Programa de Pós-Graduação emGenética e Melhoramento de Plantas

LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Melhoramento genético para resistência às doenças

fúngicas do sistema radicular da soja

Aluno: Inocencio Junior de OliveiraOrientador: Prof. Dr. Natal Antonio Vello

Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil

Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

MANEJO DA DOENÇA E MEDIDAS DE CONTROLE

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

CONSIDERAÇÕES FINAIS

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IMPORTÂNCIA DA SOJA

SAFRA 2008/2009:

MUNDO96,3 milhões ha soja

210,6 milhões ton

57,0 milhões ton21,7 milhões haSoja

134,3 milhões ton47,7 milhões haGrãos

ProduçãoÁrea Plantada

BRASIL

Fonte: Conab

Exportação ~ 7% do total brasileiro

Fonte: Cepea

INTRODUÇÃO

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FATORES QUE LIMITAM A PRODUTIVIDADE

INTRODUÇÃO

FATORES QUE LIMITAM A PRODUTIVIDADE

INTRODUÇÃO

TombamentoSeptoriose,

Cercosporiose

Antracnose, Podridão de Fitóftora, Haste Negra da soja

Míldio, Oídio, Crestamento Bacteriano, Ferrugem Asiática

Nematóide do Cisto e de Galhas, Mela, Mancha olho de rã,

Cancro da Haste, Podridão Vermelha das Raízes, Mofo Branco

DOENÇAS RADICULARES

INTRODUÇÃO

Podridão de carvão (Macrophomina phaseolina)

Podridão parda da haste (Cadophora gregata)

Podridão radicular de fitóftora (Phytophthora sojae)Tombamento de esclerócio (Sclerotium rolfsii)

Murcha de esclerócio (Sclerotium rolfsii)

Tombamento de rizoctonia (Rhizoctonia solani AG1)

Morte em reboleira (Rhizoctonia solani AG1)

Podridão vermelha das raízes – PVR (Fusarium solani f.sp. glycines)

Podridão radicular de roselínia (Rosellinia sp.)

Podridão radicular de corinéspora (Corynespora cassiicola)

Mofo branco (Sclerotinia sclerotiorum)

PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES?

INTRODUÇÃO

Perdas podem chegar a 80%

Uso de cultivares resistentes é mais efetiva

Afetou + 2 milhões ha perdas US$ 53 milhões

(YORINORI, 2002)

Está atingindo áreas do Centro-Oeste cada vez mais

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PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA?

INTRODUÇÃO

Ataca a planta da pré-emergência à planta adulta

Perdas estimadas em US$ 252 milhões e redução de 1,2 milhões ton

(Wrather et. al., 2003)

Redução na produção entre 65% e 93% comparando genótipos S e R

Mais de 55 raças do patógeno já foram descritas

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INTRODUÇÃO

PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA?

PREOCUPAÇÃO NO BRASIL EM RELAÇÃO ÀPODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

INTRODUÇÃO

PORQUE SE PREOCUPAR COM MOFO BRANCO?

INTRODUÇÃO

Escleródios sobrevivem até 10 anos no solo

Está infectando regiões produtoras de sementes

Perda 20% rendimento de grãos no Centro-Oeste em 2005/2006

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646.590 ha1.167.210 ha

Área InfestadaÁrea Colhida

55,39%

GOIÁS:

ÁREA PLANTADA: 2.253.302 ha

ÁREA INFESTADA: 1.026.750 ha (45,56%)

PREOCUPAÇÃO COM MOFO BRANCO

INTRODUÇÃO

DESENVOLVIMENTO DA DOENÇA

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

ETIOLOGIA DO PATÓGENO

EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA

Fusarium solani f. sp. glycines

Fungo necrotrófico

Sobrevive no solo - Clamidóporos

Condições favoráveis:

- Alta umidade relativa do ar e do solo;

- Temperaturas amenas

15 – 20ºC sintomas nas raízes

22 – 24ºC parte aérea

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

SINTOMATOLOGIA E DANOS

Danos:

• 20 a 80% dependendo da cultivar e do estádio da cultura;

• Redução na quantidade de raízes secundárias;

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

SINTOMATOLOGIA E DANOS

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

Freitas et al., Ciência Rural, v. 34, n. 4, 2004

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

ETIOLOGIA DO PATÓGENO

EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA

• Phytophthora sojae (Kaufm & Gerd.)

