ; HOOT, 2001).

Ainda não há um consenso entre os taxonomistas quanto ao número de

espécies de Capsicum (BOSLAND, 1994; REIFSCHNEIDER, 2000; CARVALHO et

al., 2003). Entretanto, dentre as dezenas de espécies encontradas e descritas

Bosland (1994, 1996), Reifschneider (2000), Pickergill (1997) e Nuez et al. (1996)

relatam a existência de cinco espécies classificadas como domesticadas, que são:

C. annuum L., C. chinense Jacq., C. frutescens L., C. baccatum L. e C. pubescens

Ruiz & Pavon, a única das cinco espécies que não é cultivada no Brasil (RIBEIRO;

REIFSCHNEIDER, 2008).

As plantas deste gênero, em geral, são autógamas, o que facilita a sua

reprodução, embora a polinização cruzada também ocorra entre indivíduos dentro

da mesma espécie e entre espécies do gênero (CARVALHO; BIANCHETTI, 2008),

sendo facilitada por alterações morfológicas na flor, pela ação de insetos

polinizadores e por práticas de cultivo, como local, adensamento ou cultivo misto

(RIBEIRO; REIFSCHNEIDER, 2008).

Capsicum annuum é a espécie mais cultivada no Brasil, apesar de sua

domesticação ter ocorrido no México, e incluem as variedades mais populares do

gênero, como os pimentões e as pimentas doces (Figura 2.1). Segundo Carvalho e

Bianchetti (2008), estas plantas apresentam uma flor por nó, e na antese os

pedicelos podem ser eretos, pendentes ou inclinados. Geralmente, a corola é branca

sem manchas na base dos lobos das pétalas e as anteras são azuladas. Os cálices

dos frutos são pouco dentados e não possuem constrição anelar na junção do

pedicelo. Possuem várias cores e formas, com polpa firme, e sementes de cor clara.

12

Figura 2.1. Aspectos das folhagens, flores e frutos das pimentas Capsicum annuum.

Foto: Eliane Rodrigues Monteiro.

A C. frutescens inclui as pimentas malaguetas, extremamente picantes e

amplamente difundidas na América do Sul e Central, e em outras regiões tropicais e

subtropicais, como Ásia, África e Ilhas do Pacífico (YAMAMOTO; NAWATA, 2005).

(Figura 2.2). De acordo com Nuez et al. (1996) estas plantas tem sementes de cor

clara e flores solitárias em cada nó. Possuem pedicelos eretos na antese com as

flores deitadas. A corola é branca-esverdeada, sem manchas difusas na base das

pétalas e ligeiramente revoluta. O fruto tem bagas geralmente fusiformes e porte

ereto, e sua polpa é suave e extremamente fluída quando comparada às outras

espécies. No Brasil, o representante desta planta mais conhecido é a pimenta-

malagueta, grandemente apreciada em todas as regiões do país (NUEZ et al.,

1996).

13

Figura 2.2. Aspectos das folhagens, flores e frutos das pimentas Capsicum frutescens.

Foto: Eliane Rodrigues Monteiro.

Segundo Smith e Heiser (1957) a espécie apresenta a seguinte descrição

botânica: C. chinense Jacquin (syn. C. sinense), plantas arbustivas com 0,45 a 0,76

m de altura; hábito ereto, prostrado ou compacto; folhas e ramos essencialmente

glabros, pequena pubescência, folhas ovadas a ovado-lanceoladas de 10,5 cm,

largas, macias ou rugosas, de tonalidade verde claro a escuro; as flores aparecem

de 3 a 5 por nó, exceto em plantas depauperadas; o pedicelo é pendente, raramente

ereto, relativamente curto e grosso na antese; cálice sem dentes com forte

constrição na base e raramente sem constrição; corola verde-amarelada ou

raramente esbranquiçada, medindo de 0,5 a 1,0 cm de comprimento; anteras azuis,

púrpuras ou amareladas.

A principal característica morfológica que distingue C. chinense das demais

espécies cultivadas é a presença de uma constrição basal, localizada entre o cálice

e o pedicelo (NUEZ-VIÑALS et al., 2003; CARVALHO et al., 2003). Esta planta é

conhecida como pimenta-de-cheiro, pimenta-de-bode e murici e caracterizada por

14

sua forte pungência (REIFSCHENEIDER, 2000) (Figura 2.3). O nome dado a esta

espécie, “da China”, foi uma homenagem do holandês Kikolaus von Jacquinoist a

China, associando incorretamente o nome à sua origem, visto que nesta época já

tinha conhecimento de que estas plantas eram originárias das Américas (BOSLAND;

VOTAVA, 1999).

Figura 2.3. Aspectos das folhagens, flores e frutos das pimentas

Capsicum chinense. Foto: Eliane Rodrigues Monteiro.

Já a C. baccatum, representadas pelas pimentas dedo-de-moça e chapéu-de-

frade, são os tipos mais cultivados e consumidos no Brasil (Figura 2.4). A dedo-de-

moça é também conhecida como pimenta-vermelha, pimenta calabresa ou chifre-de-

veado. O seu cultivo, neste país, é realizado por pequenos, médios e grandes

produtores (CARVALHO et al., 2009).

Estas hortaliças são arbustivas, com cerca de 1m de altura. As flores se

apresentam em número de uma a duas. Na antese, os pedicelos são geralmente

eretos. A corola é branca e sempre apresenta um par de manchas amareladas ou

esverdeadas na base de cada lobo das pétalas. As anteras são amarelas.

15

Os cálices dos frutos maduros são evidentemente dentados e não possuem

constrição anelar na junção do pedicelo. Os frutos são de várias cores e formas,

geralmente pendentes, persistentes, com polpa firme, medem cerca de 1,0 a 1,5 cm

de diâmetro, de 8 a 10 cm de comprimento e possuem pungência suave e as

sementes são cor de palha. (CARVALHO et al., 2006; MOREIRA et al., 2006).

Figura 2.4 - Aspectos das folhagens, flores e frutos das pimentas Capsicum baccatum. Foto: Eliane Rodrigues Monteiro.

