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Revista RG News 3 (3) 2017 - Sociedade Brasileira de Recursos Genéticos

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9. O uso do BAG-Feijão do Instituto Agronômico (IAC) no melhoramento genético Sérgio Augusto Morais Carbonell Eng. Agr. pela Universidade Federal de Santa Maria (1987), Me. em Genética e Biologia Molecular pela Universidade Estadual de Londrina (1991) e Dr. em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas) pela ESALQ - Universidade de São Paulo (1995). Atualmente é PqC-VI e Diretor Geral do IAC e líder de Pesquisa em Melhoramento do Feijoeiro nesta Instituição. Professor do Curso em Agricultura Tropical e Subtropical, Área de concentração em Genética, Melhoramento Vegetal e Biotecnologia do IAC. Assessor 'ad doc' da FAPESP, CNPq, CAPES e FAPEMIG em projetos de pesquisa, membro do Comitê Editorial da CBAB. Assessor técnico externo do MP-1 Pesquisa Estratégica da EMBRAPA para o Brasil. Possui 15 cultivares de feijoeiro registradas no MAPA-RNC (oito protegidas no MAPA/SNPC).

Alisson Fernando Chiorato Eng. Agr. pelo Centro Regional Universitário de Espírito Santo do Pinhal - SP (2002), Me. em Agricultura Tropical e Subtropical pelo IAC (2004) e Dr. em Genética e Melhoramento de Plantas pela ESALQ/USP (2008). Atualmente é PqC-VI do IAC, com ênfase em Melhoramento Genético de Feijoeiro e Professor do curso de Pós-Graduação em Agricultura Tropical e Subtropical da PGIAC nas Disciplinas de Bases do Melhoramento Genético de Plantas e Genética Quantitativa. Atua também como responsável técnico pela produção de sementes genéticas produzidas pelo IAC. É assessor ad hoc da FAPESP e CNPq em projetos de pesquisa. Possui 11 cultivares de feijoeiro registradas no MAPA-RNC onde destas, oito foram protegidas no MAPA/SNPC. Contextualização O melhoramento genético do feijoeiro envolve inúmeros processos, desde o pré-melhoramento até chegar à possível recomendação de uma nova cultivar, até o pós-melhoramento. Todos eles devem ser considerados de igual importância, desde a escolha dos genitores até a seleção dos genótipos nos ensaios de competição. Para que uma cultivar de feijoeiro seja recomendada ao comércio, esta deve atender às características de produtividade, resistência ou tolerância a fatores bióticos e abióticos, além das relacionadas às características de qualidades tecnológicas como tempo de cozimento, qualidades nutricionais e o tipo de caldo para feijões de tegumento preto. No mercado do Brasil, predominam os feijões com tegumento carioca e preto tipicamente de origem mesoamericana. Cultivares com características de origem andina, caracterizados pelo maior tamanho da semente, são conhecidos como feijões especiais ou gourmet, e apresentam pouca participação no mercado (<8%). Essas limitações dificultam o trabalho do melhorista, pois muitas vezes reduzem o número de genitores para cruzamentos prejudicando a obtenção de cultivares mais produtivas, principalmente quando busca-se ampliar a variabilidade e a introdução de genes presentes em genótipos de outros países (CARBONELL et al. 1999).


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O progresso no melhoramento para alta produtividade em feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) tem sido bastante modesto, por volta de 1,21% ao ano (ELIAS et al. 1999, CHIORATO et al. 2010). A utilização de genitores divergentes em cruzamentos é uma opção vantajosa, pois promove combinações gênicas favoráveis, mediante efeitos de aditividade, pleiotropia e epistasia, condicionando à presença de caracteres favoráveis. Desta forma, a postulação de critérios racionais e eficientes para a identificação de genitores não aparentados, visando a síntese de linhagens que permita ao melhorista atingir seus objetivos, torna-se uma questão aberta no melhoramento de plantas. Dias et al. (2004) explicam que existem duas possibilidades para atingir estes objetivos. A primeira é testar os tipos parentais quanto à capacidade combinatória, onde neste caso, os sistemas de cruzamentos dialélicos são conduzidos para avaliar a capacidade geral e específica de combinação. A segunda possibilidade, que se enquadra melhor no melhoramento de feijoeiro, baseia-se na premissa de que genótipos parentais altamente divergentes e com alta performance média podem gerar linhagens superiores, ou seja, a seleção de genitores pela performance per se evita que grande número de cruzamentos sejam realizados. Neste sentido, a caracterização e a avaliação dos acessos de Bancos Ativos de Germoplasma (BAG), atualmente chamada de pré-melhoramento, permite o conhecimento da variabilidade existente, identificando genitores divergentes e facilitando o trabalho do melhorista na elaboração dos blocos de cruzamento. Essa caracterização fornece informações complementares para o melhorista, obtendo-se múltiplos resultados no seu material experimental. O programa de melhoramento genético do IAC tem realizado avaliações qualitativas e quantitativas dos acessos do BAG-Feijão no campo (Figura 1) e no laboratório, visando a caracterização e a conservação do seu banco de genes em câmara de armazenamento (Figura 2). Estas avaliações rotineiras mantém a identificação do acesso e a sua variabilidade (Figura 3). No preparo e manuseio simultâneo de vários descritores, as técnicas multivariadas a exemplo das análises de agrupamento, análise de componentes principais e variáveis canônicas são opções favoráveis na otimização para seleção de acessos de um BAG e na predição de combinações heteróticas, onde centenas de cruzamentos indesejáveis podem ser evitados. No melhoramento para ampliação da base genética/produtividade ou para outras características de interesse, estudos de pré-melhoramento são essenciais para o sucesso do ganho genético, permitindo redução dos esforços de trabalho e economia da atividade. Figura 1. Avaliação de acessos do BAG-Feijão IAC.

