Minicurso 5º CBMP de agosto de 2009 Guarapari, ES

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1 Minicurso 5º CBMP de agosto de 2009 Guarapari, ES

2 Introdução

3 Evolução no melhoramento genético Seleção de Espécies Seleção de População Seleção de Famílias e Indivíduos

4 Histórico da clonagem do eucalipto 1962: Libby e Jund iniciam os trabalhos com clonagem em árvores 1975: Congo: plantio de ha de floresta clonal 1979: Silvicultura clonal massal no Espírito Santo (Aracruz) 1982: Eucalyptus urophylla in vitro ESALQ 1985: Estudos em micropropagação de genótipos elite (Aracruz) 1992: Microestaquia (Acesita) 1996: Micropropagações em larga escala (Chamflora) Início dos estudo com micropropagação vegetativa na Votorantim Miniestaquia: maximização da micropropagação

5 Princípios básicos b da clonagem Objetivos: multiplicação de genótipos desejáveis, sendo uma árvore uma unidade de propagação clonal. Com isto tem-se a maximização de ganhos em uma única geração, mantendo as características favoráveis, evitando a variabilidade encontrada em árvores obtidas a partir de sementes. Nomenclatura: ortete (planta matriz) rametes (brotações originárias da planta matriz) Variação fenotípica entre os rametes dentro de um clone: Efeito M e Efeito C. As causas das variações são, provavelmente, ambientais e causadas por fatores relacionados ao propágulo, isto é, tamanho da estaca, período que as estacas são coletadas e as condições do viveiro (vigor do propágulo ou a qualidade do sistema radicular).

6 Melhoramento Genético

7 Programa de melhoramento (...) melhoramento genético de árvores florestais através da utilização da variabilidade genética de espécies florestais de forma a aumentar a produção e/ou utilização dos produtos florestais. 3 abordagens Recombinação, avaliação e seleção Propagação vegetativa Conservação germoplasma

8 Espinha dorsal do melhoramento Fase de trablho da propagação POPULAÇÃO BASE POPULAÇÃO MELHORADAS CLONES COMERCIAIS

9 Espinha dorsal do melhoramento Rede experimental para teste de progênies POPULAÇÃO BASE Introduções de espécies e procedências via aquisição de sementes de mercado, coleta em áreas naturais, testes de populações melhoradas de regiões com semelhança edafo-climática, Técnicas de propagação e multiplicação de material genético POPULAÇÃO MELHORADAS CLONES COMERCIAIS Estabelecimento de programa de melhoramento: Programa de recombinação, teste e seleção. Desenvolvimento clonal: Teste clonais, avaliações em viveiro, testes de espaçamento, adubação e pacote tecnológico para captar o máximo do ganho potencial.

10 Silvicultura Clonal

11 Silvicultura Clonal Avaliação e seleção de árvores superiores em testes clonais Propagação vegetativa e produção de mudas clonais Estabelecimento e manejo da floresta

12 Características Gerais Uniformidade e maior qualidade dos plantios e produtos. Aproveitamento de combinações genéticas raras, propagando novos híbridos. Maximização do ganho em produtividade e qualidade da madeira em um única geração de seleção. Possibilidade de contornar problemas de doenças e adaptação fisiológica a estresses ambientais. Possibilidade de várias rotações operacionais economicamente viáveis. Custo acessível e competitivo para as empresas.

13 Principais Espécies no Brasil Eucalipto Eucalyptus grandis x E.urophylla Seringueira Hevea brasiliensis Liquidambar Liquidambar styraciflua Grevílea Grevillea robusta Erva-mate Ilex paraguariensis Cupresso Cupressus lusitanica Teca Tectona grandis Criptomérica Cryptomeria japonica Acácia-negra Acacia mearnsii Pupunha Bactris gasipaes Paricá Schizolobium amazonicum

14 Princípios Biológicos Via Sexuada: Reprodução por semente ou semente sintética Resultado da Resultado da recombinação genética. recombinação genética. Resulta da fecundação e desenvolvimento Resulta da fecundação do e óvulo desenvolvimento maduro. do óvulo maduro. Via Assexuada: Reprodução por propágulo vegetativo. Qualquer estrutura capaz Qualquer estrutura capaz de propagação vegetativa de propagação vegetativa Não envolve recombinação Não envolve genética. recombinação genética. Resulta na reprodução fiel Resulta do genótipo. na reprodução fiel do genótipo.