• Patógeno habitante do solo

• Sobrevive em restos culturais por vários anos – oósporos

Condições favoráveis:

• Água livre disponível

• Temperatura ~ 25ºC

• Solo com drenagem deficiente

• Monocultura

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

SINTOMATOLOGIA E DANOS

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

SINTOMATOLOGIA E DANOS

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

ETIOLOGIA DO PATÓGENO

EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA

• Sclerotinia sclerotiorum

• Fungo necrotrófico

• Sobrevive no solo - escleródios

Condições favoráveis:

• Alta umidade relativa do ar e do solo

• Temperaturas entre 15 e 25ºC

Disseminação – sementes, implementos agrícolas e vento

MOFO BRANCO

EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA

MOFO BRANCO

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

SINTOMATOLOGIA E DANOS

DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA

MOFO BRANCO

SINTOMATOLOGIA E DANOS

MOFO BRANCO

MANEJO DA DOENÇA E MEDIDAS DE CONTROLE

RESISTÊNCIA GENÉTICA EFETIVA

MENEJO INTEGRADO

SEMENTES SADIAS E TRATADAS

ROTAÇÃO DE CULTURAS

DESCOMPACTAÇÃO E DRENAGEM

ESPAÇAMENTO E POPULAÇÃO

MANUTENÇÃO DA PALHADA

CULTIVARES PRECOCES

SISTEMA DE PLANTIO CONTROLE QUÍMICO CONTROLE

BIOLÓGICO

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

Pop. Pop. MelhoradaMelhorada (C1)(C1)

AvaliaAvaliaççãoãoe e SeleSeleççãoão

RecombinaRecombinaççãoão dadafrafraççãoão superiorsuperior

PopulaPopulaççãoão original original (C0(C0))

GeraGeraççãoão de de ProgeniesProgenies

ENSAIOS REPETIDOS EM

TEMPO E ESPAÇO

LANÇAMENTO DE CULTIVAR

GERAÇÕES F1 a F5

� Pedigree

� Bulk

� Retrocruzamentos

Espécies silvestres

Banco de Germoplasma

Cultivares Locais

Cultivares Melhorados

Seleção Genitores

Formação da População base.

� Hibridização

� Linhagem pura

� Seleção massal

Autógamas

Soja

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

FONTES DE RESISTÊNCIA À F. solani f. sp. glycines

A resistência para podridão vermelha das raízes em soja tem-se mostrado parcial, pois todos os genótipos analisados atéentão apresentam algum sintoma da doença.

6759SuscetívelS

-ResistenteR

19Moderadamente suscetívelMS

87Moderadamente resistenteMR

Número de AcessosReação

Fonte: Grin

- Forrest;

- Ripley;

- Jack;

- PI 520.733.

- Poligênica (genes Rfs) com forte influência ambiental

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HERANÇA DA RESISTÊNCIA:�

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

ESTRATÉGIAS DE SELEÇÃO DE GENÓTIPOS DE SOJA PARA

RESISTÊNCIA À PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

Bernardi, 2008, Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas)

OBJETIVO:

- Avaliar progênies e cultivares de soja quanto à reação genética

a podridão vermelha das raízes em condições de campo e casa

de vegetação.

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A PVR

• Campo naturalmente infestado• Plantas arrancadas com enxadão e lavadas – sever• Contar plantas mortas -incidência

• Inoculação com grãos de sorgo infectados

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A PVR

Casa de vegetação

Campo

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

Bernardi, 2008

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

OBJETIVO:

- Identificar QTLs associados à resistência à podridão vermelha

das raízes em soja em RILs oriundas do cruzamento entre

Forrest X Essex.

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

MICROSATELLITE MARKERS IDENTIFY THEE ADDITIONAL QTLs FOR

RESITANCE TO SOYBEAN SUDDEN DEATH SYNDROME IN ESSEX x FORREST RILs

Iqbal et. al. Theor Appl Genet (2001), 102:187-192

Ação gênica aditiva

Resistência durável a PVR

Outros autores – Grupo ligação G

Prabhu et al., 1999; Meksem et al., 1999; Kazi et al., 2008

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES

• Proteção tudo ou nada desde a germinação

• 14 genes Rps

Rps 1 (1 a, 1b, 1c, 1d,1k), Rps 2, Rps 3 (3 a, 3b, 3c), Rps 4, Rps 5, Rps 6, Rps 7, Rps 8.

RESISTÊNCIA COMPLETA OU RAÇA-ESPECÍFICA

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

1a, 1b, 1c, 1k25

1a, 3a, 6, 77

1a, 1c, 74

1a, 73

71

Gene Rps suscetívelRaça

FONTES DE RESISTÊNCIA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

Reação de cultivares de soja, desenvolvidas pela Embrapa, quanto àresistência aos patótipos 1 e 3 de Phytophthora sojae. Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, 2007.

