Estratégias biotecnológicas aplicadas ao melhoramento genético de fruteiras de clima

temperado

Dra. Adriana Cibele de Mesquita DantasEngenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, UERGS, RS

Melhoramento• Resistência infecciosa (fungos, bactérias, vírus, etc.)

• Resistência a estresse ambiental (encharcamento, exigência a altas e baixas temperaturas)

• Adaptação a solos ácidos

• Aumentar a produtividade

• Enriquecimento no valor nutricional

• Estender sua vida de conservação pós-colheita, firmeza, sabor e qualidade de processamento

-Objetivo geral a integração entre melhoramento e mapeamento genético com o estudo de suas interações com fatores bióticos e abióticos.

- Mapeamento genético para estudos de herança a fatores bióticos (doenças) e abióticos (toxidez aluminio e manganês), focalizando marcadores moleculares e extensivos ensaios de campo

-Estudo de interação da planta com patógenos focalizando (HPLC, microscopia eletrônica) de patógenos (Colletotrichum gloeosporioides, Xyllela fastidiosa), além de proceder a comparação de estágios patogênicos e não patogênicos de fungos.

-Em síntese, além de estudar o genoma das principais fruteiras e de seus patógenos, o projeto oferece a oportunidade de descoberta de genes de resistência a doenças e da liberação de novas variedades resistentes.

• Ciclo longo de gerações

• Herdabilidade complexa

• Base genética estreita

• Limitações no processo de reprodução sexual

Barreiras

DESAFIOS• Diminuir a utilização de produtos químicos para controle de

pragas e doenças;

• Obter uma alta produtividade de frutos sadios;

• Exigência dos consumidores por alimentos de melhor qualidade, além da conscientização da população para a necessidade da preservação do meio ambiente, exige mudanças nas tecnologias adotadas para a produção de frutas de alta qualidade biológica;

• Seleção de cultivares resistentes é de fundamental importância

para a sustentabilidade do setor produtivo;

• Esta resistência garantiria a possibilidade de redução do uso de fungicidas nos frutos em crescimento, situação adequada para produção ecológica e/ou integrada de frutas. Esta tendência atual, são objetivos difíceis de serem concretizados a curto prazo.

Ferramentas da Biotecnologia• Cultura de Tecidos

•Limpeza clonal

•Embriogenese somática•Resgate de embriões•Semente sintética

•Fusão de protoplasto

•Variação somaclonal

• Marcadores moleculares•Organização da variabilidade genética•Mapeamento genético•Seleção assistida

Cultura de Tecidos✓ - Altas taxas de multiplicação;

✓ - Produção durante todo o ano;

✓ - Pequeno espaço para obter plantas;

✓ - Obtenção de material livre de doenças;

✓ - Baixa capacidade de rizogênese;

✓ Multiplicação massal, extremamente rápida de clones: a programação na propagação é livre de limitações sazonais;

✓ No uso de culturas de meristema para recuperação de plantas livres de vírus, (ou um aumentando as chances de deter uns clones estáveis e saudáveis);

✓ Conservação e intercâmbio de germoplasma in vitro;

✓ Transformação genética

RESGATE DE EMBRIÕESRESGATE DE EMBRIÕES

- Superação de dormência embriônica;

- Resgate em estágio imaturos em cruzamentos incompatíveis;

- Rapidez na multiplicação e obtenção de progênies;

- Maior percentagen de germinação de seedlings

Hibridação somática e haplodiploidização em Hibridação somática e haplodiploidização em porta-enxertos de macieiraporta-enxertos de macieira

Formação de híbridos somáticos

Combinação de diferentes gêneros e espécies incompatíveis sexualmente

Isolamento em diferentes tecidos

(mesófilos, calos embriogênicos e suspensões celulares)

MARCADORES MOLECULARESMARCADORES MOLECULARES

- Organização da variabilidade do germoplasma;

- Escolha de genitores para a obtenção de recombinantes nas progênies;

- Mapeamento genético;

- Selecionar marcadores ligados a genes de interesse;

- Seleção indireta de plantas em um estágio precoce e com redução de custo e tempo;

- Clonagem de genes de interesse agronômico.

