Differences between strawberry cultivars based on principal component analysis

Darlei Michalski Lambrecht; Alessandro  Dal'Col Lúcio; Maria  Inês Diel; Denise  Schmidt; Francieli  de Lima Tartaglia; Andre Luís Tischler

doi:10.31686/ijier.vol8.iss6.2383

Authors

Darlei Michalski Lambrecht

Universidade Federal de Santa Maria
Alessandro Dal'Col Lúcio

Universidade Federal de Santa Maria
Maria Inês Diel

Universidade Federal de Santa Maria
Denise Schmidt

Universidade Federal de Santa Maria
Francieli de Lima Tartaglia

Universidade Federal de Santa Maria
Andre Luís Tischler

Universidade Federal de Santa Maria

DOI:

https://doi.org/10.31686/ijier.vol8.iss6.2383

Keywords:

Fragaria x ananassa Dusch., Variability, Multivariate Analysis, Principal Components

Abstract

Strawberry culture is of extreme economic importance, especially for small producers, as it has the capacity to add value to small family farms, in addition to absorbing family labor. Principal component analysis (PCA) is a multivariate technique for modeling covariance structure, where a basic idea is to find latent variables that represent linear combinations of a group of variables under study, which in turn are related between itself. In this way, the objective of the work was estimated, through the analysis of main components (PCA), as relationships between development variables, products and fruit quality in different strawberry cultivars. The design used was a randomized block with 11 treatments, consisting of strawberry cultivars of Italian and American origins, with four replications. During the culture cycle, the following variables were evaluated: phyllochron, number of commercial (FC) and non-commercial (FNC) fruits, mass of commercial (MFC) and non-commercial (MFNC) fruits, total titratable acidity (AT), total soluble quantities (SST) and total soluble ratio, titratable acidity (SST / AT). The relationships between the variables were evaluated by the PCA analysis and the results were plotted on the Biplot graph. From the analysis, it was possible to identify the relationships between the variables that show how to cultivate the same photoperiod and the same characteristic origin. Growing short photoperiods are more productive, for example, as the neutral photoperiod has less phyllochron and less acidity. The increase in soluble solids can cause a reduction in acidity, which is one of the characteristics that add flavor to the fruit.

References

Anuário Brasileiro de Horti & Fruti (2019) / Kist, B. B., dos Santos, C. E., Carvalho, C., Beling, R. R. – Santa Cruz do Sul: Editora Gazeta Santa Cruz, 2018, 96 p.: il.

Alvares, C. A., Stape, J. L., Sentelhas, P. C., De Moraes Gonçalves, J. L., & Sparovek, G. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, 2013, 22(6), 711–728. DOI: https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507

Brackmann, A., Pavanello, E. P., Both, V., Janisch, D. I., Schmitt, O. J., & Giménez, G. Avaliação de genótipos de morangueiro quanto à qualidade e potencial de armazenamento. Revista Ceres, 2011, 58(5), 542–547. DOI: https://doi.org/10.1590/S0034-737X2011000500002

Diel, M. I., Pinheiro, M. V. M., Cocco, C., Fontana, D. C., Caron, B. O., de Paula, G. M., … Schmidt, D. Phyllochron and phenology of strawberry cultivars from different origins cultivated in organic substracts. Scientia Horticulturae. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.03.053

Embrapa - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Retrieved from 2. ed Rio de Janeiro: Embrapa SPI. 2006. website: https://www.agrolink.com.br/downloads/sistema-brasileiro-de-classificacao-dos-solos2006.pdf

FAOSTAT. Food and Agriculture Organization. 2020. Retrieved March 18, 2020, from http://www.fao.org/faostat/en/#home

Heide, O. M. Photoperiod and Temperature Interactions in Growth and Flowering of Strawberry. Physiologia Plantarum, 1977, 40(1), 21–26. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1977.tb01486.x

Henz, G. P. Desafios enfrentados por agricultores familiares na produção de morango no distrito federal. Horticultura Brasileira, 2010, 28(3), 260–265. DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-05362010000300003

Islabão, G. O., Pinto, M. A. B., Selau, L. P. R., Vahl, L. C., & Timm, L. C. Characterization of soil chemical properties of strawberry fields using principal component. Revista Brasileira de Ciência Do Solo, 2013, 37(1), 168–176. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832013000100017

Kassambara, A., & Mundt, F. Articles - Principal Component Methods in R: Practical Guide. Sthda, 2017, 1–39.

Le, S., Josse, J., & Husson, F. FactoMineR: An R Package for Multivariate Analysis. Journal of Statistical Software, 2008, 25(1), 1–18. DOI: https://doi.org/10.18637/jss.v025.i01

Li, M., Li, X., Han, C., Ji, N., Jin, P., & Zheng, Y. UV-C treatment maintains quality and enhances antioxidant capacity of fresh-cut strawberries. Postharvest Biology and Technology, 2019, 156, 110945. DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2019.110945

Mazaro, S. M., Deschamps, C., De Mio, L. L. M., Biasi, L. A., De Gouvea, A., & Sautter, C. K. Comportamento pós-colheita de frutos de morangueiro após a aplicação pré-colheita de quitosana e acibenzolar-s-metil. Revista Brasileira de Fruticultura, 2008, 30(1), 185–190. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-29452008000100034

Mendonça, H. F. C., Calvete, E. O., Nienow, A. A., Costa, R. C. da, Zerbielli, L., & Bonafé, M. Estimativa do filocrono de morangueiro em sistemas consorciado e solteiro em ambientes protegidos. Revista Brasileira de Fruticultura, 2012, 34(March), 25–23. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-29452012000100005

Mingoti, S. A. Análise de dados através de métodos de estatística multivariada: uma abordagem aplicada. Belo Horizonte: Editora UFMG. 2005.