Patótipo Cultivar Reação Patótipo Cultivar Reação7 BR-1 I 1a, 7 BRS 184 I

BRS 66 R BRS 185 RBRS 138 R BRS 211 R

BRS 214 RBRS 215 R

BRS 243 RR RBRS 246 RR I

BRS 257 RBRS 260 RBRS 262 RBRS 266 R

BRS Fepagro 24 RBRS Pala R

BRS Pampa RR RBRS Raiana IBRS Sinuelo RBRS Tebana RBRS Torena I

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

1 3

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

R = resistente

I = intermediária

• Em raízes três tipos limitando:

- penetração

- colonização ou

- multiplicação do patógeno.

RESISTÊNCIA PARCIAL, GERAL OU DE CAMPO

• Efetiva a todos os patótipos

• Herança poligênica

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

RESISTÊNCIA PARCIAL E COMPLETA DE GENÓTIPOS DE

SOJA À PHYTOPHTHORA SOJAE

Soares et al., 2009. Resumo V Congresso Brasileiro de Soja

Resistência completa

Resistência parcial

METODOLOGIA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

MAPPING QTL TOLERANCE TO PHYTOPHTHORA ROOT ROT IN SOYBEAN

USING MICROSATELLITE AND RAPD/SCAR DERIVED MARKERS

Han et. al. Euphytica (2008), 162:231-239

OBJETIVO:

- Identificar QTLs na cultivar Conrad que possui ampla tolerância a muitas raças de P. sojae.

8,6% VF

10,2% VF

3,8% VF

MOFO BRANCO

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

- AXn - 153

FONTES DE RESISTÊNCIA�

CULTIVARES PIs- NKS 19-90 - PI 391589B- Asgrow A2506 - FC 030233- Colfax - PI 089001- Corsoy 79 - PI 153259- Vinton 81 - PI 437764

- PI 548404- PI 548312

HERANÇA DA RESISTÊNCIA:�

Poligênica

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA

Suspensão de micélio - Spray Determinação da mortalidade de plantas 2 semanas após

Casa de vegetação

- UR elevada (>70%)

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA

Drop micélio – meristema apical Determinação da mortalidade de plantas 2 semanas após

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

Mortalidade de plantas (%) com os números em parênteses indicam o rank do genótipo sendo o 1 o mais resistente.

Genótipos Spray micélio Drop micélio

A2506 21 (1) 31 (2)Chapman 36 (2) 36 (3)

Kenwood 94 36 (2) 28 (1)NKS 19-90 39 (4) 39(4)Corsoy 79 40 (5) 75 (11)BSR 101 46 (6) 67 (7)Hardin 91 53 (7) 78 (12)Vinton 81 54 (8) 83 (14)

Colfax 56 (9) 61 (5)Conrad 94 58 (10) 72 (9)

Dunbar 61 (11) 64 (6)Elgin 87 61 (11) 72 (9)

Jack 62 (13) 69 (8)Olympus 62 (13) 83 (14)Resnik 63 (15) 89 (17)

Ciba 3253 65 (16) 81 (13)Felix 67 (17) 83 (14)

Fairbault 68 (18) 95 (18)

CHEN and WANG, 2005.

Plant Dis. 89:1268-1272.

GENETIC MAPPING OF QTLS UNDERLYING PARTIAL RESISTANCE TO SCLEROTINIA SCLEROTIORUM IN SOYBEAN PI 391589A AND PI 391589B

Guo et. al. Crop Science, v. 48, p. 1129-1139, 2008.

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

OBJETIVO:

- Identificar QTLs associados com resistência parcial àSclerotinia sclerotiorum em PI 391589A e PI 391589B de soja.

18 marcadores SSR em 9 GL

Em 4 regiões nos GL E, F, M e O – ambas PIs

6 a 15,7% VF

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

No Brasil ainda se busca genótipos resistentes

Não se tem bons genótipos oriundos dos cruzamentos entre PI com cultivares comerciais

Cultivares que permitam maior aeração entre as plantas:

- Planta ereta, < engalhamento, período curto de florescimento.

BRSGO Caiapônia, Emgopa313 e Emgopa 313 RR

CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO

MOFO BRANCO

CONSIDERAÇÕES FINAIS

MANEJO INTEGRADO

• PARA OBTER SUCESSO NA BUSCA POR CULTIVARES

RESISTENTES ÀS DOENÇAS RADICULARES É PRECISO:

- Cultivares resistentes

- Práticas culturais

- Rotação de culturas

- Seleção assistida

OBRIGADO!!!

ijdolive@esalq.usp.br