Espírito Santo do Pinhal, 2005.


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Em cultivos que utilizam alta tecnologia de produção, são obtidas produtividades médias superiores a 4.000 kg/ha. Nestes casos, o melhoramento convencional que utiliza genótipos geralmente adaptados às nossas condições (Mesoamérica) podem não ser suficiente para aumentar este patamar de produtividade. Deste modo, no Brasil são utilizados em programas de melhoramento fontes com base genética ampla, como por exemplo as várias raças locais de feijoeiro (SINGH, 1992; SINGH et al., 1991). Estas fontes de variabilidade são consideradas, em sua maioria, genótipos exóticos não adaptados às condições do Brasil, pertencentes a outro centro de origem (Andina) ou outro ‘pool’ gênico. O conhecimento e avaliação destes genótipos são de grande importância para a quebra de patamares de produtividade, além da identificação de novas fontes de resistência à doenças que possam ser utilizadas nos programas de melhoramento genético em andamento no Brasil.

As realizações através do uso No IAC, cruzamentos inter-raciais envolvendo as seis raças de feijoeiro dão preferência às combinações de genótipos das raças Mesoamericanas como Jalisco, Durango e Mesoamericano, pois genótipos das raças Andina como Peruana, Chilena e Nova Granada, geralmente produzem descendência pouco produtiva e não combinam com tipos mesoamericanos em cruzamentos simples (SINGH, 1992). Estes cruzamentos são importantes, pois além de promoverem a introdução de novos genes para resistência a doenças, porte de planta, tipo de grão, precocidade, tolerância à seca e altas temperaturas, em uma população local tipicamente Mesoamericana, permitirá possíveis ganhos de produtividade (Tabela 1). No entanto, devido às diferenças entre raças, estes ganhos são obtidos mais facilmente quando efetuados através de cruzamentos múltiplos com cultivares locais (SINGH, 1992, SINGH & URREA, 1994; SINGH & URREA, 1995). Deste modo, cruzamentos múltiplos foram realizados envolvendo cultivares IAC com genótipos das raças Jalisco (Puebla 152, Flor de Mayo, Garbancillo Zarco), Durango (Pinto 114), Mesoamericano (Aporé, Preto Dom Feliciano, Baetão, Oito e Nove), Peruano (ICA Viboral, Bolon Bayo), Nova

Figura 2. Câmara fria de armazenamento de acessos do BAG-Feijão IAC. Campinas, 2017. Figura 3. Variabilidade em sementes do BAG-Feijão IAC. Campinas, 2017.


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Granada (Jalo EEP558, Canário 101, G2333, Antioquia 8) e Chileno (Sangretoro, Tortolás), bem como outros genótipos a serem introduzidos pelo programa. Estes cruzamentos produzem progênies que são caracterizadas morfologicamente e que futuramente são importantes nos processos de produção de sementes e nas orientações de manejo de novas cultivares disponibilizadas aos agricultores (Figura 4). Tabela 1. Características de planta, vagens e sementes de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) utilizadas para classificação nos respectivos centros de origem [SINGH et al. (1989) e SINGH et al. (1991)]. Origem Raça Hábito Vagens e sementes Outras características

Meso- americana Mesoamérica I Vagens com 8-10 cm com 6-8 sementes Precoces - 70 a 80 dias Mesoamérica II Vagens com 8-10 cm com 6-8 sementes Plantas com 60-80 cm altura Mesoamérica III Vagens concentradas na parte basal da planta Apresenta guias curtas Mesoamérica IV Apresenta sementes pequenas Plantas altas com até 2,0 metros Durango III Vagens achatadas com 5-8cm e sementes elípticas ou romboides Plantas prostradas Jalisco IV Sementes redondas e ovais Plantas com até 3,0 metros de altura

