Benvindo MaçãsINRB (L-INIA Elvas)Os dias do Desenvolvimento 2009IICT – 28 Abril

Instituto Nacional dos Recursos BiológicosUnidade dos Recursos Genéticos, Ecofisiologia e Melhoramento de Plantas

MELHORAMENTO GENÉTICO DOS CEREAIS EM

PORTUGAL – COOPERACÇÃO INTERNACIONAL

Melhoramento genético das plantasCIÊNCIA, ARTE, NEGÓCIO

(Melhora o comportamento das culturas agrícolas visando a introdução de benefícios para a Humanidade)

Contexto Sócio-Económico Actual

População Mundial

1955 – 2 781 183 648 (2,78 biliões)

2005 – 6 451 058 790 (6,45 biliões)

Meados do Séc. XXI - ~10.000.000.000 (~10 biliões)

Melhores condições económicas(em 2007 as populações urbanas excedem a população rural)

Alteração dos padrões de consumo

(dietas mais diversificadas – carne e leite – requerendo mais cereais)

Consciência ambiental

Água

Aquecimento global

PRODUÇÃO DE CEREAIS ANTES DA REVOLUÇÃO VERDE – 1955 2,78 BILIÕES DE PESSOAS

Reduzido uso de fertilizantes

Pequenas áreas de regadio

Agricultura de subsistência

Variedades locais/Land races

A n o

P r o d u ç ã o

( k g / h a )

G r ã o s / m 2

P e s o d e

1 0 0 0 g r ã o s

( g )

D i a s

a o

E s p i g a m e n t o

P i r a n a 1 ( R h t ) 1 9 5 0 1 6 4 - 3 2 6 6 6 1 8 4 - 7 8 5 1 3 9 . 4 5 - 5 1 . 4 1 9 8 - 1 2 7

2 8 1 4 6 2 9 2 4 4 . 7 2 1 2 5

R e s t a u r a ç ã o 2 ( R h t ) 1 9 6 0 2 1 0 2 - 5 1 0 0 4 9 1 0 - 1 1 7 6 7 3 4 . 5 2 - 4 3 . 3 4 1 0 7 - 1 4 3

3 1 0 9 7 7 3 2 4 0 . 2 1 1 2 5

C h a i m i t e 2 ( R h t 1 S ) 1 9 6 0 2 6 6 0 - 5 9 8 3 6 3 2 0 - 1 4 0 0 2 3 5 . 1 6 - 4 3 . 4 6 8 2 - 1 1 4

3 9 4 0 9 7 7 0 3 9 . 9 6 9 9

M e x i c a n o 1 4 8 1 ( R h t 2 ) 1 9 7 0 2 5 2 6 - 6 6 1 3 5 4 1 9 - 1 5 8 2 4 3 3 . 7 6 - 4 3 . 1 5 9 9 - 1 3 2

4 0 0 6 9 9 5 0 4 0 . 2 6 1 1 1

A l v a 3 ( R h t 2 ) 1 9 9 0 2 4 3 0 - 6 0 4 1 5 6 9 1 - 1 4 8 6 9 3 0 . 2 3 - 4 2 . 7 0 7 7 - 1 0 0

4 5 0 8 1 1 3 8 1 3 9 . 6 1 9 0

Evolução da produção e componentes da produção em variedades de trigo mole

Variedades

PORTUGAL – 1º País da Europa a reconhecer o interesse dos trigos do CIMMYT

REVOLUÇÃO VERDE

Novas variedades com elevado potencial genético de produção

Variedades de trigo e arroz

Com elevada resposta aos fertilizantes e água (rega)

Maturação mais precoce (ciclo ajustado)

Introdução, nos países desenvolvidos, dos híbridos simples do

milho

7 7 - 1 0 0

9 0

3 0 ,2 3 - 4 2 ,7 0

3 9 ,6 1

5 6 9 1 - 1 4 8 6 9

1 1 3 8 1

2 4 3 0 - 6 0 4 1

4 5 0 81 9 9 0

A l v a ( R h t 2 )

9 9 - 1 3 2

1 1 1

3 3 ,7 6 - 4 3 ,1 5

4 0 ,2 6

5 4 1 9 - 1 5 8 2 4

9 9 5 0

2 5 2 6 - 6 6 4 3

4 0 0 61 9 7 0

M e x i c a n o 1 4 8 1 ( R h t 2 )

8 2 - 1 1 4

9 9

3 5 ,1 6 - 4 3 ,4 6

3 9 ,9 6

6 3 2 0 - 1 4 0 0 2

9 7 7 0

2 6 6 0 - 5 9 8 3

3 9 0 41 9 6 0

C h a i m i t e ( r h t 1 S )

