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Melhoramento genético da mangueiraMelhoramento genMelhoramento genéético da mangueiratico da mangueira
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
Programa de PPrograma de Póóss--GraduaGraduaçção em ão em GenGenéética e Melhoramento de Plantastica e Melhoramento de Plantas
LGN 5799 – SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
Doutoranda: Michelle da Fonseca SantosOrientador: José Baldin Pinheiro
Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 – Caixa Postal 83, CEP:13400-9710 – Piracicaba – São Paulo – Brasil
Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 – Fax: (0xx19) 3433-6706 – http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
54%54%54%
15%15%15%
Figura 1. Principais Estados produtores de manga no Brasil em 2006.
Fonte: IBGE, 2008
6%6%6%
14%14%14%
A Mangicultura no Brasil
4%4%4%3%3%3%
2%2%2%54%54%54%
A Mangicultura no Brasil
483 488 536 526 581667
842950
1.217
0200400600800
1.0001.2001.400
1 2 3 4 5 6 7 8 91990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Produção (mil t/ano)
Figura 2. Evolução da produção de manga no Brasil no período de 1990-2006.
Fonte: IBRAF e IBGE, 2008
A Mangicultura no Brasil
Exportações(t) / ano
Figura 3: Exportações brasileiras de manga no período de 1982 a 2006.
Fonte: IBRAF, 2008
Principais importadores :América do Norte e Comunidade Européia (Souza et al., 2002)
020.00040.00060.00080.000
100.000120.000140.000
1 2 3 4 5 61982 1988 1994 1999 2000 2006
Origem
Uma das mais importantes frutas tropicais
Filipínica ou Indo-chinesa(poliembriônica)
Filipínico-Leste-Timor
Classificação de Vavilov (1950)
Originária do segundo grande Centro (Indiano)
Indico-Burma-Tailandês
Indiana (monoembriônica)
Ah Ping Man Doc Mai
Classe - Dicotiledônea
Família - Anacardeaceae
Gênero - Mangifera
69 espécies (Bompard, 1993)
Principal espécie – Mangifera indica
Outras espécies com frutos comestíveis:
M. altissimaM. caesia
M. sylvatica
M. lagenifera
M. macrocarpa
M. odorata
Taxonomia
Taxonomia
Raça indianaRaça indiana Raça IndochinesaRaça Indochinesa
Mangifera indicaMangifera indica
Hibridação intra-racialHibridação intra-racial Hibridação intra-racialHibridação intra-racial
Hibridação inter-racialHibridação inter-racial
Milhares de variedades distribuídas em todo mundoMilhares de variedades distribuídas em todo mundo
Figura 4. Diagrama da espécie Mangifera indica com suas raças e híbridos inter e intra-raciais (São José, 1996).
X
Dispersão
20º N
20º S
Obstáculo: longevidade das sementes (recalcitrantes)
Entre os Trópicos de Câncer e Capricórnio
latitudes: 20ºN a 20ºS (Mukherjee, 1985)
Temperatura ótima: 24 a 30ºC
Biologia Floral
Inflorescência: panícula (6 - 9 meses de idade)
Fonte: Ian. S. E. Bally, 2006
Flor monoclina (perfeita)
Flor estaminada (masculina)
Fonte: Juliana H. de Souza, 2004
Polinização
Figura 5. Moscas visitando flores de manga.
Fonte: Juliana H. de Souza, 2005
Lepidoptera – 33%
Diptera (moscas) – 51,6%
Polinização
Fator limitante (monoembriônicas)
Auto-incompatibilidade do tipo esporofítica(Mukherjee et al., 1968)
Embriões nucelares: fecundação e vingamentodos frutos sem polinização
Plantas poliembriônicas
Incompatibilidade
Auto-incompatibilidade parcial ou completa (Sharma & Singh, 1970; Ram et al., 1976; Pinto et al., 2002).
Vingamento de Frutos
Baixo vingamento de frutos
~ 0,01% o número de frutos no estande final
no máximo 35% das flores são polinizadas
grande número de flores perfeitas não são polinizadas
alto número de flores masculinas na panícula
pequeno número de pólen por antera (fator genético)
deficiência de B (fator nutricional)
temperatura abaixo de 16oC
Retenção de Frutos
“Cabeça-de-alfinete”
“Bola de gude”
“Bola de bilhar”
> percentual de queda (67%)
a queda de 22% dos frutos vingados
percentual de queda inferior a 1%
EmbrioniaMangas monoembriônicas Mangas poliembriônicas
Manga poliembriônica porta-enxerto
1 embrião zigótico 1 ou mais embriões
Poliembrionia
Herança monogênica – gene dominante (Aron et al., 1998)
Herança mono ou poligênica – gene recessivo (Leroy, 1947; Sturrock, 1968)
Fonte: Rossetto, C. J.