Andina Nova granada I Sementes reniformes, cilíndricas e muitas vezes retangulares Folhas grandes Nova granada II e III Sementes longas, reniformes ou cilíndricas Sensíveis ao fotoperíodo Nova granada III Sementes redondas ou ovais Folhas longas e pequenas Chilena IV Sementes grandes, semelhantes

ao ‘pool gênico’ 7, 8 e 9 Plantas com até 3,0 metros Peruana I Vagens com 8-10 cm, sementes medianas Plantas altamente sensíveis ao fotoperíodo Peruana III e IV Vagens achatadas e longas, sementes medianas Semelhante ao ‘pool’ 11


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C

Figura 4. Características morfológicas da planta de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.): a. Vagem: perfil: 1. recurvado, 2. reto e 3. arqueado; b. Flor: formato da bractéola: 1. ovalada cordata grande (mesoamericano) e 2. triangular pequena (andino); c. Hábito de crescimento: 1. determinado, 2. indeterminado arbustivo e 3. indeterminado prostrado; d. Flor: cor da asa: 1. branca, 2. rósea e 3. violeta. Outra importante participação do uso do germoplasma de feijoeiro está relacionada ao mercado consumidor, para grãos de feijão diferentes do grupo carioca e preto. No Brasil, há uma crescente demanda pela procura de tipos diferentes aos grãos carioca e preto, visando um maior valor agregado ao produto e também para um segmento de exportação. Empresas empacotadoras buscam por um produto diferenciado em qualidade e tipo de grão, colocando nas prateleiras dos supermercados produtos com embalagens de 500 gramas para um segmento da população de maior poder aquisitivo. Estes tipos preferidos ou ofertados por estas Empresas

1 2 3 b 1 2

a 1 2 3

1 2 3 d

Ovalada Cordata Grande Triangular Pequeno


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são os Rosinha, Bolinha, Rajado, Cramberry e Branco, onde muitas vezes, são importados de outros países do Mercosul, Canadá ou EUA, pois não há um fluxo de produção de qualidade no Brasil para atender a demanda anual. Aidar et al. (1999) discutem o incremento das pesquisas em melhoramento genético com a utilização de genótipos classificados como graúdos (Brancos grandes, Manteigão, Kidney, etc.), muitos destes com alto valor agregado, que quando submetidos à alta tecnologia de produção, proporcionam alto rendimento e qualidade de produto, suprindo o mercado interno e competindo no mercado externo brasileiro. Em função das exigências de mercado para outros tipos de grãos, diferentes do tipo Carioca e Preto, os programas de melhoramento, a exemplo do IAC, estão voltados para a avaliação do germoplasma existente, realizando-se cruzamentos para obtenção de resistência a doenças, maior produtividade, precocidade, porte e altura de planta. O uso de germoplasma exótico, mantido no BAG, é essencial para a introdução de características de interesse agronômico em cultivares locais. Após a publicação da Portaria 298 SDR/MAA de 14/10/1998, estabelecendo as normas de avaliação do Valor de Cultivo e Uso (VCU) para registro de novas cultivares de feijoeiro, as pesquisas têm sido intensificadas enfatizando a influência ambiental x diferenças entre cultivares sobre os caracteres de qualidade tecnológica e novas metodologias e discussões têm acontecido. Perina et al. (2014) relatam que a qualidade tecnológica do feijão é determinada basicamente pelo comportamento frente ao cozimento, etapa comum a todos os processos de industrialização ou para consumo doméstico. Reportam ainda que o cozimento dos grãos de feijão depende da capacidade de absorção de água e das características do tegumento do grão e que a qualidade tecnológica depende das condições de colheita (característica genética), das condições de armazenamento e das técnicas de processamento. Esta característica tem sido buscada junto ao BAG-Feijão nos programas de melhoramento, demonstrando que há efeitos ambientais, genéticos e interação entre estes efeitos na caracterização dos genótipos quanto à qualidade tecnológica dos grãos. Considerações finais No melhoramento para resistência a fungos da parte aérea ou de solo, é importantíssimo o conhecimento da variabilidade genética do patógeno. Assim, na literatura há artigos reportando várias raças fisiológicas de patógenos causadores de doenças no feijoeiro (RIBEIRO et al., 2017; HENRIQUE et al., 2015; SOUZA FILHO et al., 2015). Rava et al.(1994) salientam que devido à capacidade de variação patogênica do fungo, torna-se imperativo manter atualizado o seu conhecimento para, mediante a exploração da variabilidade existente no feijoeiro comum, lograr o desenvolvimento de novas cultivares resistentes. Da mesma forma ou mais importante que o conhecimento da variabilidade patogênica é o conhecimento do controle genético e a identificação de fontes (germoplasma) de resistência à doença estudada. Assim, o melhoramento genético do feijoeiro com o conhecimento do patógeno e da genética da planta, aliado às metodologias eficientes de avaliação e seleção, obtém