2.2- Importância econômica das espécies C. annuum, C. frutescens, C.

chinense e C. baccatum

As pimentas do gênero Capsicum são de grande importância econômica,

sendo largamente utilizadas na culinária tradicional de países latino-americanos,

como o Peru e o México (TOFANELLI et al., 2003). No Brasil, o cultivo de pimentas e

pimentões constitui uma importante atividade socioeconômica para o setor agrícola,

e ocorre em praticamente todas as regiões do país, sendo responsável por 13.000ha

de área cultivada anualmente, com produção aproximada de 296.000 toneladas de

frutos (REIFSCHNEIDER et al., 2000; HENZ, 2004; IBGE, 2006).

Estas hortaliças, com destaque para C. annuum, C. frutescens, C. chinense e

C. baccatum, são apreciadas na gastronomia mundial pelo realce picante que dão

aos alimentos salgados e saladas, no entanto, hoje em dia, também são utilizadas

em doces, geleias, bolos e sucos (HENZ; RIBEIRO, 2008). Assim, a sua importância

econômica tem se acentuado a cada dia e despertado o interesse de novos

produtores e consumidores em todo o mundo (KWON; KIM, 2009).

No Brasil o comércio destas quatro espécies de hortaliças é bastante

diversificado, indo desde o consumo interno in natura, na forma de condimentos,

16

temperos, flocos (calabresa), pó (páprica picante) e conservas de molhos líquidos,

até o segmento de exportação, em nível mundial, de páprica, pó de pimentão e

pimenta doce vermelha madura (HENZ, 2004; MOREIRA et al., 2006). No entanto, o

mercado de pimentas, de modo geral, neste país, é considerado secundário em

relação ao de outras hortaliças, apesar dos estados de Minas Gerais e São Paulo

serem grandes produtores e exportadores de pimentas e pimentões (HENZ;

RIBEIRO, 2008).

No Piauí, os dados sobre a produção agrícola de pimentas e pimentões são

muito imprecisos e irregulares já que são cultivadas por pequenos produtores em

agricultura familiar (IBGE, 2006). Apesar de grande parte das pimentas consumidas

neste estado serem importadas de outros estados, como Minas Gerais, São Paulo,

Ceará e Bahia, ocorrem um importante mercado paralelo das mesmas produzidas

por pequenos agricultores e comercializadas na forma in natura (HENZ; RIBEIRO,

2008). Assim, as pimentas processadas envolvem pequenas produções caseiras,

com a fabricação de molho artesanal, conservas, geleias, pimenta em pó, que são

vendidas para pequenas mercearias, padarias, feiras livre, lojas de produtos

agropecuários e supermercados. Outro aspecto importante

As pimentas C. annuum, C. frutescens, C. chinense e C. baccatum também

possuem grande importância nutricional por terem em sua constituição grandes

quantidades de proteínas, glicídios, lipídios, minerais, vitaminas, água e fibras que,

quando em proporções adequadas na dieta, ajudam na manutenção das funções

vitais do organismo (VAISHNAVA; WANG, 2003).

Capsicum é o único gênero da família Solanaceae que possui o alcalóide

capsaicina (8-metil-N-vanilil 1-6-nonamida), composto químico pungente sintetizado

e acumulado nos tecidos da placenta de seus frutos (BOSLAND; VOTAVA, 1999).

Este alcalóide possui extensa variedade de benefícios terapêuticos e é utilizado pela

população no combate ou amenização da síndrome de pós-mastectomia, urticária,

psoríase, neuropatia diabética, artrite, prurido vaginal, alergias, neuromas pós-

cirúrgicos (PALEVITCH; CRAKER, 1995; KNOTKOVA et al., 2008), regulação da

pressão arterial, metabolismo da gordura pela ação termogênica (LEUNG, 2008),

prevenção de câncer (SURH, 2003) e ação antibacteriana (TEWKSBURY et al.,

2008).

Ainda, segundo Leung (2008), a capsaicina em ação conjunta com o β-

caroteno e as vitaminas A e C atuam na diminuição do nível de gordura no sangue,

17

possuem ação expectorante ajudando a descongestionar vias respiratórias (XU et

al., 2005), ação anti-inflamatória e antioxidante (TEWKSBURY et al., 2008). As

pimenteiras também são utilizadas como plantas ornamentais (Figura 2.5) em

função da sua folhagem variegada, do porte anão e dos frutos com diferentes

padrões de cores (MOREIRA et al., 2006).

Figura 2.5 - Pimentas ornamentais comercializadas em Teresina-PI, 2011.

Foto: Willame Rodrigues do Nascimento Sousa.

Apesar de sua importância, os dados estatísticos de produção e

comercialização de pimenta hortícola no Brasil são escassos em todas as fases do

seu sistema de produção e, a pouca informação disponível não reflete a realidade

econômica dessa hortaliça, visto que grande parte da produção é comercializada em

mercados regionais e locais que não fazem parte das estatísticas (DOMENICO et

al., 2010). A busca por maior produção e melhor qualidade de preços e custos

tem exigido dos produtores maior eficiência técnica e econômica na condução dos

sistemas de produção, utilização e conservação da diversidade genética destas

espécies.

2.3- Conservação e diversidade genética das espécies C. annuum, C.

frutescens, C. chinense e C. baccatum.

A origem das espécies C. annuum, C. frutescens, C. chinense e C. baccatum

suscita opiniões divergentes em todo mundo (INCE et al., 2009). Atualmente, a

informação mais aceita é que as espécies C. annuum e C. frutescens foram

18

domesticadas na América Central, e as espécies C. chinense, C. baccatum

juntamente com a C. pubescens foram domesticadas na América do Sul

(PICKERSGILL, 2007; KIM et al., 2011). Segundo relato de Crosby (2008), a maior

diversidade genética destas quatro espécies está na América do Sul e Central, onde

o México é o centro de diversidade primária de C. annuum, com centros secundários

no norte da América do Sul, Índia, região do Mediterrâneo e Sudeste Asiático.

O Brasil é um importante centro de diversidade para este gênero por abrigar

tanto espécies domesticadas, quanto semidomesticadas e silvestres (CARVALHO et

al., 2003; RÊGO et al., 2003). Porém, apesar destas espécies de pimentas terem

distribuição ampla, grande parte de sua variabilidade genética ainda não foi

explorada, o que as tornam de grande interesse para a construção de bancos de

germoplasma, para que se realizem estudos morfo-agronômicos, bioquímicos,

citogenéticos e moleculares com o intuito de se utilizar e conservar tais recursos

genéticos (SUDRÉ et al., 2006).