RAPD

MICROSSATÉLITES

AFLP

MAPEAMENTO GENÉTICO

- Disponibilizados para as principais espécies frutíferas; - Estudos de importância agronômica de caracter

quantitativo e qualitativo;- QTLs rastreados e etiquetados, visando uma melhoria na

eficiência da seleção de tipos;

Chatard X Santa RosaGala X Fuji

Melrose X Gala

M13 X Gala

Mapa genético de ligação da cv. Melrose. A direita, os 69 marcadores AFLP e dois SSRs (S9 e S11) ligados em cada um dos 14 grupos estabelecidos com LOD 3.0 e distância máxima de 35 cm (função Kosambi). A esquerda, distância (cM) acumulada entre os marcadores. Cogl = loco de Colletotrichum gloeosporioides

5e630468,8

6b500,0

1f35025,71b2041,71b8061,5

2g25205,5

1f300 228

5e35087,2

8a280116,6

5g400 176

1b280146,3

6b140247,85h100267,4

5e500298,1

5e640450,4

1b25324,9

2d310353,4

7f200416,7

2d420385,9

MF16g4500,0

7f10029,55h65056,2

5h40082,9

8d550190,78c480 208,3

5h80109,6

5g150131

8h110 1718h130156,2

7d650235,18c520267,1

8c640300,9

MF28e170r0,0

s11rs11r31

5g21063,1

5g8091,7

8c470122,9

5g190154,3

MF35h220r0,0

1e48033,61e40057,2

8a8089,4

6b280116,8

6b250140,9

MF46g180r0,0

1f50r29,8

7f410r52,4

7f180r70,6

6b120r91,8

MF56g3800,0

7f25027,9

7f23057,7

1b7083,6

MF6

7a6800,0

7a63021,5

7a20050,6

7a70078,0

MF78a1100,0

8a15034,3

MF8 6d1000,0

6d5031,2

MF9 8e2500,0

6b9030,9

MF10

8c2800,0

2d12029,5

MF115d1800,0

5d35028,3

MF12S9S90,0

CoglCogl22,4

MF132g500,0

2g12020,9

MF14

ESCALDADURA DAS FOLHASESCALDADURA DAS FOLHAS

((Xylella fastidiosa)

-Ocorre em todo o estado de SC.

-Infesta os vasos das plantas, e é transmitida por insetos (cigarrinhas), causando morte de plantas

- Entre 1975 e 1982 - dizimou cerca de 90% dos pomares de ameixeira em SC (Ducroquet e Mondin, 1997).

-Mudas contaminadas levam três anos ou mais para manifestarem a moléstia

-Não são conhecidas as formas de herança dos genes de resistência a doença e ainda é necessário um longo tempo após a inoculação da doença para que a planta manifeste os primeiros sintomas da doença (3 anos ou mais).

4a1100a98,3

1e190a180,4

FA 1

6g550r 0

3g510a209,8

11f120a51,12

4f540a 12,6

4b150r 28,3

1h220a 882f440a78,5

3a80a113,7

4f90a122,6

4c320a133,7

4a300a150,6

4a415a93,4

3g710r183,1

FA 2

3g520r* 0

3e85r203,3

4d90a44,6

1e550r* 17,1

2f679r64,6

4d620a118,9

4b880a

4d890a145,5

133,5

137,5139,8

4g490a

5g210a

150,9153,6160,5

4b750a

3e110a4b730a 8e475a161,7

FA 3

5b140r 0

3a110a*52,5

1b380r21,6

3b90a 81,6

3b85a70,8

4d420a99,5

4d210a109,7

1e360r130,6

1b320a32,6

5d210a93,9

2c400a107,1

2e120a132,7

FA 4

3b140r 0

1c830r65,7

6g210a17.6

5d190a 85,7

4d660r43,3

2e50r 0

FA 6

2h95a50,1

4g465r25.1

5d320a 73,1

2h170a36,8

6g65a 101,1

2h420a 125,3

FA 7

3a95a47,6

8a680r23,6

5d850a* 75,8

4a415a0

FA 12

5g650r*42,8

2f215a*21,5

4b410a0

FA 5

5g320a 0

6g95r*63,4

3b780a25.2

4a310a* 76.9

5g90a*44,2

5g430a* 97,1

4c930a* 128,6

FA 8

2c450a40,7

4g440a23,3

4g540r 73,4

5d80a0

FA 9

82350a54,8

5d350a33,1

4a210a0

FA 10

4c910a52,5

4f815a26,7

3e560a0

FA 11

3g980a*49,8

4d550a*28,3

4f570r*0

FA 13

4a600a*26,7

4a900a*0

FA 14

5b90a*12,4

5b80a0

Mapa genético da cultivar Santa Rosa.