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cultivares resistentes às principais doenças do feijoeiro. Técnicas em biologia molecular tem auxiliado os programas de melhoramento de feijoeiro principalmente na identificação da variabilidade patogênica e identificação de genes de resistência (PERSEGUINI et al., 2016; OBLESSUC et al., 2015). Em 2017, o Programa de Melhoramento Genético do IAC, conta com 2.200 acessos no BAG-Feijão para uso em cruzamentos biparentais e múltiplos, visando incorporar características agronômicas, de mercado e de consumo de interesse, sempre aliado à sustentabilidade e melhoria do produto final. Anualmente são realizados dezenas de cruzamentos visando à ampliação da base genética das cultivares em uso no Brasil, bem como cruzamentos dirigidos para a solução de problemas específicos. Isto só é possível com o uso do germoplasma existente neste BAG e, assim, é essencial que seja caracterizado e conservado adequadamente. Referências AIDAR, H.; DÍAZ, J.L.C.; THUNG, M. Comportamento de linhagens de feijões graúdos, pertencentes a classes do mercado internacional, na região centro-oeste. Anais. VI Reunião Nacional de Pesquisa de Feijão. 14 a 18/10/1996. Salvador, BA, Volume 1: Resumos expandidos. P 325-327. 1999. CARBONELL, S.M.; ITO, M.F.; POMPEU, A.S.; FRANCISCO, F.; RAVAGNANI, S.; ALMEIDA, A.L.L. Raças fisiológicas de Colletotrichum lindemuthianum e reação de cultivares e linhagens de feijoeiro no Estado de São Paulo. Fitopatologia Brasileira, v.24, n.1, p.60-65, 1999. CHIORATO, A.F.; CARBONELL, S.A.M.; VENCOVSKY, R.; FONSECA JUNIOR, N.S.; PINHEIRO, J.B. Genetic gain in the breeding program of common beans at IAC from 1989 to 2007. Crop Breeding and Applied Biotechnology (Impresso), v. 10, p. 329-336, 2010. DIAS, L.A.S.; PICOLI, EAT P.Y., ROCHA, R.B. and ALFENAS, A.C. (2004). A priori choice of hybrid parents in plants. Genetics and Molecular Research 3: 356-368. ELIAS, H.T., HEMP, S.; FLESCH, R.D.. Ganho genético na produtividade das cultivares de feijão recomendadas para Santa Catarina – 1979/1999. Anais. VI Reunião Nacional de Pesquisa de Feijão. 21 a 26/11/1999. Salvador, BA, Volume 1: Resumos expandidos. P 373-375. 1999. HENRIQUE, F.H.; CARBONELL, S.A.M.; ITO, M.F.; GONÇALVES, J.G.R.; SASSERON, G.R.; CHIORATO, A.F. Classification of physiological races of Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli in common bean. Bragantia (São Paulo, SP. Eletrônico), v. 74, p. 84-92, 2015. OBLESSUC, P.R.; MATIOLLI, C.C.; CHIORATO, A.F; CAMARGO, L.E.A; BENCHIMOL, L.L.; MELOTTO, M.. Common bean reaction to angular leaf spot comprises transcriptional modulation of genes in the ALS10.1 QTL. Frontiers in Plant Science, v. 6, p. x-x, 2015. PERINA, E.F. ; CARVALHO, C.R.L.; CHIORATO, A.F.; LOPES, R.L.T.; GONÇALVES, J.G.R.; CARBONELL, S.A.M.. Technological quality of common bean grains obtained in different growing seasons. Bragantia, v. 73, p. 14-22, 2014. PERSEGUINI, J.M.K.C.; OBLESSUC, P.R.; ROSA, J.R.B.F.; GOMES, K.A.; CHIORATO, A.F.; CARBONELL, S.A.M. ; GARCIA, A.A.F.; VIANELLO, R.P.; BENCHIMOL-REIS, L.L.. Genome-Wide Association Studies of Anthracnose and Angular Leaf Spot Resistance in Common Bean (Phaseolus vulgaris L.). Plos One, v. 11, p. e0150506, 2016. RAVA, C.A.; PURCHIO, A.F. & SARTORATO, A. Caracterização de patótipos de Colletotrichum lindemuthianum que ocorrem em algumas regiões produtoras de feijoeiro comum. Fitopatologia Brasileira 19(2):167-172, 1994. RIBEIRO, T.; AZEVEDO, C.V.G.; ESTEVES, J.A.F.; CARBONELL, S.A.M.; ITO, M.F.; CHIORATO, A.F.. Reaction of common bean lines to Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli and Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens. Crop Breeding and Applied Biotechnology (Online), v. 17, p. 40-46, 2017.


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