Embrionia
Germinação de semente
monoembriônica
Semente poliembriônicagerminada
Fonte: Rossetto, C. J.
Citogenética da Mangueira
Alopoliplóide - anfidiplóide (alógama)
Mangifera indica - 2n=40
Utilização de outras espécies do gênero Mangifera
Obtenção de progênies em épocas cujos preços sejam mais vantajosos para o produtor
Plantas tetraplóides - 2n=80 (Singh, 1969)
Obtenção de híbridos interespecíficos
produção fora da época normal de colheita da M. indica
EX: Mangifera caesia
Melhoramento Genético
Tommy Atkins - 80% da área plantada (+ exportada)
alta produtividade
boa capacidade de adaptação a diferentes ambientes de cultivo
> tolerância a certas doenças
cor de casca atraente e boa conservação pós-colheita
alta suscetibilidade à malformação e ao
colapso interno da polpa
sabor regular / alternância de produção
Base comercial da mangicultura brasileirapoucas cultivares (todas de origem americana)
Cultivo monoclonalPinto et al. 2005
Tabela 1 . Principais coleções de germoplasma de manga existentes no mundoPaís Instituição M. indica Mangifera sp. Avaliação Disponibilidade
Austrália DPI 63 - Parcial DisponívelBangladesh BARI 107 - Em desenv. Parcial
Brasil* Várias 407 - Em desenv. Disponível
Nicarágua Várias 54 - Em desenv. DisponívelPeru Várias 81 - Parcial Disponível
Espanha ICCRAT 59 - - -Taiwan TARI 176 - Parcial Disponível
Tailândia Várias 294 34 Parcial DisponívelUSA Várias 461 4 Parcial Disponível
Venezuela FONAIAP 140 - - -
Filipinas UPLB 343 9 Parcial DisponívelPortugal DP/NARS 100 - Parcial Disponível
África do Sul CSFRI 117 - Em desenv. Disponível
Colômbia Corpoica 59 1 Em desnv. DisponívelCosta Rica Várias 51 - - -
Cuba DICF 350 - Parcial DisponívelFiji Várias 143 - Em desenv Disponível
Índia IIHR 1100 6 Em desenv. DisponívelIndonésia Várias 292 9 Em desenv. DisponívelJamaica RDD/MA 63 - Parcial DisponívelMalásia MARDI 111 - Em desenv. DisponívelMéxico Várias 143 - Em desenv. Disponível
Moçambique INIA 119 - - -
Adaptado de Bettencourt et al. 1992. *Dados atualizados pelos autores
Coleções e Bancos Ativos de Germoplasma
cvcvcvcvcv
Embrapa/Cpatsa (Petrolina-PE) – 105 acessos
IAC/APTA (Pindorama-SP) ~ 90 acessos
Embrapa/CPAC (Planaltina-DF) – 72 acessos
Unesp/FACVJ (Jaboticabal-SP) – 60 acessos
UFV (Viçosa-MG) – 17 acessos
Maior coleção - Instituto de Pesquisa Hortícola da Índia
Campo na forma clonal (3 a 5 plantas/acesso)
Brasil
Manutenção
Programa de melhoramento da mangaEmbrapa Cerrados
Início – 1983
obtenção de cultivares com características superiores
Campo experimental em Planaltina - DF
Pinto et al., 2000 ; Cordeiro et al., 2005
Objetivo:
Resistência às principais doenças e desordens fisiológicas
Baixo porte
Produtividade
Melhor qualidade da fruta para o mercado de consumo
cv
cv
cv
cv
Embrapa CerradosIntrodução
78 cultivares de diferentes países e regiões
Manutenção de uma coleção ativa
Mínimo de 4 plantas/variedade (número de acesso)
Variedades com 2 características negativas marcantes
Não devem ser mantidas na coleção!!!