• Nativa da regi o Sulã

•Arbusto que raramente ultrapassa cinco metros de altura

•As plantas s o hermafroditas e predominantemente ãalgamas.ó

•Potencial organoléptico

(Acca s ellowiana)

EMBRIOGENESE SOMÁTICAEMBRIOGENESE SOMÁTICA((Acca sellowianaAcca sellowiana))

- Conservação de germoplasma, propagação em grande escala de clones elites;

SEMENTE SINTÉTICA- Facilitar o processo produtivo, sendo

assim um dos melhores sistemas de pronta entrega e também uma alternativa de conservação de germoplasma.

- Propagação de híbridos de alto valor, germoplasma de elite e plantas modificadas geneticamente,

- Controle no sistema de distribuição de mudas

ORGANIZAÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA(Acca sellowiana)

0.28 0.39 0.49 0.60 0.71 0.82 0.93

50-1-Videira 249-Lages 294-Lages 707-LebonRégis 326-Lages 528-Viddeira 103-SãoJoaquim 321-Lages 393-Videira 379-SãoJoaquim 276-20A-Lages 453-USA 117-SãoJoaquim 306B-Lages 501-Fraiburgo 373-BomJardim 504-Fraiburgo 716-LebonRégis 712-LebonRégis 735A-Curitibanos 522-Caçador 521-Fraiburgo 711-LebonRégis 85C-Camposnovos 526-Videira 222-Lages 276B-Lages 371-BomJardim 50-2-Videira 152-24-PonteAlta 902-Vacaria 66-Caçador 387-SãoJoaquim 390-Urupema 80-Curitibanos 251-Lages 508-Caçador 459-Israel 509-Videira 805-2-VargemBonita 98B-Videira 101-Videira 120-SãoJoaquim 333-Videira 228-Lages 301-Lages 119-SãoJoaquim 366-SãoJoaquim 276-Lages 278-1-Lages 138-LebonRégis 246-Lages 152-12-Videira 392-Urupema 360-SãoJoaquim

0.28 0.39 0.49 0.60 0.71 0.82 0.93

124-SãoJoaquim 159-30-Palmas 358-SãoJoaquim 212-Lages 234-Urupema 244-Urupema 369-SãoJoaquim 259-Lages 372-BomJardim 502B-Fraiburgo 511-Caçador 755-Papanduvas 132-Videira 277-SãoJoaquim 373B-BomJardim 150B-Iomerê 331-Lages 148-Fraiburgo 401-Lages 454-NovaZelândia 332-Lages 520-Fraiburgo 456-NovaZelândia 101PR-Videira 118-SãoJoaquim 374-BomJardim 53B7-Videira 238-Urupema 376-BomJardim 159-27-Palmas 59-30-Videira 740-PonteAlta 242-Urupema 519-Fraiburgo 91-Videira 451-NovaZelândia 732B-PonteAlta 240-Urupema 512-Caçador 732-PonteAlta 110- Lages 278-2-Lages 452-Califórnia 457A-NovaZelândia SãoJoaquim 141-Tangará 250-Lages 291-SãoJoaquim 98A-Videira 377-BomJardim 359-SãoJoaquim 903-Vacaria 79-FreiRogério 735B-Curitibanos 441-Uruguai

PORTA-ENXERTOSPORTA-ENXERTOSMalus prunifolia (Marubakaido) X Malus pumila (M.9)

Características de interesse:

- Nanismo

- Resistência ao alumínio

- Pulgão lanígero

- Phytophthora cactorum

CARACTERIZAÇÃO GENÉTICA ESPÉCIE AMEAÇADA DE EXTINÇÃO EM SANTA CATARINA

-Araucaria angustifolia

-Ocotea catharinensis – Canela preta

-Dicksonia sellowiana - Xaxim-

PERSPECTIVAS FUTURAS

• Características que controlam resistência a doença e pragas podem ser descobertas em uma fase precoce (em semanas ou meses da vida de um plântula);

• Técnicas que complementam programas de melhoramento tradicional;

• Acelerar alguns procedimentos, procurando objetivos específicos, para aumentar variabilidade genética e aumenta o alcance de seleção de genótipo novos;

• Biotecnologias associadas às técnicas de cultura de tecidos vegetais apresentam grande potencial de uso para o melhoramento de germoplasma de elite;

• Capturar e fixar ganhos genéticos a partir de genótipos superiores;

• Reduzir o intervalo entre gerações no melhoramento genético de lenhosas;

• Garantir a uniformidade das plantas.