Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The common bean (Phaseolus vulgaris L.), besides having high protein food, is also an excellent source of minerals for consuming. However, genetic variability for minerals contents has been observed and the accumulation of minerals occurs differently in the embryo and seed coat of bean seeds. It was not found studies on the genetics levels of potassium and copper in common bean seeds and a little about the potential of genetic improvement to increase in these minerals. Therefore, the aims of this study were: (1) investigate the accumulation of potassium, calcium, copper, iron and zinc in the seed coat and embryo of beans seeds; (2) examine the occurrence of maternal effect in the expression levels of potassium and copper in common bean seeds; (3) to estimate heritability and gain by selection for potassium and copper contents in early generations. Thus, the seed coats of two cultivars BRS Expedito and Carioca were separated from the embryo and minerals were determined in each fraction. Also, crosses were made between IAPAR 44 x Guapo Brilhante and BRS Expedito x BRS Valente, to study the genetics of potassium, and between IAPAR 44 x IAPAR 31 and Diamante Negro x TPS Bonito, to study copper amount. In the embryo was concentrated more than 80% of potassium, 64% copper and 68% zinc and the tegument has accumulated more than 94% of calcium and 51.06% to 60.12% of iron in the seeds of BRS Expedito and Carioca cultivars. There was no significant maternal effect on the expression levels of potassium and copper in common bean seeds. Estimates of broad sense heritability of 44.08% and 79.97%, and in the narrow sense of 33.26% and 43.05% were obtained for potassium content in IAPAR 44 x Guapo Brilhante and BRS Expedito x BRS Valente crossing, respectively. For copper content was observed estimates of heritability in the broad sense of 71.90% and 79.65%, and in the narrow sense of 51.98% and 61.99% for IAPAR 44 x IAPAR 31 and Diamante Negro x TPS Bonito crossing, respectively. The increase in potassium content, for breeding, may be difficult due to the significant effect of the environment variance. For copper content, it was possible an increased of 46.78% for breeding. / O feijão (Phaseolus vulgaris L.), além de ser um alimento altamente protéico, também é uma excelente fonte de minerais para a utilização na alimentação humana. Todavia, variabilidade genética para os teores de minerais tem sido constatada e a acumulação dos minerais pode ocorrer de maneira diferenciada no tegumento e no embrião das sementes de feijão. Não foram encontrados estudos sobre a genética dos teores de potássio e de cobre em sementes de feijão e sobre o potencial do melhoramento genético para o aumento desses minerais. Sendo assim, os objetivos desse trabalho foram: (1) investigar a acumulação de potássio, cálcio, cobre, ferro e zinco no tegumento e no embrião das sementes de feijão; (2) verificar a ocorrência de efeito materno na expressão dos teores de potássio e de cobre em sementes de feijão; (3) obter estimativas de herdabilidade e de ganho por seleção para os teores de potássio e de cobre em gerações precoces. Para tanto, o tegumento foi separado do embrião das sementes de duas cultivares de feijão BRS Expedito e Carioca e os minerais foram determinados em cada fração. Também, foram realizados cruzamentos dirigidos entre as cultivares IAPAR 44 x Guapo Brilhante e BRS Expedito x BRS Valente, para o estudo da genética do teor de potássio, e entre as cultivares IAPAR 44 x IAPAR 31 e Diamante Negro x TPS Bonito, para o estudo da genética do teor de cobre. No embrião se concentraram mais de 80% do potássio, 64% do cobre e 68% do zinco e no tegumento acumularam-se mais de 94% do cálcio e de 51,06% a 60,12% do ferro nas sementes de feijão das cultivares BRS Expedito e Carioca. Não foi observado efeito materno significativo na expressão dos teores de potássio e de cobre em sementes de feijão. Estimativas de herdabilidade em sentido amplo de 44,08% e de 79,97% e em sentido restrito de 33,26% e de 43,05% foram obtidas para o teor de potássio, nos cruzamentos IAPAR 44 x Guapo Brilhante e BRS Expedito x BRS Valente, respectivamente. Para o teor de cobre, foram observadas estimativas de herdabilidade em sentido amplo de 71,90% e de 79,65% e em sentido restrito de 51,98% e de 61,99% para os cruzamentos IAPAR 44 x IAPAR 31 e Diamante Negro x TPS Bonito, respectivamente. O aumento do teor de potássio, por melhoramento genético, poderá ser dificultado em função do expressivo efeito da variância do ambiente. Para o teor de cobre foi possível um aumento de 46,78%, por melhoramento genético.