cvcv
Pinto, 1995 e 2001
Seleção de parentais (seleção fenotípica)
Plantas de porte anão
Alta produtividade e regularidade de produção
Elevada qualidade comercial dos frutos
Resistência a pragas e doenças
Seleção recorrente ou individualcvcvcvcv
Embrapa Cerrados
Polinização controlada ou manual
Técnica Antiga de Hibridação
Polinização em muitas flores/panícula e poucas panículas/planta
1981 a 1983 - Técnica de Mukherjee et al. (1961)
Polinização em poucas flores/panícula e muitas panículas/planta
Pinto, 1995 e 2001
Embrapa Cerrados
1984 - Aperfeiçoamento da Técnica de Mukherjee
Perfuração dos sacos plásticos que envolvem as panículas
Escalonamento na abertura das anteras a campo
Seleção de flores na parte interna da ráquis floral
1 flor masculina para polinizar 2 flores hermafroditas
Pulverização semanalmente com água e/ou calda fúngica das
flores usadas nos cruzamentos
Ensacamento dos frutos híbridos resultantes
Pinto, 1995 e 2001
cvcvcvcvcv
cv
Fonte: Pinto, 2001
Híbridos ObtidosTécnica e Período
Flores polinizadas
(Quantidade)Quantidade %
108
1408
1638
Técnica antiga
(1961-1985)17512 0,62
Técnica de Mukherjee
(1961-1985)95911 1,47
Técnica da Embrapa/CPAPC
(1986-1999)27300 6,00
Tabela 2 – Comparação da eficiência de técnicas de hibridação de manga no período de 1946 a 1999.
Embrapa Cerrados
4,53%
Técnica de recuperação de copa (Pinto, 1987) - multicopa
Montículos de esterco de galinha
Pinto, 2001
Proliferação de moscas domésticas
(polinizadoras)
Policruzamento
Embrapa Cerrados
Variedades com épocas de florescimento diferentes
indução floral (sincronia de abertura das flores)
Figura 7. Desenho esquemático mostrando a área experimental de manga em quadrado latinoPinto, 2001
Técnica do quadrado latino
100 frutos
Probabilidade máxima de 50% de uma variedade na herança de uma determinada característica
Embrapa CerradosCruzamento aberto
Área da colheita dos frutosVariedades com características desejáveis
Cordeiro, et al. 2006. RAPD RAPD markersmarkers utilizationutilization and and otherother parametersparameters in in thethe determinationdeterminationof mango of mango hybridshybrids genitorsgenitors. Revista Brasileira de Fruticultura, v.28, n. 2, p.164-167.A
RTI
GO
AR
TIG
O
M1 e M2
R M K A T M1 M2
Figura 8. Desenho esquemático mostrando a área experimental de manga em quadrado latino. / demonstra a face de Mallika onde foram colhidos os frutos.
Figura 9. Produtos de amplificação RAPD com os 5 possíveis parentais e os 2 híbridos analisados utilizando o primer decâmero OPE15
Cordeiro, et al. 2006. RAPD RAPD markersmarkers utilizationutilization and and otherother parametersparameters in in thethe determinationdeterminationof mango of mango hybridshybrids genitorsgenitors. Revista Brasileira de Fruticultura, v.28, n. 2, p.164-167.A
RTI
GO
AR
TIG
O
Progenitores/híbridos M1 M2Roxa 0,77 0,90
Mallika (mãe) 0,84 0,91
Keitt 0,75 0,77
Alfa 0,83 0,87
Tommy Atkins 0,83 0,88
Tabela 3. Índice de similaridade genética entre progenitores e híbridos obtido pelo coeficiente de similaridade de Nei & Li (1979) baseado na matriz binária de 134 bandas de RAPD.
Híbridos M1 M2
Possíveis Progenitores Masculinos Alfa Tommy Roxa Keit Alfa Tommy Roxa Keit
Similaridade genética 1 1 0,5 0,25 0,75 0,75 1 0,25Proximidade de planta 0,5 0,25 1 0,5 0,5 0,25 1 0,5
Época e taxa de florescimento 1 1 1 0,25 1 1 1 0,25
Número de fragmentos homólogos 1 0,5 0,5 0 1 0,25 0,75 0
Total 3,5 2,75 3,0 1,0 3,25 2,25 3,75 1,0
Cordeiro, et al. 2006. RAPD RAPD markersmarkers utilizationutilization and and otherother parametersparameters in in thethe determinationdeterminationof mango of mango hybridshybrids genitorsgenitors. Revista Brasileira de Fruticultura, v.28, n. 2, p.164-167.A
RTI
GO
AR
TIG
O
Tabela 4. Teste final para estimar prováveis parentais machos baseados nos quatro parâmetros.