A caracterização e a avaliação de espécies silvestre, domesticada e semi-

domesticada de Capsicum são particularmente interessantes para curadores de

banco de genes, já que uma grande variabilidade, ainda não totalmente conhecido e

explorado, está disponível nestas espécies (SUDRÉ et al., 2006; INCE et al., 2009).

A ausência ou a discordância de informações sobre os acessos mantidos em

bancos de germoplasma motiva o baixo interesse e a importância dos melhoristas

em relação aos acessos conservados (BARBIERI, 2003). De acordo com Li et al.

(1998), os fatores que dificultam a utilização dos bancos de germoplasma são

vários, tais como a não disponibilidade dos acessos aos melhoristas,

desconhecimento sobre os acessos conservados e a ausência de informação dos

curadores sobre os programas realizados pelos melhoristas. O empenho nas

atividades de avaliação e caracterização dos acessos disponíveis em bancos de

germoplasma deve-se, a priori, sererm considerados entre as estratégias de

abordagem e manejo dos recursos genéticos no Brasil. Superada a escassez de

dados, o germoplasma terá mais proveito para os programas de melhoramento

genético (NEITZKE et al., 2010).

A caracterização e a avaliação dos acessos depositados colaboram na

apuração de dados do germoplasma disponível, localizando acessos duplicados,

estabelecimento de coleções nucleares e a identificação dos meios predominante de

reprodução dos acessos, bem como da ocorrência ou não de variabilidade intrínseca

19

em acessos individuais (VALLS, 2007). A caracterização morfológica é um método

que utiliza uma tabela descritiva, que trata de fornecer elementos mais detalhados

sobre o germoplasma conservado no banco, dispondo-o de uma forma mais eficaz

para o seu uso (RAMOS et al., 1999).

Assim, uma análise do germoplasma destas quatro espécies de Capsicum a

partir de análises morfoagronômicas, divergências genotípica e fenotípica e análise

de cromossomos é ideal para uma maior utilidade de seus genótipos em programas

de melhoramento genético, com o objetivo de desenvolver cultivares mais

produtivas, resistente a doenças (FERY; THIES, 1998; KIM et al., 2011) tolerantes

às adversidades das condições bióticas e abióticas e, com maior qualidade

nutricional na produção de β-caroteno, capsaicina e carotenoides em geral

(NOWACZYK et al., 2006; WALL et al., 2001).

Segundo Benko-Iseppon (2001), a caracterização citogenética de diferentes

acessos de bancos de germoplasma representa uma valorosa fonte de informações

para melhoristas e conservacionistas, permitindo um melhor gerenciamento tanto do

“pool” gênico como na escolha de recursos genéticos mais eficientes para os

programas de melhoramento genético.

A Universidade Federal do Piauí possui até o momento, em sua coleção de

germoplasma de Capsicum, cerca de 40 acessos, que representam espécies

domesticadas e semi-domesticadas, oriundas das regiões Nordeste e Sudeste do

Brasil.

Trabalhos de caracterização com a finalidade de identificação botânica e

estimação da divergência genética de 40 sub-amostras de Capsicum sp. por meio

de descritores morfoagronômicos, utilizando duas chaves morfológicas de

identificação e análise multivariada, foram realizados por Monteiro et al.(2008).

Dentre as 40 sub-amostras do banco ativo de germoplasma de Capsicum (BGC), da

Universidade Federal do Piauí, 38 foram identificadas como pertencente a quatro

espécies de Capsicum, com algumas subespécies.

Trajano (2009) avaliou o nível de resistência de dez subamostras de

Capsicum do BGC (UFPI) a sete isolados do fitopatógeno Pythium, onde as sub-

amostras C. annuum var. glabriusculum (BGC 11) foi classificada como altamente

resistente, e C. annuum var. glabriusculum (BGC 36) e C. chinense (BGC 23), como

resistentes, em relação a todas as espécies de Pythium testadas. As sub-amostras

20

C. frutescens (BGC 01), Capsicum sp (BGC 06) e C. chinense (BGC 48) foram

consideradas suscetíveis a todas as espécies de Pythium.

Trabalhos foram realizados com estes acessos tais como a identificação

botânica e divergência genética em pimentas Capsicum sp. por meio de descritores

morfoagronômicos, utilizando duas chaves morfológicas de identificação e análise

multivariada (MONTEIRO et al., 2008) e, o nível de resistência genética de dez

acessos de Capsicum sp., do BGC (UFPI) a sete isolados do fitopatógeno Pythium

sp. (TRAJANO, 2009).

2.4 – Citogenética de Capsicum sp.

A análise de cariótipos, abrangendo a avaliação de dados como número e

tamanho dos cromossomos, relação entre braços cromossômicos, presença de

constrição secundária, quantidade de heterocromatina, pode trazer informações

valiosas para comparar espécies ou examinar a variação entre indivíduos da mesma

espécie (MOSCONE et al., 1996; GUERRA et al., 1997; VENORA; PADULOSI,

1997).

O número cromossômico, assim como a morfometria, são características

amplamente utilizadas na citogenética (GUERRA, 2000) e citotaxonomia vegetal,

associadas com outras características citológicas, auxiliando na compreensão das

variações genéticas envolvidas na evolução de um táxon, como também na

delimitação taxonômica mais precisa das espécies (PEDROSA et al., 1999).

A utilização de parâmetros citogenético e morfométrico na sistemática vegetal

para melhor caracterização de espécies vegetais de interesse econômico, tem se

mostrado de grande importância no reconhecimento de raças, variedades e híbridos

(MIRZAIE-NODOUSHAN et al., 2006), bem como na compreensão das relações

filogenéticas dentro de pequenos táxons, como espécies e gêneros, e em níveis

superiores, como famílias e divisões (STEBBINS, 1971; GUERRA, 2000).

Os dados cromossômicos registrados para as pimentas e pimentões

destacam a presença universal de espécies diplóides com dois números básicos

cromossômicos, x = 12 e x = 13 (POZZOBON et al., 2006). O número de

cromossomos mais frequente encontrado no gênero é o 24 (2n=2x=24) com

cariótipos simétricos (Tabela 2.1), onde as espécies domesticadas C. annuum, C.

frutescens, C. chinense e C. baccatum pertencem a este grupo (MOSCONE, 1993,

21

1996, 2007). Mas, em outras espécies de pimentas como C. buforum, C.

campylopodium e C. cornutum, ocorrem cariótipos com 2n=2x=26, número

comumente encontrado em espécies selvagens da América do Sul (LANTERI;

PICKERGILL, 1993; POZZOBON et al., 2006; MOSCONE et al., 2007; TEODORO-

PARDO, 2007).