15 Expressões fenotípicas decorrentes da forma de propagação das plantas: propagação sexuada (sementes) e propagação assexuada (propágulos vegetativos) (f' = g' + e' + g'e') Sementes (Família) Formas de propagação (f' = G + e' + Ge') (F = G + E + GE) Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009 Propágulos vegetativos (Clone)

16 Objetivos da clonagem Multiplicação de genótipos selecionados para uso em programas de melhoramento (pomares, bancos). Pesquisa em geral, devido a uniformidade e repetibilidade das plantas de um mesmo clone. Conservação de germoplasma in vitro e ex vitro. Método alternativo de propagação, principalmente, quando a propagação seminal é difícil e de alto custo. Multiplicação de genótipos selecionados (clones elite), para atender a demanda da silvicultura clonal industrial.

17 Biologia da Propagação

18 Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001 Ciclo de propagação de plantas

19 Mudanças de fases Árvores apresentam ciclos repetitivos sazonais vegetativo-reprodutivos (anual, bianual, plurianual). Ciclos ocorrem em função das mudanças climáticas e, também, pela resposta das plantas às mudanças. Mudanças morfofisiológicas, ocorridas durante estes ciclos, são importantes para o processo de propagação. Regulação da mudança de fase pode ser determinado pelo tamanho da planta e varia de espécie para espécie. Determinadas características dos ciclos são estáveis, mas algumas podem ser reversíveis.

20 Fases do ciclo de vida das plantas perenes Semente Senescência Fase juvenil Fase de transição Fase adulta Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

21 Fases do ciclo de vida Juvenil: - estádio inicial de crescimento vegetativo das plantas. - incapacidade dos meristemas apicais de florescimento. - crescimento vegetativo vigoroso. Transição: - transição entre fase vegetativa e reprodutiva. - passagem da planta da fase juvenil para adulto. Adulta: - dominância de características maduras em relação às juvenis. - fase reprodutiva, ocorre o florescimento e frutificação.

22 Potencial de enraizamento de estacas lenhosas em diferentes brotações da árvore (40 50% ROOTING) (60 70%) (80 100%) Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001

23 Gradiente de juvenilidade em plantas lenhosas B (B): região com maior grau de maturidade ontogenética A (A): região com maior grau de juvenilidade ontogenética; Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

24 Gradiente de juvenilidade Juvenilidade ontogenética ocorre em algumas espécies florestais. Gradiente de juvenilidade é maior em direção à base da árvore. Maior Juvenilidade: - estádio inicial de crescimento vegetativo das plantas. - incapacidade dos meristemas apicais de florescimento. - crescimento vegetativo vigoroso. Maior Maturidade: - transição entre fase vegetativa e reprodutiva. - passagem da planta da fase juvenil para adulto.

25 Gradiente de juvenilidade-maturidade em plantas lenhosas e suas brotações Gradiente do estado juvenil: A > F > E > D > C >B Gradiente do estado juvenil: A > G Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001

26 Importância da Juvenilidade Origem dos propágulos vegetativos possui forte efeito na produção de mudas e na resposta da futura planta. Propágulos de diferentes posições da planta retêm os níveis específicos de juvenilidade (ou maturidade). Características fisiológicas de estacas de diferentes origens apresentam diferenças na resposta à clonagem. Escolha da origem do propágulo determina os objetivos a serem alcançados: Propágulo da fase juvenil = comportamento juvenil da planta. Propágulo da fase adulta = comportamento maduro da planta.

27 Rejuvenescimento e revigoramento Na silvicultura clonal, a eficiência do processo seletivo dos clones é inversamente relacionada com a facilidade de propagação vegetativa. Para o sucesso da clonagem é necessário explorar a capacidade de propagação de material juvenil. Rejuvenescimento é o processo de reverter a planta do estádio adulto para juvenil, recuperando a competência da totipotência. Revigoramento são práticas culturais que propiciam maior vigor fisiológico à planta, resultando em propágulos com melhor resposta aos estímulos.