Valores: 1 (Probabilidade alta); 0,75 (provável); 0,5 (probabilidade média); 0,25 (baixa probabilidade)
RAPD é uma técnica eficiente para agregar informações em teste de paternidade de híbridos;
A eficiência da estimativa na identificação parental aumenta utilizando-se os parâmentrosde similaridade genética, amplificação dos fragmentos homólogos, época e taxa de florescimento e proximidade das plantas.
Cordeiro, et al. 2006. RAPD RAPD markersmarkers utilizationutilization and and otherother parametersparameters in in thethe determinationdeterminationof mango of mango hybridshybrids genitorsgenitors. Revista Brasileira de Fruticultura, v.28, n. 2, p.164-167.A
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GO
AR
TIG
O
Avaliação, seleção e caracterização de progênies
Plantio com alto adensamento (4 x 2 m)
Indução floral – avaliação e seleção precoces
Pinto, 1995 e 2001
Embrapa Cerrados
Avaliação por 3 anos (no mínimo)
cv Eliminação das progênies indesejáveis
Embrapa Cerrados
1º ano – 5% de intensidade de seleção (nanismo)
Correlação entre parâmentros morfológicos e fisiológicos
altura e comprimento de internódios
Densidade estomática e relação casca/xilema
Resistência ou tolerância a doenças e insetos
Pinto, 1994 e 2001
Avaliação, seleção e caracterização de progênies
Parâmetros de crescimento da planta
Altura (m)
Perímetro do tronco (cm) a 20 cm do chão
Média do diâmetro (m) da copa entre plantas e na linha das plantas
Parâmetros de rendimento de frutos
Quantidade em número e peso total dos frutos colhidos (Kg)
Pinto, 1995
Embrapa Cerrados
Avaliação, seleção e caracterização de progênies
cvcvcv
cv
Características físico-químicas das frutas
Peso do fruto (g)
Forma do fruto
Percentagem da casca, do caroço e da polpa
Brix
Acidez
Relação brix/acidez (RBA)
Pinto, 1995
Embrapa Cerrados
Produção e qualidade dos frutos
Intensidade de seleção de 2%
Avaliação, seleção e caracterização de progênies
cvcvcvcvcvcv
cv
Mangueira Longo período juvenil
Alternância de produção
Coeficiente de repetibilidade
Caracteres r R2 = 0,851 R2 = 0,90 R2 = 0,95
NTF 0,51 6 (5,5) 9 (8,7) 19 (18,5)
PFP 0,53 5 (5,1) 8 (8,1) 17 (17,1)
PMF 0,81 2 (1,3) 3 (2,1) 5 (4,5)
Tabela 5. Número de medições associado a vários coeficientes de determinação (R2), com base na repetibilidade estimada para os caracteres númrto total de frutos/planta (NTF), produção de frutos/planta (PFP) e peso médio do fruto (PMF).
1 Número aproximado (número calculado)
Costa, 2003. Estimativas de Estimativas de repetibilidaderepetibilidade de alguns caracteres de produde alguns caracteres de produçção em ão em mangueiramangueira. Ciência Rural, v.33, n. 2, p.263-266.A
RTI
GO
AR
TIG
O
Pinto, 2001
Antes do lançamento da variedade
Liberação de própagulos para viveiristas idôneos
Multiplicação do material em larga escala
Plano de negócio pela instituição criadora
Nome fantasia e código de registro da variedade
Embrapa Cerrados
Marketing
cv
cv
cv
IncidênciasMosca-das-frutas Malformação Floral Colapso da Polpa
MA A M B MB S MA A M B MB S Presente Ausente
Tommy Atkins X X X
Heidi X X X
BRS Ômega X X X
CPAC 22/93 X X X
CPAC 165/93 X X X
CPAC 263/94 X X X
CPAC 329/94 X X XCPAC 463/94 X X X
CPAC 58/95 X X X
Cultivar / Híbrido
Cultivar BRS Ômega para o Cerrado Brasileiro
Pinto et al., 2005
Incidência de mosca-das-frutas: MA - ≥ 75%, A - 50% e 75%, M - 25% e 50%, B - 10 e 25%, MB - até 10%, S - nenhum fruto atacado.Incidência de malformação floral: MA - >50%, A - 30% e ≤50%, M - 10% e ≤ 30%, B - 5% e ≤ 10%, MB - 1% e ≤ 5%, S - nenhuma panícula com malformação floral
103
240
345395 398
231
12075 68
0
100
200
300
400
500
Hei
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BRS
Ôm
ega
CPA
C
22/9
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PAC
16
5/93
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94C