Moscone et al. (1996), analisaram os cariótipos de 15 acessos de Capsicum,

no qual foram utilizados um conjunto de técnicas de bandeamento por fluorocromo,

com o intuito de revelar as bandas das regiões de heterocromatina constitutivas, por

coloração com Giemsa, bandeamento-C e bandeamento por nitrato de prata para

localizar regiões organizadoras ativas do nucléolo (AgNORs). Os dados obtidos por

este pesquisadores contribuíram muito na assimilação de marcadores úteis para

identificações cromossômicas, permitindo uma análise cariosistemática deste

gênero, onde os padrões de bandeamento diferem entre os citótipos, espécies e

grupos, mostrando uma dinâmica de diferenciação cromossômica e divergência

evolutiva (MOSCONE et al., 1993, 1995, 1996).

Utilizando bandeamento com laranja de acridina em três acessos de C.

annuum, Almeida (2003), revelou uma banda fluorescente verde-amarelada,

Tabela 2.1. Números cromossômicos e fórmulas cariotípicas do gênero Capsicum.

Espécies 2n Fórmula cariotípica Referências Domesticadas C. annuum var.

annuum 24 12m; 10m+1sm+1a ALMEIDA (2003)

10m+1sm+1st MOSCONE et al. (1996) 11m+1a AARESTRUP (2001)

C. baccatum var. pendulum

24 11m+1st MOSCONE et al. (1996)

C. chinense 24 11m + 1st 11m+1sm; 10m+2sm

GUERRA ( 2001)

11m+1a; 11m+1sm 11m+ 1st

SOUZA (2008) MOSCONE et al. (1996)

C. frutescens 24 11m+1sm; 11m+1a SOUZA et al.(2011) MOSCONE et al. (1996)

11m+ 1st MOSCONE et al. (1996) MOSCONE et al. (1996)

Semidomesticadas C. annuum var. glabriusculum

24 11m+1sm MOSCONE et al. (1993, 2003)

22

subterminal no cromossomo 5, e duas bandas fortemente marcadas, flanqueando a

constrição secundária, no braço curto do cromossomo 11.

A obtenção de vários dados cromossômicos através da utilização das

técnicas convencionais e, em alguns casos a apresentação do cariótipo utilizando

corantes convencionais é insuficiente para uma caracterização intraespecífica e/ou

interespecífica de espécies, pelo fato da maioria das espécies apresentarem

cariótipos desfavoráveis, muitas vezes necessárias para a identificação individual

dos cromossomos. Embora haja uma preferência maior pelo uso de técnicas mais

sofisticadas de citogenética vegetal, o principal instrumento ou parâmetro

citogenético continua sendo a variabilidade cromossômica numérica. A análise da

variação cromossômica numérica de um táxon permite reconhecer o número básico

do grupo, o qual constitui o principal parâmetro citotaxonômico (GUERRA, 2000).

Souza et al. (2008) com o objetivo de caracterizar e analisar o cariótipo de

quatro genótipos de C. chinense, oriundas de regiões distintas do Brasil,

confirmaram o polimorfismo cromossômico de um acesso, no qual apresentaram

fórmula cariotípica 11m+1sm diferindo dos demais, que apresentaram 11m+1a. Do

mesmo modo, Guerra (2001) realizou contagens cromossômicas pela análise

citogenética por meio de método convencional em cromossomos mitóticos de 4

acessos de C. chinense. O comprimento dos cromossomos variou entre 2,15 a 4,52

µm, evidenciando em 3 acessos com 11 pares de cromossomos metacêntricos e

variação no último par entre um submetacêntrico ou subtelocêntrico, e um acesso

com 10 pares metacêntricos e dois submetacêntrico, configurando desta forma uma

assimetria cariotípica. Essas diferenças na morfologia ou no número de

cromossomos podem ocorrer em populações da mesma espécie ou em táxons

interespecíficos, e são denominados de citótipos ou raças cromossômicas

(MOSCONE et al., 2007).

O estudo morfológico dos cromossomos permite comparações entre

categorias taxonômicas detectando possíveis variações existentes, principalmente

no comprimento absoluto, na posição do centrômero, na presença de satélites e

constrições secundárias (MAYEDA, 1997). A constrição secundária é na maioria das

vezes notada em ao menos um dos cromossomos do conjunto haplóide da cada

espécie. Os cromossomos que contêm essa constrição são geralmente vistos,

durante a prófase, associados ao nucléolo desempenhando importantes

propriedades para o funcionamento celular (GUERRA, 1988).

23

Moscone et al. (1996, 2007) verificaram que o gênero possui diferentes

citótipos e divergem principalmente na fórmula cariotípica e no comprimento dos

cromossomos. Rohani et al. (2010) realizaram contagem cromossômica por meio de

método convencional em 10 genótipos de C. annuum L. e todos apresentaram um

par de cromossomos com satélite localizado na extremidade dos braços curtos dos

cromossomos 10, 11 e 12. Com o intuito de confirmar o número cromossômico e a

caracterização morfométrica dos cromossomos para estabelecer possíveis relações

de proximidade entre as espécies estudadas, verificaram que em ambas o número

diplóide é 2n=24. O maior comprimento total haplóide detectado foi de 51,65 µm,

enquanto a menor foi de 43,46 µm.

O cariótipo de uma espécie, em geral, é constante, e pode ser uma

característica útil na taxonomia. Contudo, a presença ou ausência de um ou mais

segmentos cromossômicos em indivíduos de uma população, conhecida como

polimorfismos, podem surgir e alterar o padrão cariotípico da espécie (SYBENGA,

1992).

24

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30

3. CARACTERIZAÇÃO CARIOTÍPICA DE ACESSOS DE PIMENTAS (Capsicum

sp.)