28 Rejuvenescimento por estaquia seriada Consiste em enraizar em série propágulos adultos do clone desejado. Macroestacas são coletados da planta matriz e, em seguida, enraizados. A partir de sua brotação, são coletados miniestacas, as quais são novamente enraizados. E, assim, repete-se o ciclo, seriadamente, até obter resultados desejados. Resultados satisfatórios no enraizamento de eucalipto, podem ser obtidos após duas ou três ciclos de estaquia.

29 Rejuvenescimento por micropropagação Consiste em estabelecer a cultura in vitro de brotos do clone desejado e, subcultivar, sucessivamente, em meio com fitoreguladores de crescimento. Nestas condições, obtêm-se melhorias no alongamento e enraizamento de brotos, oriundos de material vegetal de origem adulta. Esta técnica é genótipo-dependente e, também, depende da otimização das condições de cultura in vitro. O principal fator de sucesso no rejuvenescimento é o balanço entre citocininas e auxinas.

30 Efeito "C" (Efeito da Clonagem) Refere-se aos efeitos não-genéticos, decorrentes das variações fenotípicas e das interações entre ambiente x vigor do propágulo x condições em viveiro, no processo de clonagem. Efeitos ambientais: densidade plantio. competição nutricional. interação genótipo-ambiente. Efeitos do padrão de qualidade de mudas: desuniformidade dos propágulos. heterogeneidade do processo produção. Efeitos fisiológicos são reduzidos ma micropropagação: ciclófise (processo de maturação meristemas apicais). topófise (efeito da posição das gemas axilares, ao longo dos ramos, no crescimento e diferenciação).

31 Propagação Clonal por Miniestaquia

32 Estaquia Processo de propagação vegetativa. Segmento (caulinar, foliar ou radicular) em substrato. Indução do enraizamento e desenvolvimento do broto. Formação de uma muda completa.

33 Macroestaquia 1 0 c m TOUÇA NO CAMPO BROTO MACROESTACA

34 Miniestaquia

35 Miniestaquia apical Miniestaquia Apical Vantagens: Maior sobrevivência na expedição Precocidade (ganho anual de 1 ciclo) Melhor qualidade da muda Redução de operações com tesoura Possível eliminação da pré-seleção Eliminação catação folhas CV e CS Redução no nº adubações de cobertura Eficiência na Sobrevivência de Mudas no Processo (%) Tipo Enraiz. Aclim. Cresc. Rustif. Total Estaca CV (15 dias) CS (15 dias) PC (20 dias) PR (30 dias) (80 dias) Apical 1,00 0,98 0,95 0,99 0,92 Mediana 1,00 0,90 0,89 0,92 0,74 Ganho (%) 0,0 8,9 6,7 7,6 24,8

36 Fases do enraizamento adventício Processo de desdiferenciação: Células diferenciadas não-meristemáticas reassume a divisão celular e forma novos meristemas. Formação das raízes iniciais: Formação de estruturas morfogênicas nas células diferenciadas. Desenvolvimento dos primórdios radiculares: Estruturas morfogênicas se desenvolvem em primórdios radiculares, visualmente, perceptíveis. Crescimento e emergência radicular: Formação radicial suficiente para proporcionar a sustentação da nova planta.

37 Fases do processo organogênico do enraizamento adventício de estacas Aquisição de competência Determinação Expressão Estaca Indução Diferenciação Raiz adventícia Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

38 Bioquímica da rizogênese Peroxidases Alta atividade está relacionada com o aumento do enraizamento Baixa atividade em propágulos adultos é recomendada Polifenóis Atuam como inibidores ou promotores do enraizamento Alguns atual como antioxidantes e protetores das auxinas Carboidratos Fonte de carbono essencial para formação de raízes Atuam como promotores do enraizamento Fitoreguladores Auxinas endógenas e exógenas induzem o enraizamento Resposta é genótipo-dependente e tecido-específico