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463/
94C
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/95R
endi
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8,4 5,8
21,8
11 137,2
39
46,9
15,6
35,7
10,2
34,6
0
10
20
30
40
50
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BRS
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Pinto et al., 2005
Pinto et al., 2005
Cultivar BRS Ômega para o Cerrado Brasileiro
81,9263,28,326,814,948321CPAC 58/95
77,5350,68,136,614,365452CPAC 463/94
75,2224,210,130,015,446298CPAC 329/94
88,2485,46,435,415,887550CPAC 263/94
82,9389,85,425,211,755470CPAC 165/93
72,6196,811,130,218,149271CPAC 22/93
71,3178,411,428,414,837250BRS Ômega
71,3258,09,434,019,972362Heidi
72,0418,08,046,020,0116580Tommy Atkins
%(g)%(g)%(g)(g)PolpaSementeCascaFruto
Peso do Fruto e Porcentagem de RendimentoCultivar / Híbrido
BRS Ômega e seleções híbridasCor: amarelo-ouro a amarelo escuro Sabor: bom a excelente
Norte-americano (250 a 600g)
Europeu (300 a 450g) > 60%
Selecionar variedades de “supermangas”
Objetivos:
Resistência múltipla às principais pragas e moléstias
Ótima produtividade e qualidade das frutas
Programa de melhoramento da mangaInstituto Agronômico de Campinas (IAC)
IAC 103 Espada Vermelha
Selecionar porta-enxertos resistentes ao fungo Ceratocystis fimbriata, dentro da população da variedade coquinho (Seleção Massal)
cvcv
1º ciclo de seleção recorrente:
Copa
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
Espada Vermelha
Rosa “Rosa de
Pernambuco”
IAC 111Alfa
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
2º ciclo de seleção recorrente:Seleção de pais: Alfa, IAC 111, Rosa e Espada Stahl
Alfa Alfa
Alfa
Alfa Alfa
Alfa
Alfa
AlfaAlfaAlfa
Alfa
Alfa
Alfa
AlfaIAC111
IAC111
IAC111
Alfa
IAC111
Alfa
Policruzamento(Embrapa)
Combinações específicas
Copa
cv
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
1 a 1,5m de altura: resistência à seca-da-mangueira, bacteriose, malformação, antracnose e oídio
Frutificação: resistência à mosca- das-frutas e qualidade das frutas
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
Materiais selecionados:
Clonados por enxertia
Testes regionais: avaliar a regularidade de produção
Copa
cv
cv
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
Porta-enxertos resistentes:
2 anos: 2.000 sementes de Coquinho Canteiro
~ 1.000 plantas (150 cm de altura)
Inoculação do fungo Ceratocystis fimbriata (3X)
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
Resistente Resistente Suscetível
90 dias após inoculaçãocvEliminação das plantas suscetíveis
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
941 plantas
202 plantas
1a aplicação do fungo
2a aplicação do fungo
32 plantas
Instituto Agronômico de Campinas (IAC)
3 inoculações sucessivas do fungo (intervalo de 90 dias)
Plantas sobreviventes frutificação
Seleção das plantas semelhantes à planta mãe
Teste finais:
Verificar se os frutos fornecem plantas resistentes
Campo: verificar a produtividade que o porta-enxerto confere às copas nele enxertadas
cv
cv
cv
Perspectivas
Embriogênese somática e criopreservação
Wu et al. 2007
Variação somaclonal / seleção in vitro
Perspectivas
Biologia molecular
Transformação genética
Conservação de germoplasma in vitro
Identificação de cultivares
Diversidade genética
Mapeamento genético
Clonagem de genes
Seleção de clones dentro das variedades brasileiras
Informação pessoal do Dr. Carlos Jorge Rosseto, 2008 & Wu et al. 2007
Considerações finais
O melhoramento genético proporciona a geração de cultivares com os atributos necessários e assegura a competitividade da mangiculturanacional;
A associação dos métodos clássicos de melhoramento genético com as modernas técnicas de biologia molecular poderá acelerar o desenvolvimento de cultivares.