RESUMO

Este trabalho teve por objetivo caracterizar numérica e morfologicamente os

cariótipos de acessos de Capsicum annuum, Capsicum chinense, Capsicum

frutescens e Capsicum baccatum pertencentes à coleção do Banco ativo de

Germoplasma de Capsicum da Universidade Federal do Piauí (BGC-UFPI), visto que

estas espécies têm grande importância econômica em todo mundo, e também pela

caracterização citogenética fornecer informações importantes para estudos de

taxonomia bem como para programas de melhoramento voltados para o gênero em

questão. Os cariótipos foram obtidos pelo método de esmagamento e coloração com

Giemsa de células dos meristemas das radículas dos acessos estudados. A partir

dos resultados verificou-se número cromossômico 2n = 2x = 24 para todas as quatro

espécies. Foi observado polimorfismo cromossômico para o acesso BGC 37 da

espécie C. frutescens, que apresentaram 12 pares de cromossomos metacêntricos,

diferindo dos outros que apresentaram 11 pares de cromossomos metacêntricos e 1

par de cromossomo sub-metacêntrico. Visualizou-se nos acessos BGC 01 e BGC 37

constrições secundárias nos homólogos 01 e 12, e 06 e 11, respectivamente. Os

cariótipos das espécies estudadas foram assimétricos entre si. Os resultados obtidos

neste estudo corroboram com a grande diversidade genética descrita na literatura

para este gênero.

PALAVRAS-CHAVES: pimenta; caracterização citogenética; banco de

germoplasma; morfometria.

31

Characterization of karyotypic chili peppers (Capsicum sp.)

ABSTRACT

The objective of this work was to numerically and morphologically characterize the

karyotypes of Capsicum annuum, Capsicum chinense, Capsicum frutescens and

Capsicum baccatum accessions in the collection of the active Capsicum sp.gene

bank of the Federal University of Piauí (BGC-UFPI), being that these species have

great economic importance throughout the world, and also because cytogenetic

characterization can provide important information for taxonomy studies as well as for

improvement programs focused on the genus in question. The karyotypes were

obtained from cells of the rootlet meristems of the studied accessions by the squash

method and staining with Giemsa Stain. From the results the chromosome number

2n = 2x = 24 was verified for all the four species. Chromosomal polymorphism was

observed for the accession BGC 37 of the C. frutescens species, that presented 12

pairs of metacentric chromosomes, differing from the others that presented 11 pairs

of metacentric chromosomes and 1 submetacentric chromosome pair. In the

accessions BGC 01 and BGC 37 secondary constrictions were seen in the 01 and

12, and 06 and 11 homologs, respectively. The karyotypes of the studied species

were asymmetrical among themselves. The results obtained in this study confirm the

high genetic diversity described in the literature for this genus.

Keywords: pepper; cytogenetics; genebank; morphometry.

32

3.1 INTRODUÇÃO

As pimentas Capsicum sp, pertencentes a família Solanaceae, são

apreciadas por povos de diferentes culturas como especiarias ou hortaliças, e são

encontradas em regiões tropicais e temperadas de todo o mundo. Assim, possuem

importância significativa no mercado nacional e internacional de condimentos,

temperos e conservas, sendo cultivadas por pequenos, médios e grandes

produtores, e por sistemas integrados as grandes indústrias (FONSECA et al.,

2008). Também possuem expressiva representatividade na medicina fitoterápica,

principalmente em países da América do Sul e Latina, por terem altas concentrações

de vitaminas A e C, β-caroteno e capsaicinas, que em conjunto apresentam, entre

outros benefícios, ações antioxidante, antimicrobiana, anti-inflamatória e

hipocolesteremiante (COSTA et al., 2008, ZENI; BOSIO, 2011).

Em Capsicum encontram-se as espécies, classificadas como domesticadas:

C. annuum L. (pimentão, pimenta doce), C. chinense Jaqc. (pimenta-de-cheiro,

pimenta-de-bode, murici), C. frutescens L. (pimenta malagueta) e C. baccatum L.

(dedo-de-moça, chapéu-de-frade), que são grandemente consumidas e produzidas

no Brasil (LANNES et al., 2007). Destacam-se por terem ampla adaptação às

condições de clima tropical e grande diversidade biológica, sendo esta característica

evidenciada, por exemplo, em seus frutos que apresentam variedades de tamanhos,

formas e colorações (HAVERROTH; NEGREIROS, 2011, ZENI; BOSIO, 2011).

O Brasil é considerado um habitat natural destas pimentas, onde os principais

estados produtores são Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro, Ceará e Bahia

(IBGE, 2006). No entanto, o conhecimento sobre a diversidade genética destas

plantas, neste país, ainda é considerado incipiente, apesar de nas duas últimas

décadas ter ocorrido um grande empenho dos pesquisadores em estudos

bioquímicos, moleculares e citogenéticos com estas espécies (HAVERROTH;

NEGREIROS, 2011).

Estudos do número e morfologia de cromossomos de pimentas são de grande

relevância, pois geram dados importantes para a elucidação de fatos relacionados à

taxonomia do gênero Capsicum (SOUZA et al., 2011), contribuem para a

compreensão das variações genéticas envolvidas na evolução do mesmo

(MOSCONE et al., 2007), auxiliam na delimitação taxonômica mais precisa entre as

espécies cultivadas, semi-cultivadas e silvestres (PEREIRA et al., 2006,

CARVALHO; BIANCHETTI, 2008) e ampliam as perspectivas de conservação da

33

diversidade vegetal fornecendo informações que podem auxiliar programas de

melhoramentos genético deste gênero (SOUZA et al., 2011). Benko-Iseppon (2001)

cita que o estudo citogenético de diferentes acessos de bancos de germoplasmas de

Capsicum constitui-se em uma importante fonte de dados para melhoristas por

permitir um melhor gerenciamento do “pool gênico” e uma seleção mais eficiente dos

recursos genéticos de suas espécies.

Portanto, devido à relevância econômica e a ampla variabilidade genética

descrita na literatura para as espécies C. annuum, C. chinense, C. frutescens e C.

baccatum, bem como a necessidade de mais estudos sobre as mesmas, e

considerando a caracterização numérica e morfológica de cariótipos como uma

importante ferramenta para auxiliar estudos de taxonomia e programas de

melhoramento genético de espécies de interesse econômico, este estudo teve como

objetivo caracterizar e analisar o cariótipo de acessos provenientes da coleção do

Banco ativo de Germoplasma Capsicum da Universidade Federal do Piauí (BGC-

UFPI).