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The common bean has significant levels of calcium and iron in grains, providing that this legume is used in human food controlling minerals deficiency. Furthermore, genetic variability for these minerals were observed, allowing the development of nutraceutics germplasm. As knowledge about the genetics of calcium levels and iron content are essential for increasing their concentration in grain, and this information is not available in the literature, were objectives of this work: (1) to investigate the occurrence of maternal effect to the levels of calcium and iron in common bean grains (2) to estimate heritability and gain from selection in early generations to the levels of calcium and iron in common bean grains. Therefore, controlled crossings were made between cultivars Pérola x TPS Bonito and TPS Bonito x BRS Expedito, for the study of genetics of calcium, and between cultivars Minuano x Diamante Negro and Diamante Negro x Iapar 44 for the study of genetics of iron. Maternal effect was observed in the expression levels of calcium and iron content common bean grains. For calcium, estimates of heritability, in the broad sense, of 66.75% and 74.65%, and in the narrow sense of 47.00% and 63.61% were obtained for the crossings between Pérola x TPS Bonito and TPS Bonito x BRS Expedito respectively. F2 plant with 33.64% more calcium (1.47 g kg-1 DM) than the genitor with greater value of this mineral, was obtained. For the content of iron, the estimative of heritability, in the broad sense in 76.36% and, in the narrow sense in 50.60% it was observed, from crossing between Minuano x Diamante Negro. It was possible to increase by 94% the iron content, for the genitor of higher mineral content of this because a plant F2 with 161.20 mg kg-1 DM was obtained. The selection of plants in the F2 generation obtained from these crossings can be made effective in the development of common bean germplasm with higher levels of calcium and iron content in grains because of the moderate to high estimates of heritability and gain from selection. / O feijão possui teores significativos de cálcio e de ferro nos grãos, proporcionando que essa leguminosa seja utilizada na alimentação humana para o controle da deficiência de minerais. Além disso, variabilidade genética para estes minerais foi observada, o que possibilita o desenvolvimento de germoplasma nutracêutico. Como o conhecimento sobre a genética dos teores de cálcio e de ferro são fundamentais para aumentar sua concentração nos grãos, e estas informações não foram encontradas na literatura, foram objetivos desse trabalho: (1) investigar a ocorrência de efeito materno para os teores de cálcio e de ferro em grãos de feijão; (2) obter estimativas de herdabilidade e de ganho por seleção em gerações precoces para os teores de cálcio e de ferro em grãos de feijão. Por isso, cruzamentos controlados foram realizados entre as cultivares Pérola x TPS Bonito e TPS Bonito x BRS Expedito, para o estudo da genética do cálcio, e entre as cultivares Minuano x Diamante Negro e Diamante Negro x Iapar 44, para o estudo da genética do ferro. Efeito materno foi observado na expressão dos teores de cálcio e de ferro em grãos de feijão. Para o cálcio, estimativas de herdabilidade, em sentido amplo, de 66,75% e de 74,65% e, em sentido restrito, de 47,00% e 63,61% foram obtidas para os cruzamentos entre Pérola x TPS Bonito e TPS Bonito x BRS Expedito, respectivamente. Uma planta F2 com 33,64% a mais de cálcio (1,47 g kg-1 de MS) do que o genitor com maior valor desse mineral, foi obtida. Para o teor de ferro, estimativas de herdabilidade, em sentido amplo, de 76,36% e, em sentido restrito de 50,60% foram observadas, a partir do cruzamento entre Minuano x Diamante Negro. Foi possível aumentar em 94% o teor de ferro em grãos de feijão, em relação ao genitor de maior teor desse mineral, pois uma planta F2 com 161,20 mg kg-1 de MS foi obtida. A seleção de plantas F2 nas gerações segregantes obtidas a partir destes cruzamentos realizados poderá ser efetiva no desenvolvimento de germoplasma de feijão com maiores teores de cálcio e de ferro nos grãos devido às estimativas de herdabilidade e de ganho por seleção moderadas a altas constatadas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The common bean (Phaseolus vulgaris L.) have high content of dietary fiber and protein of high quality, so it can be considered a functional food. The objectives of this