Nowicka, A., Kucharska, A. Z., Sokół-Łętowska, A., & Fecka, I. Comparison of polyphenol content and antioxidant capacity of strawberry fruit from 90 cultivars of Fragaria × ananassa Duch. Food Chemistry, 2019, 270, 32–46. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.015

R Development Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing version 3.5.3 (software). Vienna, Austria. 2019.

Rencher, A. C. Methods of Multivariate Analysis (2nd ed.). A John Wiley & Sons. 2002. DOI: https://doi.org/10.1002/0471271357

Richter, A. F., Faguerazzi, A. F., Zanin, D. S., Camargo, S. S., Arruda, A. L., Kretzschmar, A. A., … Silva, P. S. da.. Produtividade e qualidade de cultivares de morangueiro sob cultivo de solo e semi-hidropônico. Revista Científica Rural, 2018, 20, 193–203.

Šamec, D., Maretić, M., Lugarić, I., Mešić, A., Salopek-Sondi, B., & Duralija, B. Assessment of the differences in the physical, chemical and phytochemical properties of four strawberry cultivars using principal component analysis. Food Chemistry, 2016, 194, 828–834. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.08.095

Santos, AM & Medeiros, A. Morango: Produção. Retrieved from Frutos do Brasil. Embrapa Clima Temperado, 2003. website:https://www.bdpa.cnptia.embrapa.br/consulta/busca?b=pc&id=744952&biblioteca=vazio&busca=autoria:%22MEDEIROS, A. R. M. de Ed.).%22&qFacets=autoria:%22MEDEIROS, A. R. M. de Ed.).%22&sort=&paginacao=t&paginaAtual=1

Santos, A. M. No Title. Informe Agropecuário, 1999, 20, 24–29.

Silva, T. V., Resende, E. D. D. E., Viana, A. P. I. O., Rosa, R. C. C., Pereira, S. M. D. F., Carlos, L. D. A., & Vitorazi, L. Influência dos estádios de maturação na qualidade do suco do maracujá-amarelo. Revista Brasileira de Fruticultura- Jaboticabal, 2005, 472–475. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-29452005000300031

Souza, D. C. De, Ossani, P. C., Resende, L. V., Cirillo, M. Â., Silva, L. F. L. e, & Xavier, J. B. Variabilidade genética entre cultivares comerciais e híbridos experimentais de morangueiro com ênfase em análise de múltiplos fatores. Magistra, Cruz Das Almas – BA, 2019, 30, 48–59.

Strassburger, A. S., Marins Nogueira Peil, R., Ernani Schwengber, J., Barbosa Medeiros, C. A., Souza Martins, D. De, & Buchweitz E Silva, J. Crescimento e produtividade de cultivares de morangueiro de “dia neutro” em diferentes densidades de plantio em sistema de cultivo orgânico. Bragantia, 2010, 69, 623–630. DOI: https://doi.org/10.1590/S0006-87052010000300014

Streck, N. A., Michelon, S., Rosa, H. T., Walter, L. C., Bosco, L. C., De Paula, G. M., … Lopes, S. J. Filocrono de genótipos de arroz irrigado em função de época de semeadura. Ciencia Rural, 2007, 37(2), 323–329. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-84782007000200005

Taiz, L., Zeiger, E., Moller, I. max, & Murphy, A. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. In Porto Alegre: Artmed. 2017.

Tazzo, I. F., Fagherazzi, A. F., Lerin, S., Kretzschmar, A. A., & Rufato, L. Exigência Térmica De Duas Seleções E Quatro Cultivares De Morangueiro Cultivado No Planalto Catarinense. Revista Brasileira de Fruticultura, 2015, 37(3), 550–558. DOI: https://doi.org/10.1590/0100-2945-097/14

Trevisan, F., Lima, C. S. M., Pinto, V. Z., Bonome, L. T. da S., & Liz, K. M. de. Ácido Salicílico no desenvolvimento de plantas e nas caracteristicas físico- químicas de frutas de morango “Milsei-Tudla.” Revista iberoamericana de tecnologia postcosecha, 2017, 18, 106.

Villagrán, V. D., Legarraga, M. D., & Zschau, B. V. Manual de frutilla. Centro Regional de Investigacionón Quilamapu, 2013, (262).

Zhang, Y. J., Seeram, N. P., Lee, R., Feng, L., & Heber, D. Isolation and identification of strawberry phenolics with antioxidant and human cancer cell anti proliferative properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2008, 56, 670–675. DOI: https://doi.org/10.1021/jf071989c