34

3.2 MATERIAL E MÉTODOS

3.2.1 Material Genético

Os acessos das espécies estudadas foram obtidos do Banco ativo de

Germoplasma de Capsicum da Universidade Federal do Piauí, localizado na cidade

de Teresina. Foram caracterizados citogeneticamente quatro acessos da espécie C.

annuum (BGC 34, BGC 36, BGC 39, BGC 59), dois acessos da espécie C. chinense

(BGC 07, BGC 49), dois acessos da espécie C. frutescens (BGC 01, BGC 37) e

quatro acessos da espécie C. baccatum (BGC 21, BGC 26, BGC 27, BGC 54).

Levou-se em consideração a distância geográfica entre as espécies, onde os

acessos BGC 39, BGC 36, BGC 01, BGC 37, BGC 21 e BGC 26 foram coletados em

Teresina (PI); os acessos BGC 34, BGC 54 e BGC 07 foram adquiridos em São

Raimundo Nonato (PI), Pedro II (PI) e Piripiri, respectivamente; o acesso BGC 49 foi

coletado na cidade de São Paulo (SP), e os acessos BGC 59 e BGC 27 foram

coletados em São Luís do Maranhão (MA) e em São Francisco (MA),

respectivamente.

Sementes destes acessos foram colocadas para germinar no laboratório de

Genética Bioquímica e Sequenciamento de DNA (LGBS) do Departamento de

Biologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), em janeiro de

2011, em placas de Petri revestidas com papel-filtro, diariamente umedecidos com

água destilada a temperatura ambiente, sob condições controlada de luminosidade,

durante cinco dias.

3.2.2 Avaliação citogenética

As análises citogenéticas foram realizadas no mesmo laboratório no primeiro

semestre de 2011. As radículas, com cerca de 0,5cm, dos diferentes acessos foram

coletadas e pré-tratadas com 8-hidroxiquinoleína (2mM) por 4 horas, a temperatura

ambiente. Em seguida foram lavadas em água destilada, fixadas em solução de

Carnoy – etanol absoluto e ácido acético glacial (3:1) – por 24 horas e conservadas

a -20ºC. Para o preparo das lâminas, as radículas fixadas foram lavadas em água

destilada e hidrolisadas em HCL 1N a temperatura ambiente, por 10 minutos.

Após a hidrólise, as radículas foram novamente lavadas em água destilada e,

em seguida, foram preparadas lâminas de cada acesso. Para o preparo de cada

lâmina destacou-se, com a ajuda de um bisturi, uma ponta de radícula que foi

35

macerada em uma gota de ácido acético glacial a 45%, e em seguida coberta com

lamínula. Posteriormente, as lamínulas foram removidas com nitrogênio, as lâminas

secas ao ar e coradas com Giemsa a 2%, por 10 a 15 minutos, e montadas com

Entellan (Merck®).

3.2.3 Análise cariotípica

As lâminas foram analisadas em microscópio Leica DM 2500, equipado com

microcâmera digital DC 345 FX acoplada a um microcomputador para captura direta

das imagens de interesse. As imagens foram obtidas utilizando-se o programa

Image-Pro Plus versão 5.1.

Cinco metáfases de cada acesso, as quais corresponderam as repetições,

foram utilizadas para a mensuração dos cromossomos, realizada com o auxílio do

Programa MicroMeasure 3.3 (REEVES; TEAR, 2011), para obtenção dos seguintes

valores médios: a) comprimento do braço longo: BL; b) comprimento do braço curto:

BC; c) comprimento total do cromossomo: Cti = BL + BC; d) comprimento total do

lote haploide: CTLH = ∑ Cti; e) comprimento relativo: r = (Cti/CTLH) x 100.

Com esses parâmetros realizou-se a identificação dos homólogos. Os

cromossomos foram classificados em metacêntrico, submetacêntrico, acrocêntrico e

telocêntrico, com base na razão entre braços (r) e no índice centromérico (ic),

proposto por Guerra (1986).

3.2.4 Análise dos dados

Os acessos foram comparados quanto aos parâmetros: comprimento total do

lote haplóide (CTLH) e comprimento total dos cromossomos entre acessos (Cti),

adotando o delineamento experimental inteiramente casualizado, com cinco

repetições. O modelo utilizado foi:

Yij = m + ti + e(ij), em que:

Yij: observação do acesso i, na repetição j = 1, 2, ..., 5

m: média geral

ti: efeito do acesso i, com i = 1, 2, ..., 12

e(ij): erro experimental associado à parcela que recebeu o tratamento i na repetição j;

Em seguida foi efetuada a análise de variância seguindo o teste de

comparação de médias de Tukey (1949) ao nível de 5% de significância. As análises

foram feitas por meio do software Genes (CRUZ, 2006).

36

3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A análise dos acessos de C. annuum, C. chinense, C. frutescens e C.

baccatum por meio da coloração com Giemsa permitiu boa descrição do número,

morfologia e tamanho cromossômico, tipo de núcleo interfásico e padrão de

condensação cromossômica. Os cromossomos, em sua grande maioria,

apresentaram-se sem a ocorrência de regiões diferenciadas ao longo de seu

comprimento, com exceção da região centromérica e da visualização, em acessos

de uma das espécies, de constrições secundárias.

Para os 12 acessos confirmaram-se metáfases 2n = 2x = 24 (Figura 3.1),

ploidia esta amplamente descrita na literatura para um grande número de espécies

de Capsicum (PICKERSGILL, 1997, GUERRA, 2001; POZZOBON; WITTMANN,

2006; MOSCONE et al., 2007; TEODORO-PARDO et al., 2007; SOUZA et al., 2011)

e muito encontrada na família Solanaceae (PICKERSGILL, 2007). Porém, em

algumas espécies silvestres, como C. buforum, C. capylopodium e C. cornutum

constatou-se ploidia 2n = 2x = 26 (POZZOBON; WITTMANN, 2006). Pozzobon e

Wittmann (2006) relatam que há duas linhas evolutivas distintas na diversificação

deste gênero, que mostram uma clara separação entre as espécies silvestres, com

número básico x = 13 e as domesticadas, com x = 12. Estes autores ainda relatam

que as x=13 são plantas mais antigas do qual se originou as x=12.

No entanto, Guerra (2001), utilizando a coloração com Giemsa, observou

fórmula cariotípica diferente às obtidas aqui em um estudo em que avaliou

polimorfismo em acessos de C. chinense, provenientes de diferentes estados da

Venezuela e verificou que muitos deles apresentaram fórmula 11M+ 1A. Já Souza et

al. (2011) observaram, por meio da citogenética convencional, fórmula 11M+1A para

acessos de C. chinense, provenientes de diferentes estados do Brasil. Sousa et al.