1 0 7 - 1 4 3

1 2 5

3 4 ,5 2 - 4 3 ,3 4

4 0 ,2 1

4 9 1 0 - 1 1 7 6 7

7 7 3 2

2 1 0 2 - 5 1 0 0

3 1 0 91 9 6 0

R e s t a u r a ç ã o ( r h t )

9 8 - 1 2 7

1 2 5

3 9 ,4 5 - 5 1 ,4 1

4 4 ,7 2

6 1 8 4 - 7 8 5 1

6 2 9 2

1 6 4 3 - 3 2 6 6

2 8 1 41 9 5 0

P i r a n a ( r h t )

A L T U R A

( c m )T K W ( g )G R Ã O S / m 2

P R O D U Ç Ã O

( k g / h a )

D e c a d e

o f

r e l e a s e

P R O D U Ç Ã O D E G R Ã O , C O M P O N E N T E S D A P R O D U Ç Ã O E

A L T U R A D A S P L A N T A S D E 5 V A R I E D A D E S D E T R I G O M O L E

S E L E C I O N A D A S N A E N M P - E L V A S

V a r i e d a d e s

P r o d u ç ã o

( k g / h a )

N º G r ã o s / m 2

P e s o d e 1 0 0 0

g r ã o ( g )

M a s s a d o

H e c t o l i t r o

( k g / h l )

D i a s a o

E s p i g a m e n t o

A r a b i a n 2570-7027 7637-14397 33.65-49.74 65.32-72.15 19-31

4 2 9 6 1 0 0 3 9 4 2 . 1 5 6 8 . 6 0 2 5

B a c u m 2784-7308 8926-14222 31.19-52.91 65.68-75.45 16-32

4 6 8 6 1 1 0 8 8 4 1 . 8 6 6 9 . 3 2 2 6

B e a g l e 3309-6539 8768-14169 34.59-52.45 64.15-68.75 25-32

4 4 3 5 1 0 2 1 8 4 3 . 1 4 6 6 . 5 8 2 9

A l t e r 3473-10092 9227-20504 35.20-59.01 70.55-79.00 22-36

5 8 9 0 1 3 0 0 7 4 4 . 4 9 7 5 . 3 2 3 0

Evolução da produção e componentes da produção em variedades de triticale

TRITICALE – CIMMYT/PORTUGAL

Y ie ld ( k g /h a )

T K W ( g )

N . s p ik e s /m 2

N . s p ik e le t s /s p ik e

N .g ra in s /s p ik e

N . g ra in s /m 2T e s t w e ig h t ( k g /h l)

B io m a s s ( k g /h a )

H . I ( % )

D a y s t o h e a d in g

P la n t H e ig h t ( c m )

O ld

8 0 's

9 0 's

Bread wheat - evolution

Durum wheat - evolution

Y ie ld ( k g /h a )

T K W ( g )

N . s p ik e s /m 2

N . s p ik e le t s /s p ik e

N .g ra in s /s p ik e

N . g ra in s /m 2T e s t w e ig h t ( k g /h l)

B io m a s s ( k g /h a )

H . I ( % )

D a y s t o h e a d in g

P la n t H e ig h t ( c m )

O ld

8 0 's

9 0 's

BENEFICIOS SOCIAIS DA REVOLUÇÃO VERDE

No período 1960-1990 a produção de alimentos aumentou mais de 1000 %

A fome diminuiu 20 % durante o mesmo período

O consumo per capita de calorias aumentou 25%

Melhoraram as condições de vida e bem estar das populações

Genótipo

N=180 P=120 K=120 +

C/Fungicida

N=180 P=120 K=120 +

S/Fungicida

N=180 P=0 K=0

N=0 P=120 K=120

N=0 P=0 K=0 +

S/Fungicida Pirana 4251 abc1 3692 ab 3471 abc 2424 abc 1872 a M.Espiga Ruiva 1800 d 1530 c 1714 d 1728 c 1444 a TE 9406 5310 a 3936 ab 3752 ab 2174 bc 1721 a Côa 4518 abc 4205 a 3807 ab 2232 bc 2239 a Almansor 5015 ab 4876 a 4222 a 2592 ab 2318 a Guadalupe 3605 bc 3204 ab 2399 cd 3117 a 2034 a Sorraia 4750 abc 4713 a 4216 a 2702 ab 2254 a Golia 3659 bc 3455 ab 3586 abc 2454 abc 2198 a TE 9712 4187 abc 3577 ab 3359 abc 2147 bc 1353 a TE 9713 3278 c 2375 bc 2660 bcd 1754 c 1396 a TE 9714 5562 a 4946 a 4026 a 2214 bc 1811 a TE 9715 5257 a 4842 a 4393 a 2325 bc 2466 a