39 Esquema hipotético tico sobre o papel de fenólicos e fitoreguladores nas fases do enraizamento Fonte: Jarvis, 1986

40 Fatores importantes no enraizamento de estacas Genótipo Condições fisiológicas da planta matriz Nutrição mineral da planta matriz Armazenamento das estacas Sanidade das estacas Aplicação de fitoreguladores de crescimento Substratos e rizobacterização Manipulação das condições ambientais

41 Controle do enraizamento Controle do Enraizamento Carboidrato foi identificado como importante fator de enraizamento O que controla a quantidade e os tipos de carboidratos na zona de enraizamento? Fotossíntese Respiração Boro Hormônios Co-Fatores Hormonais Todos os fatores endógenos e ambientais possíveis?

42 Fator importante do enraizamento: GENÓTIPO Capacidade de enraizar difere drasticamente entre as espécies e clones florestais. Variações entre as espécies e variação entre clones de uma mesma espécie. Classificação: Espécies de fácil enraizamento Ex.: Eucalyptus camaldulensis Espécies com respostas crescentes ao enraizamento Ex.: Eucalyptus urophylla Espécies com resposta pequena ou nula aos estímulos Ex.: Eucalyptus globulus

43 Fator importante do enraizamento: FISIOLOGIA DA PLANTA MATRIZ Mudanças fisiológicas em plantas lenhosas influenciam seus hábitos de crescimento, vigor vegetativo, capacidade de enraizamento, mudanças de fase. Espécies de fácil enraizamento, a idade ontogenética exerce pouca influência, enquanto que nas espécies de difícil enraizamento, é fator decisivo para o sucesso. Plantas na fase adulta requer a utilização de propágulos oriundos de partes juvenis ou, então, a promoção do rejuvenescimento. Estacas devem ser coletadas no máximo de vigor vegetativo e de turgidez da planta.

44 Fator importante do enraizamento: NUTRIÇÃO DA PLANTA MATRIZ Nutrição mineral: vigor vegetativo da planta matriz. próprio status nutricional da estaca coletada. Alta relação C/N: menor teores de N fascilita o enraizamento. maiores teores de Carboidratos facilita o enraizamento. Efeito do Potássio: ativação enzimática e controle estomático. aumentam a produtividade e biomassa de estacas. Efeito do Cálcio: elongação e divisão celular aumentam a taxa de enraizamento e biomassa radicial Efeitos do Fósforo e do Magnésio: correlação negativa com o enraizamento

45 Fator importante do enraizamento: ARMAZENAMENTO DAS ESTACAS Tempo transcorrido entre coleta e plantio: menor tempo de preparo e plantio aumentam o enraizamento. manter o vigor e a turgescência da estaca. minimizar atividades metabólicas das brotações. minimizar a penetração de ar (embolia) no xilema da estaca. Sucesso e tempo de armazenamento depende de: minimização do estresse hídrico e umidade relativa. menor umidade realtiva e temperatura. redução da intensidade luminosa. aplicação de antitranspirantes. Algumas técnicas: manter a base das estacas mergulhadas em água. utilizar câmaras frias com controle ambiental.

46 Fator importante do enraizamento: SANIDADE DAS ESTACAS Promover proteção às estacas após colheita: imersão em solução de Benomyl (0,2-0,5 % por min). tratar base da estaca com Captan (2 %). aplicações preventivas de fungicidas nas estufas ou salas. desinfestação por imersão em NaOHCl (1 % por 5 min). lavagem em água corrente esterilizada (5-15 min). Uso de materiais e equipamentos descontaminados: imersão em solução de fungicida + cloro + espalhante adesivo. desinfestação de recipientes em água quente (80 C por 30 seg). Limpeza da parte aérea das brotações: manter matrizes protegidas da poeira e contaminações aéreas. manter matrizes livres de patógenos e resíduos vegetais mortos.