(2011) e Moscone et al. (1996), por bandeamento cromossômico, analisaram

padrões evolutivos em espécies de Capsicum e observaram para C. frutescens

fórmulas cariotípicas 11M+1SM e 11M+1A, respectivamente.

De acordo com Teodoro-Pardo et al. (2007), as diferentes fórmulas

cariotípicas para uma espécie podem ocorrer devido a variações genéticas entre as

populações, originadas das respostas dos genomas aos diferentes ambientes,

ampliando a variabilidade genética para o gênero.

37

Figura 3.1. (1) Cromossomos prometafásicos de C. annuum (BGC 39), (2) Cromossomos

metafásicos de C. chinense (BGC 49), (3) Cromossomos metafásicos de C. frutescens (BGC 01), e (4) Cromossomos prometafásicos de C. baccatum (BGC 21). Barra = 10µm.

Figura 3.2. Cariograma diplóide representativo do cariótipo de C. frutescens (BGC 01) com fórmula cariotípica 12M. (Barra = 10µm).

38

Figura 3.3. Cariograma diplóide representativo do cariótipo de Capsicum frutescens

(BGC 37) com fórmula cariotípica 12M. (Barra = 10µm).

Estes mesmos autores relatam que o surgimento de polimorfismo a nível

cromossômico em indivíduos de uma mesma população pode alterar o padrão

cariotípico desses espécimes e originar raças cromossômicas distintas.

Para Moscone et al. (2007), as diferenças na morfologia, no tamanho e no

número cromossômico são comuns em populações da mesma espécie ou em táxon

interespecíficos, e são denominados citótipos ou raças cromossômicas.

Afirmam ainda que estas diferenças são frequentes no gênero Capsicum, o qual

possuem citótipos que diferem principalmente na fórmula cariotípica e tamanho dos

cromossomos. Ainda para os acessos BGC 01 e BGC 37, da espécie C. frutescens,

observou-se constrições secundárias nos pares homólogos 01 e 12, e 6 e 11,

respectivamente (Figuras 02 e 03). Moscone et al. (1996) relata que há constrições

secundárias em todas as espécies de Capsicum e que geralmente aparecem em

número de 1 a 4 em cada cariótipo.

Neste trabalho, o tamanho médio dos cromossomos, variou de 3,29 (BGC 49)

a 7,48µm (BGC 54) (Tabela 3.3). Este resultado mostra-se diferente aos dados

encontrados na literatura, como os relatados por Souza et al. (2011) que analisaram

quatro acessos de C. chinense de diferentes estados do Brasil e verificaram que o

tamanho médio dos cromossomos foi de 2,59 a 4,12µm, e os observados por

Teodoro-Pardo et al. (2007) que estudaram cariótipos de C. annuum de indivíduos

39

de três estados do México, e relataram valores variando de 1,6 a 8,4µm, 2,4 a 2,9

µm e 2,1 a 5,2 µm.

Para Wadt et al. (2004), a variação no tamanho médio dos cromossomos de

espécies de um mesmo gênero pode ser atribuída grandemente à diferenças nos

graus de condensação da cromatina dos genomas pesquisados durante as fases de

divisão celular. Neste trabalho, grande parte dos cariótipos estudados foi analisado

em prometáfase, onde os cromossomos ainda se mostram bem alongados (Figura

01 – prancha 1 e 4). Nesta fase os cromossomos estão se direcionando para a

condensação máxima da cromatina, que será bastante evidente na fase de

metáfase.

Tabela 3.1- Valores médios em micrômetros de ITC, IC, r, TF, e FC de quatro acessos da espécie C. annuum (BGC 34, BGC 36, BGC 39, BGC 59), dois acessos da espécie C. chinense (BGC 07, BGC 49), dois acessos da espécie C. frutescens (BGC 01, BGC 37) e quatro acessos da espécie C. baccatum (BGC 21, BGC 26, BGC 27, BGC 54).

ITC: intervalo do tamanho cromossômico, IC: índice centromérico, r: razão entre os braços do cromossomo , TF: índice de assimetria e FC: fórmula cariotípica.

Já em relação ao complemento cromossômico dos 12 acessos, observou-se

alta frequência de cromossomos metacêntricos, sendo esta morfologia comprovada

pelos valores médios de índices centroméricos (IC) e razão entre os braços dos

cromossomos (r) obtidos (Tabela 3.1) o que caracterizou cariótipos bastante

simétricos, com destaque ao acesso BGC 37, da espécie C. frutescens, que

Espécie/Acesso 2n ITC IC r TF(%) FC

C. annuum - BGC 34 24 6,92 - 3,64 45,34 1,22 45,61 11M+1SM

C. annuum - BGC 39 24 6,49 - 3,59 45,64 1,20 45,81 11M+1SM

C. annuum - BGC 36 24 7,05 - 3,69 45,53 1,21 45,77 11M+1SM

C. annuum - BGC 59 24 7,42 - 4,42 44,63 1,25 44,68 11M+1SM

C. chinense - BGC 07 24 6,60 - 4,56 45,80 1,19 45,97 11M+1SM

C. chinense - BGC 49 24 5,82 - 3,29 45,88 1,07 46,05 11M+1SM

C. frutescens - BGC 01 24 7,17 - 4,21 45,19 1,12 45,46 11M+1SM

C. frutescens - BGC 37 24 5,73 - 3,60 46,55 1,06 46,54 12M

C. baccatum - BGC 21 24 7,00 - 4,45 47,45 1,18 47,64 11M+1SM

C. baccatum - BGC 54 24 7,48 - 4,31 44,90 1,22 45,08 11M+1SM

C. baccatum - BGC 26 24 6,92 - 3,49 47,60 1,22 45,51 11M+1SM

C. baccatum - BGC 27 24 6,56 - 3,75 45,70 1,19 46,02 11M+1SM

40

apresentou somente cromossomos metacêntricos. Segundo Davide et al. (2007),

plantas com maior simetria cariotípica em relação as demais do mesmo gênero são

classificadas como mais antigas e as que possuem menor simetria classificam-se

como as mais recentes na evolução.