Produção de grão (kg/ha) dos 12 genótipos de trigo mole em 5 situações de adubação

1- valores seguidos da mesma letra não são estatisticamente diferentes para p =>0.01

Genótipo

N=180 P=120 K=120 +

C/Fungicida

N=180 P=120 K=120 +

S/Fungicida

N=180 P=0 K=0

N=0 P=120 K=120

N=0 P=0 K=0 +

S/Fungicida

Lobeiro 1965 b1 1833 b 1564 c 2207 ab 2026 a Amarelejo 1651 b 1968 b 1310 c 1438 b 604 b Colosseo 4508 a 4271 a 4215 ab 2605 a 2058 a Iride 5413 a 5338 a 5041 a 2047 ab 1946 a Celta 4860 a 3933 a 4666 ab 2148 ab 2295 a Marialva 5208 a 4590 a 3560 b 2014 ab 1815 a Preco 5495 a 4657 a 4779 ab 2370 a 2098 a Silver14/ Moewe 4282 a 4973 a 3414 b 2009 ab 1695 a

Produção de grão (kg/ha) dos 9 genótipos de trigo rijo em 5 situações de adubação

REVOLUÇÃO VERDE

Volumosos investimentos públicos no sistema científico

público, num contexto de livre circulação de germoplasma

ACTUALMENTE

Aumento de fundos para investigação em biotecnologia e

genómica e redução paralela de financiamento para

melhoramento, agronomia ou fisiologia

(Este investimento ainda não gerou a desejável taxa de aplicação no desenvolvimento de tecnologia aplicada)

Restrições à circulação de germoplasma e PATENTES

REDUÇÃO DA TAXA DE CRESCIMENTO DA PRODUTIVIDADE DO ARROZ

FUTURO ?

Solo arável – perda por desertificaçãourbanizaçãodificuldade em incorporar novas áreas sem causar impacto ambiental

Escassez de água para rega – grande competição de usos e utilização em culturas de elevado valor

Alterações climáticas – (variedades tolerantes/resistentes ao stress térmico e hídrico, eficiência do uso de água e nutrientes)

REINVENÇÃO

Perspectivar o futuro assumindo com realismo novos paradigmas para a INVESTIGAÇÃO AGRÁRIA – VISÃO HOLISTICA

Melhoramento Genético das Plantas

1) Redefinição de Objectivos

- Potencial genético de produção, adaptação, qualidade

(Interactividade dos melhoradores com SISTEMA)

- Objectivos específicos para ambientes alvo

2) Criação de nova variabilidade genética

- Utilização sustentável de Recursos Genéticos

- Novas ferramentas moleculares para identificação de progenitores e descendências de cruzamentos

- Programas de pre-breeding

3) Identificação de genótipos superiores

- Definição de novos critérios de selecção

(Ecofisiologia – estudar as relações vitais das plantas com o ambiente)

- Locais de selecção e interacção genótipo x ambiente

(P = G + E + G x E)

Fig.2.2 - Índice de Anomalia Regional da quantidade de precipitação da Primavera no Alentejo para o período 1932-1992

P r o d u ç ã o d e g r ã o ( k g / h a ) P e s o d e 1 0 0 0 g r ã o s ( g ) N º d e g r ã o s p o r m2

S . N . S . T . R e d .

( % ) . S . N . S . T .

R e d .

( % ) . S . N . S . T .

R e d .

( % ) .

T r i g o m o l e A n z a 5516 a 3060 de 45 38,4 d 29,9 c 24 16455 a 8388 d 49

M o n d e g o 5711 a 3496 cd 39 34,7 e 28,2 c 19 15848 ab 10734 abc 32

C n o / P r l 5302 a 4220 a 20 42,4 c 34,3 b 19 11034 e 11855 a -7

S e v e r 4978 a 3634 bc 27 45,3 ab 37,0 a 18 12072 de 9574 bcd 21

T E 9 1 1 1 5597 a 4262 a 24 42,1 c 34,0 b 20 14322 bc 11312 ab 21

T E 9 1 1 4 5574 a 4126 ab 26 43,5 bc 38,0 a 13 12696 d 10640 abc 16

T E 9 1 1 3 5345 a 2835 e 47 45,5 a 34,0 b 26 13664 cd 8812 cd 36

G o l i a 5292 a 3034 43 36,0 e 27,2 c 24 16007 a 9922 abcd 38

M é d i a 5 4 1 4 3 5 8 3 3 4 4 1 , 0 3 3 , 0 2 0 1 4 0 1 2 1 0 1 5 4 2 8

d . m . s . 647 544 1,97 2,5 1549 1962

s i g n i f i c â n c i a n.s. ** *** *** *** **

T r i g o r i j o C e l t a 5666 a 3985 abc 30 45,4 c 37,3 c 18 13180 a 10338 ab 22