47 Fator importante do enraizamento: USO DE FITOREGULADORES Auxinas: maior percentagem, velocidade, qualidade e uniformidade. AIA, AIB, ANA, 2,4-D. dose adequada induz enquanto que dose supraótima inibe. Dosagem depende de: espécie e clone. estado maturação. tipo estaca. condições ambientais. forma e tempo de aplicação. Concentrações recomendadas: macroestacas: a mg/l miniestacas: 500 a mg/l

48 Hipóteses do controle do crescimento vegetativo na estaquia do eucalipto SACAROSE AUXINA RAIZ Área Foliar Auxina / Citocinina Estaca Juvenil Sombreamento Injúria Corte Sacarose AUXINA SACAROSE FLOEMA CAMBIO XILEMA DESEQUILÍBRIO AUXINA / CITOCININA CALO AUXINA SACAROSE BROTO Nutrientes Citocinina / Auxina Sombreamento Sacarose Carbono / Nitrogênio

49 Fator importante do enraizamento: SUBSTRATOS Capacidade de aeração: macroporosidade (30-50 %) e microporosidade (10-30 %). porosidade total > 85% >>>> permitir trocas gasosas. Condutividade elétrica: em substratos, é expressada em ms/cm. faixas satisfatória (1,5 2,0) e inadequada (< 1,0 e > 3,0). ph: Muito alto / baixo >>> danos diretos às raízes. levemente alto / baixo >>> decréscimo no crescimento. CTC capacidade de tampão, habilidade de absorver e liberar cátions. em substratos, é expressada em me/100 cm³. Produtos: fibra coco, casca pinus, casca arroz, turfa, vermiculita, areia.

50 Comparação entre plantas sob deficiência de oxigênio e plantas crescendo em solos bem arejados Solo com déficit de O² Solo bem arejado Epnastia Aumento de AIA Alta produção de etileno Aumento do ABA Estômatos fechados Acúmulo de ACC nas raízes Metabolismo fermentativo Absorção deficiente dos íons Ângulo normal das folhas AIA normal Pouco etileno Pouco ABA Estômatos abertos Ausência de ACC nas raizes Metabolismo aeróbico Absorção normal dos íons

51 Fator importante do enraizamento: SELEÇÃO COMPONENTES SUBSTRATO Econômicos Químicos/Biológicos Físicos Custo Capacidade Troca Cátions Aeração Disponibilidade Nível nutrientes Capacidade Retenção Água Reprodutibilidade ph Tamanho partícula Facilidade mistura Condutividade Elétrica Densidade Aparência Esterilidade Rizobacterização Uniformidade

52 Fator importante do enraizamento: FATORES AMBIENTAIS Luminosidade: energia para fotossíntese, síntese carboidratos e auxinas baixa irradiância estimula auxinas e enraizamento alta irradiância favoresce citocininas e crescimento broto fotoperíodo qualidade Temperatura: função regulatória no metabolismo e afeta o enraizamento. condiciona e regula a produção raízes adventícias. Umidade: umidade ar ao redor da estaca afeta turgescência dos tecidos. excesso umidade no substrato é prejudicial ao enraizamento. variações de umidade são prejudiciais ao enraizamento.

53 Manipulação dos ambientes microclimáticos ticos, edáficos e bióticos na propagação Climáticos Luminosidade Temperatura Bióticos Pragas e doenças Trocas gasosas: O 2, CO 2, C 2 H 4 Água e Umidade Edáficos Temperatura Trocas gasosas: O 2, CO 2, C 2 H 4 Água e Umidade Substrato de plantio Recipiente de cultivo Nutrientes minerais Bióticos Microorganismos da rizosfera (micorrizas e rizobactérias) Pragas, doenças e plantas infestantes Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001

54 Movimento da água no sistema solo-planta planta-atmosferaatmosfera Fonte: Paiva & Oliveira, 2006

55 Destinos da luz incidente sobre as plantas ENERGIA SOLAR TOTAL (100%) ENERGIA INCIDENTE SOBRE AS FOLHAS (60-80%) ENERGIA RFA FIXADA (5%) Radiação incidente pode ser: refletida, absorvida e transmitida Absorção depende dos pigmentos nos cloroplastídeos Apenas uma pequena fração é fixada na forma de energia química Fonte: Paiva & Oliveira, 2006

56 Efeito da luz artificial elétrica sobre as plantas matrizes no jardim clonal Produtividade de estacas por cepa vs tipo de lâmpada 3 2,5 2,57 2,37 2,32 2 % 1, ,04 1,14 1,07 0, test Tipo Lâmpada (watts) Ganho de 17 % na produtividade de estacas relativo à testemunha.