Aarestrup (2001) relata que apesar da maioria das espécies de Capsicum ser

2n=24 e apresentar grande similaridade quanto a morfologia dos cromossomos as

mesmas possuem grande variabilidade cariotípica intra e interespecífica. Isto pode

ser observado em relação aos resultados de índice de assimetria (TF%) entre os

cariótipos das espécies estudadas neste trabalho (Tabela 3.1) que variou de 44,68

(BGC 59) a 47,64% (BGC 21), valores estes menores que 50%, o que demonstra,

segundo Nardy et al. (2010) que os cariótipos são assimétricos entre si.

De acordo com Moraes et al. (2009), quanto maior o índice de assimetria

entre cariótipos de espécies de um mesmo gênero maior é a variabilidade genética

existente entre elas. Nas espécies estudadas aqui se pode tomar como exemplo de

variabilidade os diversos formatos e tamanho de frutos, onde em C. annuum o

formato do fruto é uma baga pequena com textura lisa (CARVALHO et al., 2003), em

C. chinense os frutos são alongados, medindo cerca de 1,0 a 1,5cm de diâmetro e

possuem textura lisa (NUEZ-VIÑALS, 2003), em C. frutescens os frutos são em

forma de bagas fusiformes lisas (BENTO et al., 2007), e em C. baccatum os frutos

se alteram em tamanho e forma, com 0,6cm de diâmetro, liso e arredondado, com

10cm de comprimento (CARVALHO et al. 2009).

De acordo com Carvalho e Bianchetti (2004), as flores também podem ser

utilizadas para se observar a variabilidade genética existente entre essas espécies

de pimentas, visto que existe uma ampla diversidade entre elas quando se considera

o número de flores por nó, posição da flor e do pedicelo, colorações da corola e da

antera, presença ou ausência de manchas nos lobos das pétalas e margem do

cálice.

Os acessos estudados foram agrupados pelo teste de Tukey, ao nível de 5%

(Tabela 3.2), e os resultados mostraram que não existem diferenças significativas

entre os acessos BGC 07, BGC 21, BGC 54, BGC 36, BGC 34 e BGC 27 em relação

aos parâmetros CTC e CTLH.

41

Tabela 3.2- Valores médios CTC e CTLH, expressos em micrômeros (µm), para os acessos das espécies C. annuum (BGC 34, BGC 39, BGC 36, BGC 59), C. chinense (BGC 07, BGC 49), C. frutescens (BGC 01, BGC 37) e C. baccatum (BGC 21, BGC 54, BGC 26, BGC 27).

Acesso Espécie CTC Grupo CTLH Grupo

BGC 01 C. frutescens 6,02 a 72,22 a

BGC 59 C. annuum 5,82 ab 69,89 ab

BGC 07 C. chinense 5,78 abc 69,35 abc

BGC 21 C. baccatum 5,69 abc 68,26 abc

BGC 54 C. baccatum 5,63 abc 67,51 abc

BGC 36 C. annuum 5,42 abc 65,01 abc

BGC 34 C. annuum 5,34 abc 64,11 abc

BGC 26 C. baccatum 5,28 c 63,38 c

BGC 27 C. baccatum 5,24 abc 62,84 abc

BGC 39 C. annuum 4,89 bc 58,65 bc

BGC 49 C. chinense 4,65 ab 55,86 ab

BGC 37 C. frutescens 4,41 ab 52,96 ab

CTC: Comprimento Total do Cromossomo; CTLH: Comprimento Total do Lote Haplóide. Acessos seguidos da mesma letra foram agrupados pelo teste de Tukey, ao nível de 5%

Já o acesso BGC 01, difere significativamente dos acessos BGC 39 e BGC

26, todos coletados no Piauí, e o acesso BGC 26, proveniente do Piauí, difere de

forma significativa dos acessos BGC 37 e BGC 49, coletados no Piauí e São Paulo,

respectivamente, em relação a estes parâmetros (Tabela 3.2). Para Nunes et al.

(2007), a presença de assimetria cariotípica aliada a diferenças significativas de

CTLH e CTC entre indivíduos de uma mesma espécie ou de espécies muito

próximas podem ser decorrentes de alterações cromossômicas, como as

translocações Robertsonianas, inversões, translocações desiguais, deleções e

duplicações. Estes mesmos autores explicam que estas alterações podem ocorrer

devido às condições ambientais, como clima, solo, temperatura e condições hídricas

aos quais estes indivíduos estão submetidos. Segundo Livingstone et al. (1999) já

foram evidenciadas alterações cromossômicas em um grande número de plantas

das espécies de C. annuum e C. chinense, como translocações, duplicações e

deleções.

42

3.4 Conclusões

Os resultados obtidos neste trabalho mostraram variabilidade entre as

espécies estudadas, corroborando aos dados da literatura científica, mesmo que

estas espécies apresentaram cariótipos bastante simétricos e com mesmo número

cromossômico. No entanto, estes acessos necessitam ser mais bem analisados

através de uma amostragem maior e de uma caracterização mais detalhada dos

cromossomos, por meio da distribuição de heterocromatina e da identificação de

sequências por hibridização in situ, com o intuito de verificar se as diferenças entre

as espécies caracterizam diferenciação intra e/ou interespecífica. Assim, também

será possível fazer a discriminação das espécies com a mesma fórmula cariotípica.

É importante ressaltar que atualmente no Estado do Piauí, os dados sobre a

produção agrícola de pimentas são imprecisos e irregulares, e a plantação desta

hortícola é feita apenas por pequenos produtores. A sua comercialização, na forma

in natura, envolve apenas pequenas produções caseiras ou artesanais de molhos,

conservas, geleias e pimenta em pó; e pequenas empresas que vendem sua

produção para feiras livres e pequenos supermercados. No entanto, este estado

possui fatores ambientais, como temperatura e solo, bastante propícios para a

produção em grande escala destas quatro espécies de Capsicum. Assim, tornam-se

importantes estudos, como os de citogenética, com o intuito de se conhecer melhor

a variabilidade presente nestas plantas e futuramente utilizar estas informações em

programas de melhoramento genético deste gênero direcionados ao Piauí.

Dessa forma, estes resultados, bem como os futuros trabalhos de citogenética

utilizando os acessos do BGC-UFPI, são de grande relevância para os programas

de melhoramento genético deste gênero no estado do Piauí, programas que, entre

outras características, visarão desenvolver cultivares mais resistentes a pragas e

doenças, com maior qualidade e produtividade, estimulando agricultores a produzir

estas hortaliças, gerar empregos com a mão de obra no plantio e, inicialmente,

atender as exigências do mercado deste estado.

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Referências

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