Melhoramento genético para resistência às doenças ... · CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO...
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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
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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!!!