57 Evolução e tendências na propagação clonal de eucalyptus Plantio Clonal Banco Clonal Jardim Clonal Minijardim Clonal Microjardim Clonal Estacas MINIESTACAS MICROESTACAS Enraizamento Laboratório - Micropropagação Via Gemas Axilares (?) (?) (?) Laboratório - Embriogênese Somática (?) Sementes sintéticas Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

58 Extensão dos danos causados por estresse de temperatura baixa Distribuição espacial e percentual dos órgão afetados. Danos varia em função do ógão da planta Fonte: Paiva & Oliveira, 2006

59 Extensão dos danos causados por estresse hídricoh ESTRESSE HÍDRICO Percepção Ácido abscísico (aumento) Etileno (aumento) Fechamento dos estômagos; Aumento no conteúdo de açúcares e prolina; Senescência. Abscisão foliar; Aumento do diâmetro do caule; Senescência. Fonte: Paiva & Oliveira, 2006 Decréscimo da transpiração; Maior estoque de água; Aumento na tolerância à dessecação; Maior estoque de assimilados.

60 Extensão dos danos causados por estresse salino RESISTÊNCIA A SALINIDADE Exclusão do sal Eliminação do sal Diluição Compartimentalização Barreiras de transporte nas raízes e parte aérea. Exudação do sal por glândulas ou pêlos. Abscisão das partes contendo o sal. Controle da suculência. Redistribuição do sal. Acúmulo de sal nos vacúolos. Liberação através de produtos. Fonte: Paiva & Oliveira, 2006

61 Extensão dos danos causados por deficiência de oxigênio

62 Gradiente de facilidade de enraizamento em diferentes grupos de plantas AUMENTO DA FACILIDADE DE ENRAIZAMENTO ESTACAS CAULINARES PLANTAS INTEIRAS PRESENÇA DE TRATAMENTO ADICIONAL AUSÊNCIA DE TRATAMENTO ADICIONAL FASE ADULTA FASE JUVENIL PRIMORDIO PRÉ-FORMADO LENHOSA LENHOSA ADULTA JUVENIL + fitoreguladores rejuvenescimento HERBÁCEA BROTOS DE RAIZES ADVENTÍCIAS RAMOS AÉREOS BROTOS EPICÓRMICOS ESTOLÕES RIZOMAS Fonte: Lovell & White, 1986

63 Efeito do tipo de corte basal na estaca no enraizamento e biomassa radicial O tipo de corte na estaca não influenciou no enraizamento em híbridos de E. globulus para o mesmo clone. O tipo de corte na estaca afetou a produção de biomassa de raíz em híbridos de E. globulus. Corte em incisão resultou em maior biomassa. Enraizamento vs Tipo de corte Peso Seco raiz vs Tipo de corte % g/muda Bizel Incisão Transversal 0 Bizel Incisão Transversal

64 Efeito da composição do substrato no enraizamento e produção de mudas Composição Básica do Substrato 50% Casca Arroz + 50% Vermiculita 50% Fibra Coco + 50% Casca Pinus Ganhos Operacionais Enraizamento Estacas (%) Sobrevivência Mudas (%) Mudas Pequenas (%) Mudas Médias (%) Mudas Grandes (%) % 6 % 54 % 28 % 26 % Características Físicas CA + V FC + CP Porosidade total (%) Macroporosidade (%) Microporosidade (%) 54 45

65 Tipos de recipientes plásticos para a produção de mudas Características MP T53 MP Aerado Aerotubo Propitek Fabricante MecPrec MecPrec JKS JKS Formato Redondo Quadrado Redondo Redondo Volume (cm³) Estrias (nº) Fendas laterais Fendas basais

