Genetic Diversity Assessment for Nutritional Traits of Ex-situ Finger Millet Collections

Resumo Técnico: Avaliação da Diversidade Genética para Traços Nutricionais de Coleções de Milhete de Dedal Ex-situ

Problema
O milhete de dedal (Eleusine coracana) é um cultivo de subsistência crítico em regiões áridas e semiáridas de África e Ásia, valorizado pelo seu alto teor de carboidratos, energia, proteína e conteúdo mineral. Desempenha um papel vital no combate à desnutrição, particularmente nas deficiências de ferro (Fe), zinco (Zn) e proteína entre populações vulneráveis. Apesar do seu potencial nutricional e do estatuto de centro de origem na Etiópia, o cultivo permanece subutilizado para o melhoramento genético em programas de breeding, que historicamente priorizaram traços agronómicos como o rendimento e a tolerância à seca em detrimento da qualidade nutricional. Existe uma falta de caracterização abrangente relativa à diversidade genética dos traços nutricionais dentro das coleções de milhete de dedal ex-situ de vários países africanos, o que limita a capacidade dos melhoristas em selecionar genótipos superiores para biofortificação.

Metodologia
O estudo avaliou 200 acessões (genótipos) de milhete de dedal obtidas do Instituto de Biodiversidade da Etiópia, representando coleções da Etiópia, Zimbabwe, Eritreia e Zambia. O desenho experimental utilizou um delineamento de alfa lattice 10 × 20 com duas repetições em três locais (Maiaini, Zana e Rama) na região de Tigray, Etiópia, ao longo de duas épocas de cultivo (2019/2020).

• Recolha de Dados: O conteúdo de nutrientes do grão foi avaliado para todos os genótipos. Para garantir a precisão, amostras de grãos agrupadas foram limpas para evitar contaminação e analisadas utilizando um espectrofotómetro de infravermelho próximo (DA 720). Os traços medidos incluíram teor de humidade, proteína, amido, cálcio (Ca), magnésio (Mg), ferro (Fe) e zinco (Zn).
• Análise Estatística: Os dados foram analisados utilizando IBM-SPSS para testes t e coeficientes de correlação de Pearson. A análise de agrupamento (cluster analysis) foi realizada através do método de Ligação de Ward e Distância Euclidiana ao Quadrado no MINITAB v19, validada por Análise Discriminante. A Análise de Componentes Principais (PCA) foi conduzida utilizando o software Past4.0 para identificar padrões de variação entre os traços nutricionais.

Principais Resultados

• Variabilidade Genética: Observou-se uma variação significativa (P < 0,001) entre os 200 genótipos para todos os traços nutricionais.
  • Proteína: Variou de 5,15% a 9,33% (média de 6,43%). O genótipo 203574 (do Zimbabwe) exibiu o maior teor de proteína.
  • Minerais: O cálcio variou de 139 a 431 mg/100g; o magnésio de 120,85 a 525,50 mg/100g; o ferro de 4,06 a 30,68 mg/100g; e o zinco de 0,11 a 4,89 mg/100g.
  • Melhores Desempenhos: Os genótipos 203574, 234160, 203259, 203257 e 203262 foram identificados como os melhores desempenhos para proteína, cálcio, magnésio, ferro e zinco, respetivamente. Notavelmente, todos os genótipos de topo para estes traços específicos originaram-se da Etiópia, com exceção do principal genótipo de proteína (203574) do Zimbabwe.
• Correlações: O teor de ferro mostrou correlações positivas significativas com o cálcio, magnésio e zinco. O cálcio apresentou uma forte correlação positiva com o zinco (r = 0,62, P < 0,01). O teor de proteína mostrou correlações negativas fracas e não significativas com a maioria dos traços minerais.
• Análise de Agrupamento (Cluster Analysis): Os genótipos foram agrupados em seis clusters distintos. O Cluster I continha a maioria dos genótipos (73), incluindo todas as 49 acessões do Zimbabwe. Os Clusters V e VI continham os genótipos com as maiores concentrações minerais. O Cluster V foi caracterizado por alto magnésio e ferro, enquanto o Cluster VI mostrou elevado cálcio, magnésio, zinco e ferro. As maiores distâncias genéticas foram observadas entre os clusters IV e VI, e II e VI.
• Análise de Componentes Principais (PCA): Os dois primeiros componentes principais explicaram aproximadamente 60,7% da variação total. O PC1 (40,27%) foi impulsionado principalmente pelo magnésio, zinco, cálcio e humidade. O PC2 (17,51%) foi influenciado pela proteína, amido e ferro.
• Fatores Geográficos e Fenotípicos: Os perfis nutricionais variaram conforme o país de origem; os genótipos etíopes apresentaram, geralmente, menores teores de zinco e ferro em comparação com os genótipos eritreus e do Zimbabwe, embora as acessões etíopes tenham mostrado alto magnésio. A cor da semente também influenciou o conteúdo nutricional: sementes castanhas e cor de laranja tiveram maior cálcio e ferro, mas menor magnésio, enquanto sementes castanhas e brancas exibiram maior zinco comparadas com as pretas e vermelhas. Humidade, proteína e amido não variaram significativamente de acordo com a cor da semente.

Significância e Contribuições
O estudo fornece uma avaliação fundamental da diversidade genética dos traços nutricionais nas coleções africanas de milhete de dedal. Ao identificar genótipos específicos com perfis nutricionais superiores (ex: alto cálcio, ferro, zinco e proteína), a investigação oferece um recurso direto para os melhoristas selecionarem linhagens parentais para programas de hibridização. O agrupamento dos genótipos com base nos traços nutricionais simplifica o processo de seleção, permitindo que os melhoristas visem clusters específicos (como o V e o VI) para combinar traços minerais desejáveis.

As descobertas sublinham o potencial do milhete de dedal como um veículo para aliviar a desnutrição de micronutrientes. O estudo conclui que a integração destes genótipos de alto teor nutricional em programas de melhoramento, potencialmente através de técnicas convencionais e moleculares, pode acelerar o desenvolvimento de variedades que abordem os duplos desafios da segurança alimentar e da saúde nutricional. Além disso, a correlação entre a origem geográfica e o conteúdo nutricional sugere que as estratégias de recolha de germoplasma podem ser refinadas para visar perfis nutricionais específicos. Os autores enfatizam que, embora o cultivo seja uma fonte significativa de minerais, particularmente cálcio, os esforços futuros devem focar-se em potenciar as variedades locais ricas em nutrientes do grão e explorar a sua aplicação em tecnologias de farinhas compostas.