work were: (1) to verify if occurs maternal effect for the insoluble fiber, soluble fiber, methionine and cysteine content in grains common bean; (2) to estimate the heritability and gain from selection for these traits; (3) to assess the composition of amino acids of early generations of common bean obtained from controlled crosses with genitor of high cysteine content. Six generations were obtained (F1, F1 reciprocal, F2, F2 reciprocal, retrocruzamento 1 - RCP1 and retrocruzamento 2 - RCP2) from crosses between genitors contrasting to the insoluble fiber (Guateian 6662 x Guapo Brilhante), soluble fiber (Guapo Brilhante x Pérola), methionine (BRS Valente x Iapar 44) and cysteine (TPS Nobre x Minuano) content. The soluble and insoluble fiber contents were determined by enzyme-gravimetric method and the amino acids content were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The experimental design was a completely randomized, with variable number of replications for generations obtained. The results showed presence of genetic variability for the insoluble fiber, methionine and cysteine contents. No was observed effect maternal significant for insoluble fiber, soluble fiber, methionine and cysteine contents in grains of common bean. Estimates of heritability moderate in the broad sense of 45.22% and gain from selection predicto of 10.15% was obtained for the insoluble fiber. Unable to estimate the heritability in the broad sense and in the narrow sense for soluble fiber, because of lack of genetic variability in different generations, and for the methionine and cysteine content, because genetic negative variances were obtained. The selection of plants F2 obtained from crosses between Guateian 6662 x Guapo Brilhante and between BRS Valente x Iapar 44 may result in superior genotypes for the insoluble fiber and methionine content, respectively. The genitors TPS Nobre and Minuano and F1 and F1r generations showed essential amino acids and nonessential contents suitable for use in food. For the cysteine content, it is not possible to select any plant in the F2 generation due to the low contents of this amino acid sulfur. / O feijão (Phaseolus vulgaris L.) apresenta alto teor de fibra alimentar e proteína de alta qualidade, por isso pode ser considerado um alimento funcional. Os objetivos desse trabalho foram: (1) investigar a ocorrência de efeito materno para os teores de fibra insolúvel, fibra solúvel, metionina e cisteína em grãos de feijão; (2) obter estimativas de herdabilidade e de ganho por seleção para esses caracteres; (3) avaliar a composição de aminoácidos de gerações precoces de feijão obtidas a partir de cruzamentos controlados com genitor de alto teor de cisteína. Sendo assim, foram obtidas seis gerações (F1, F1 recíproco, F2, F2 recíproco, retrocruzamento 1 - RCP1 e retrocruzamento 2 - RCP2), a partir de cruzamentos entre genitores contrastantes para os teores de fibra insolúvel (Guateian 6662 x Guapo Brilhante), fibra solúvel (Guapo Brilhante x Pérola), metionina (BRS Valente x Iapar 44) e cisteína (TPS Nobre x Minuano). Os teores de fibra insolúvel e solúvel foram determinados pelo método enzimático-gravimétrico e os teores dos aminoácidos foram quantificados por cromatografia líquida de alta performance (HPLC). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com número de repetições variável para as diferentes gerações. Os resultados obtidos revelaram presença de variabilidade genética para a fibra insolúvel, metionina e cisteína. Não foi verificado efeito materno significativo para os teores de fibra insolúvel, fibra solúvel, metionina e cisteína em grãos de feijão. Estimativa moderada de herdabilidade, em sentido amplo, de 45,22% e ganho por seleção predicto de 10,15% foram obtidos para a fibra insolúvel. Não foi possível estimar a herdabilidade, em sentido amplo, e em sentido restrito para a fibra solúvel, devido à ausência de variabilidade genética nas diferentes gerações, e para os teores de metionina e de cisteína, pois variâncias genéticas negativas foram obtidas. A seleção de plantas F2 obtidas a partir do cruzamento entre Guateian 6662 x Guapo Brilhante e entre BRS Valente x Iapar 44 poderá resultar em genótipos superiores quanto aos teores de fibra insolúvel e de metionina, respectivamente. Os genitores TPS Nobre e Minuano e as gerações F1 e F1r apresentaram teores de aminoácidos essenciais e não-essenciais adequados para uso na alimentação. Para o teor de cisteína, não é possível selecionar nenhuma planta na geração F2 devido aos baixos teores desse aminoácido sulfurado.