66 Pastilha expansível biodegradável para a produção de mudas

67 Tubetes ou plugs de papel biodegradável para a produção de mudas

68 Tubetes de amido biodegradável para a produção de mudas Composição do Grão de Milho AMIDO - 60,0 % CASCA - 6,5 % GLÚTEN - 10,0 % GERME TORTA - 5,0 % ÓLEO - 3,5 % ÁGUA - 15,0 %

69 Blocos prensados de substrato para a produção de mudas

70 Parâmetros de avaliação do padrão de qualidade de mudas para plantio Copa Dobra Canela Preta Estrangulamento 1 Espiralamento Avaliação para mancha bacteriana Dobra Broto Entre e 110 dias Avaliação para mancha de Cylindrocladium e outras doenças em folhas velhas 1 0 B C Parâmetros: ALTURA DO BROTO RELAÇÃO COPA/BROTO ÂNGULO DO TORRÃO CANELA PRETA COMPRIMENTO DO TORRÃO DEFORMAÇÃO RADICULAR DIÂMETRO DO COLETO IDADE DA MUDA MANCHAS FOLIARES PARES DE FOLHAS ASPECTO DE RUSTICIDADE

71 Pré-tratamentos de estiolamento e bandagem para propagação de estacas Fonte: Maynard & Bassuk, 1988

72 Enraizamento adventício de estaca caulinar apical herbácea de eucalipto

73 Propagação Clonal por Microestaquia

74 Etapas envolvidas na regeneração de uma planta em um processo de propagação por organogênese in vitro Propágulo Desdiferenciação Aquisição de competência Indução Planta Regeneração Diferenciação Determinação Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

75 Propagação clonal de eucalipto pela miniestaquia e microestaquia Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009

76 Etapas do processo de micropropagação do eucalipto Introdução Multiplicação Alongamento Enraizamento Aclimatação Plântulas Laboratório Viveiro Novo Processo Introdução Multiplicação Alongamento Enraizamento Aclimatização Aclimatação Plântulas Laboratório rio Estufim Viveiro

77 Aplicações na área florestal: Aplicações, vantagens e avanços da micropropagação na área florestal aceleração dos programas de melhoramento de novos clones rejuvenescimento de clones recalcitrantes à clonagem limpeza clonal para obtenção de cultura livres de patógenos plataforma base para outras técnicas biotecnológicas Principais vantagens de mudas micropropagadas no JC: mudas livres de fitopatógenos endógenos (Ralstonia sp) cepas com maior produtividade de estacas por explante cepas com maior precocidade de produção de estacas Avanços em biotecnologia e silvicultura clonal têm permitido: desenvolvimento de novos equipamentos e substâncias aumento exponencial de novas metodologias alternativas tecnologia mais acessível e economicamente viável

78 Tecnologia de biorreatores de imersão temporária ria na propagação vegetativa Recipiente contendo uma reação biológica; utilizado para a cultura aeróbica de células, fermentadores, colunas de células imobilizadas ou enzimas. Vantagens Alta produtividade Plantas precoces e assépticas Melhor controle das condições da cultura Suprimento ótimo de nutriente/biorregulador Automação do processo Mudança e adequação do meio Desvantagens Pouco conhecimento da tecnologia Vitrificação do explante Variação do tamanho da plântula Recalcitrância de algumas espécies

79 Tipos de biorreatores de imersão temporária ria

80 Uso de biorreatores na produção de mudas clonais de eucalipto Multiplicação e alongamento de gemas em alto-volume. Produção de microestacas com alta capacidade de enraizamento. Produção em alta-escala de mudas precoces e sadias.

81 Impacto do uso de biorreatores Redução Mão Obra Redução número frascos Aumento volume frascos Redução da freqüência de repicagens Menor tempo na troca de meio cultura Menor tempo etiquetagem Redução Energia Uso frascos descartáveis estéreis Dispensa esterilização em autoclave Esterilização do meio em filtros, UHT, química Menor demanda autoclave Maior segurança quanto pureza e limpeza Menor custo de produção Maior flexibilidade de produção

82 Novas versões otimizadas e modulares de biorreatores para eucalipto Permite o enriquecimento da atmosfera com CO 2 O 2 e H 2 O. Cilindros podem ser construídos com capacidade de 0,5 a 15,0 litros. Concepção modular de biorreator que reúne versatilidade e praticidade de operação.