C a s t i ç o 4745 bc 3568 bcd 25 49,5 b 43,3 a 13 10173 de 7895 cde 22

T E 9 0 0 7 4732 bc 3745 bcd 21 41,7 d 39,6 abc 5 11723 abcd 8826 bc 25

T E 9 2 0 4 4994 abc 3768 bcd 25 45,1 c 38,4 bc 15 11326 bcd 9230 bc 19

T E 9 0 0 6 5382 ab 4590 a 15 46,1 c 37,8 c 18 12561 abc 11453 a 9

A c a lo u 4505 c 3317 cd 26 52,5 a 43,8 a 17 9211 c 6773 de 26

T E 9 3 0 6 5080 abc 3643 bcd 28 48,4 b 41,4 abc 15 12850 ab 8314 cd 35

T E 9 3 0 7 4983 abc 3117 d 37 45,9 c 41,1 abc 10 12311 abc 6554 e 47

T E 9 1 1 0 5148 abc 4124 ab 20 50,2 b 42,5 ab 15 11068 cd 9566 bc 14

M é d i a 5 0 2 6 3 7 6 2 2 5 4 7 , 3 4 0 , 6 1 4 1 1 6 0 0 8 7 7 2 2 4

d . m . s . 640 710 1,95 3,8 1531 1627

s i g n i f i c â n c i a *** ** *** ** * ***

Efeito do stress térmico

2 5 5 2

5 4 2 5

3 1 2 4

2 5 5 3

4 4 2 2

2 3 7 5

2 9 8 2

2 7 0 0

5 7 7 3

0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0

8 9 /9 0

9 0 /9 1

9 1 /9 2

9 2 /9 3

9 3 /9 4

9 4 /9 5

9 6 /9 7

9 7 /9 8

9 9 /0 0

Y ie ld ( k g / h a )

VARIAÇÃO ANUAL DA PRODUÇÃO DE TRIGO

Melhoramento Genético das Plantas

Novo paradigma – Prioridade para características das plantas que

comandam a adaptação

Eficiência do uso de água e azoto

Tolerância ao stress térmico e secura

Variedades transgénicas

Integração de várias disciplinas- Ecofisiologia

- Genética molecular

- Genomica

- Recursos Genéticos

-

Melhoramento de Plantas

IMPACTO DA COOPERAÇÃO PORTUGAL/CIMMYT E ICARDA

Germoplasma – trigo, triticale e proteaginosas

Conhecimento científico

Formação

Informação

CIMMYT Germplasmyield trials and screening nurseries

Bread wheat Number of Genotypes

29th ESWYT 200

16th HRWYT 80

16th SAWYT 80

19th HRWSN 137

41st IBWSN 153

26th SAWSN 117

2sd STEMRRSN 137

3rd STEMRRSN 110

16th FAWWON-SA 65

16th FAWWON-IR 90

Durum wheat Number of Genotypes

40th IDYN 100

40th IDSN 145

Triticale Number of Genotypes

40th ITYN 6040th ITSN 84

VARIEDADES CULTIVADAS ACTUALMENTE INSCRITAS NO CNV PELO INIA ENVOLVENDO

GERMOPLASMA CIMMYT OU ICARDA

Trigo Mole – 8 em 16 (Almansor, Ardila, Alva, Eufrates, Jordão, Nabão,

Roxo e Sever)

Trigo Rijo – 3 em 11 (Celta, Hélvio e Marialva)

Triticale – 2 em 4 (Alter e Fronteira)

Grão Bico – 5 em 5 (Eldorado, Elite, Elixir, Elmo e Elvar)

Fava – 1 em 1 (Favel)

Lentilha – 2 em 2 (Beleza e Cinderela)

1 – Breeding and integrated management of Septoria disease and Hessian Fly in Morocco,

Tunisia and Portugal

-The aim of the PORTUGAL/ICARDA project is to evaluate the potential of an integratedmanagement of Septoria disease and Hessian fly insect pest management. The project willenhance collaboration between research institutions, extension, and cereal growers and leadto the establishment of net work among North Africa countries and Portugal

Annual budget – 50 000 USD

2 – Portugal – ICARDA joint chickpea improvement Project for drought tolerance and yield

stability

- The project aims to enhance productivity, nutritional security and sustainability of farmingsystems, diversification of the cropping systems with improved chickpea cultivars andassociated technologies such as conservation agriculture.

Annual budget – 50 000 USD

PORTUGAL/CGIAR (CIMMYT/ICARDA)