83 Operacionalização de clones novos no viveiro

84 Contextualização Os ganhos obtidos com melhoramento genético sós serão efetivamente capitalizados pela empresa após s o plantio comercial dos novos clones. Assim, os clones novos devem ser introduzidos e propagados vegetativamente no viveiro o mais rápido r possível. Porém, algumas particularidades impedem a substituição imediata dos clones novos no viveiro: Impacto na produção de mudas, afetando o cronograma de plantio do ano; Falta de know how da operação e pesquisa com os clones novos no viveiro; Desconhecimento de algumas informações importantes dos clones novos (Ex.: eficiência fisiológica e nutricional, confirmação de qualidade da madeira, resistência à doenças as)

85 Ciclo do desenvolvimento clonal Cruzamentos controlados (Recombinação) Composto Introdução de germoplasma Avaliação em testes de progênies Obtenção de sementes 2 3 anos Seleção de genitores para recombinação Seleção precoce (2 3 anos) de clones potenciais 4 anos Avaliação em testes clonais Avaliação em testes clonais Avaliação de doenças Comportamento de viveiro Confirmação da qualidade da madeira Eficiência nutricional Identidade genética Introdução laboratório de micropropagação 1 2 anos Seleção 20 clones superiores para IMAcel Operacionalização de novos clones Recomendação de 5 clones superiores 4 anos Tempo para desenvolvimento de clones: anos (sem considerar a operacionalização)

86 Operacionalização de clones novos Teste clonal no campo Reavaliação de crescimento (obtenção de estimativa de IMA mais próxima da idade de rotação) Corte das árvore dos clones selecionados Produção de mudas clonais por macroestaquia Madeira vai para laboratório rio (qualidade da madeira) Avaliação de biomassa (eficiência nutricional) Mudas plantadas no JC comportamento de viveiro Fenotipagem doenças Introdução laboratório rio de micropropagação Identidade genética confirmação Produção de mudas clonais por miniestaquia Plantio de áreas de acompanhamento Plantio de áreas operacionais

87 Referências bibliográficas Borém A Biotecnologia Florestal. Editora UFV, Viçosa, MG, 387 p. Davies TD; Haissig BE; Sankhla N Adventitious Root Formation in Cuttings. Dioscorides Press, Portland, OR, 315 p. Fachinello JC; Hoffmann A; Nachtigal JC Propagação de Plantas Frutíferas. Editora Embrapa, Brasilia, DF, 221 p. George EF; Hall MA; Klerk GJD Plant Propagation by Tissue Culture. Vol.1. The Background. Springer-Verlag, Dordrecht, Netherlands, 501 p. Gupta SD; Ibaraki Y Plant Tissue Culture Engineering. Springer-Verlag, Dordrecht, Netherlands, 480 p. Hartmann HT; Kester DE; Davies FT; Geneve RL Plant Propagation: principles and practices. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 880 p. Jain SM; Ishii K Micropropagation of Woody Trees and Fruits. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, 840 p. Jackson MB New Root Formation in Plants and Cuttings. Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, Netherlands, 265 p. Loreti F International Symposium on Vegetative Propagation of Woody Species. ISHS Acta Horticulturae 227, Pisa, Italy, CD-R Paiva R; Oliveira LM Fisiologia e Produção Vegetal. Editora Ufla, Lavras, MG, 104 p. Suzuki K; Ishii K; Sakurai S; Sasaki S Plantation Technology in Tropical Forest Science. Springer-Verlag, Tokyo, 292 p. Xavier A; Wendling I; Silva RL Silvicultura Clonal: princípios e técnicas. Editora UFV, Viçosa, MG, 272 p.

88 Contato Ricardo M. Penchel Engº Agrº, M.Sci., Ph.D. Pesquisador Sênior em Fisiologia & Biotecnologia Florestal Aracruz Celulose S.A. Centro de Pesquisa e Tecnologia Rodovia ES-257, km 25 Cep: , Aracruz, ES Tel: (27) Fax: (27)

89 Obrigado!