Melhoramento da batata para os trópicos do Brasil. Prof. César A. Brasil P. Pinto

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1 Melhoramento da batata para os trópicos do Brasil Prof. César A. Brasil P. Pinto

2 IMPORTÂNCIA NO MUNDO Culturas Produção(Mt) Área(Mha) Milho 872,1 177,4 Arroz 719,7 163,2 Trigo 670,9 215,5 Batata 364,8 19,2 Soja 241,8 105,0 Fonte: FAO, 2014

3 MAIORES PRODUTORES MUNDIAIS Países Produção (milhões t) Área (mil ha) Produtividade(t/ha) 1. China 85, ,7 15,8 2. Índia 45, ,0 23,7 3. Rússia 29, ,2 13,4 4. Ukrânia 23, ,1 16,1 5. USA 19,16 458,4 41,8 (3) 6. Germany 10,66 238,30 44,7 (2) 9. Holanda 6,76 149,8 45,1 (1) 10. França 6,34 154,22 41,1 (4) 13. Canadá 4,59 148,0 31,0 (5) 18. Brasil 3,73 135,9 27,4 (10) Fonte: FAO, 2014

4 A Bataticultura Brasileira ESTADOS Produção ( Mil t) Área (Mil ha) Produtividade (t/ha) Minas Gerais 1.278,37 40,85 31,30 Paraná 764,66 27,74 27,66 São Paulo 567,78 21,40 26,53 Rio Grande do Sul 357,64 19,00 18,82 Bahia 197,82 5,04 39,25 Santa Catarina 115,49 5,16 22,36 Brasil (total) 3.452,98 123,35 27,70 Fonte: IBGE, 2013

5 Taxonomia Família Solanacea. Gênero Solanum. Seção Petota. 18 subseções Huaman and Spooner (2002) listam 197 espécies que produzem tubérculos

6 S. goniocalix (2x) S. sparsipilum (2x) x S. tuberosum ssp. andigena (4x) S. phureja (2x) S. stenotomum (2x) x ORIGEM DA BATATA S. megistacrolobum (2x) x S. ajanhuiri (2x) S. tuberosum ssp. tuberosum (4x) x S. curtilobum (5x) S. chaucha (3x) x S. juzepczuki (3x) S. acaule (4x)

7 As espécies selvagens de Solanum produtoras de tubérculos são produtos da seleção natural e S.

8 Material de Solanum em coleções 2/3 de espécies produtoras de tubérculos 1/3 de variedades cultivadas (landraces)

9 Distribuída desde o sudoeste dos Estados Unidos (38ºN) até a Argentina e Chile (41ºS)

10 rigem e Domesticação da Batata Moderna

11 Evolução da batata moderna

12 Solanum tuberosum subsp. tuberosum Batata cultivada (2n=4x=48) Adaptada a dias longos Base genética estreita Poucas introduções da subsp. andigena da América do Sul a partir de 1570 Suscetível a pragas e doenças

13 Um pouco de citogenética Nº básico de cromossomos x = 12 Ploidia: 2n = 2x (diplóide) até 2n = 6x (hexaplóide) Cariótipo Solanum tuberosum L. 2n=4x=48 Cariótipo Humano 2n=2x=46 Autotetraplóide

14 Um pouco de citogenética Podem ser realizados vários tipos de cruzamentos entre diferentes ploidias. Ex: 4x 2x 4x; 2x 2x 4x, etc. DE QUE MODO?

15 Fusos paralelos durante a meiose forma gametas não-reduzidos Normal Fuso aralelo

16 Reconhecimento de pólen não-reduzido Pólen grande, 2x Pólen normal, 1x

17 Cruzamentos interespecíficos para aproveitamento de genomas exóticos Normalmente endosperma: relação 2 genomas : 1 genoma Para Solanum: relação 2 EBN : 1 EBN Endosperm balance number (EBN) Espécie Ploidia (2n) EBN S. commersonii 24 1 S. chacoense 24 2 S. fendleri 48 2 S. tuberosum 48 4 S. acaule 48 4 S. demissum 72 4

18 Alguns cruzamentos: S. commersonii (2x=24) 1 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN Não cruza Duplicação cromossômica S. commersonii (4x=48) 2 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN Cruzamento possível 3x=36; 2 EBN

19 Alguns cruzamentos: S. tuberosum (4x=48) 4 EBN x S. fendleri (4x=48) 2 EBN Não cruza Duplicação cromossômica S. tuberosum (4x=24) 4 EBN x S. fendleri (8x=96) 4 EBN Cruzamento possível 6x=72; 4 EBN

20 Alguns cruzamentos: S. tuberosum (4x=48) 4 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN Não cruza Dihaploide S. tuberosum (2x=24) 2 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN Cruzamento possível 2x=24; 2 EBN Como obter o dihaploide?

21 Indução de dihaploides em batata por meio de indutores Indução do dihaploide Fertilização normal S. tuberosum

22 Poliploidização sexual unilateral ou bilateral Cruzamento: 4x( ) 2x( ) híbrido interesp. Gametas 2x 2x 4x Cruzamento: 2x( ) 2x( ) Gametas 2x 2x 4x

23 Herança Tetrassômica: AAAA quadriplex AAAa triplex AAaa duplex Aaaa simplex aaaa nuliplex Com alelismo múltiplo : A 1 A 1 A 1 A 1 monoalélico A 1 A 1 A 1 A 2 ou A 1 A 1 A 2 A 2 bialélico A 1 A 1 A 2 A 3 trialélico A 1 A 2 A 3 A 4 tetralélico

24 A cultura da batata

25 Segmentação do mercado de batata no Brasil chips in natura Pré-fritas congeladas

26 Cultivares mesa ou mercado in natura pré-frita Ágata Atlantic chips

27 Principais Cultivares Americana Holandesas

28 Melhoramento da batata nos trópicos

29 Caracterização do ambiente tropical e temperado Característica Temperado Tropical Variação climática anual Relativamente estável Variável, não-previsível Variação pluviométrica anual Relativamente uniforme Variável, não previsível Chuvas entre locais Relativamente uniforme Variável, não-previsível Fotoperíodo Dias longos Dias curtos Temperatura noturna Frescas Mais quentes Condições de solo Geralmente favoráveis Frequentemente adversas Período de semeadura Restrito (poucos dias) Amplo (vários meses) Período vegetativo Bem definido Variável amplo Dificuldade de germinação Solos frios e fungos Insetos de solo Paterniani, 1999

30 Principais fatores que afetam o cultivo da batata nos trópicos Fotoperíodo Clima Temperado: >16 h luz Clima Tropical: h Temperatura Condições ideais > Nº dias com temperatura entre 18 e 23 0 C Mínimo de horas do dia com temperaturas > de 25º C. Noites frias Importância?

31 Principais fatores que afetam o cultivo da batata nos trópicos Temperatura Cada elevação de 5º C na temperatura da folha provoca redução de 25% na taxa de fotossíntese Elevação de 10º C na temperatura pode dobrar a taxa de respiração

32 Temperaturas elevadas Desordens fisiológicas: Embonecamento Rachadura Coração ôco Mancha chocolate Coração negro Partição de matéria seca para os tubérculos

33 Safras em MG: Plantio das Secas: 30 % Produção - Janeiro/Março - Maiores altitudes Plantio de Inverno: 25 % Produção - Março/Julho - Mais mecanizado - Baixa altitude Plantio das Águas: 45 % Produção - Agosto/Setembro: com irrigação - Outubro/Novembro: Sem irrigação - Maiores altitudes

34 Outros fatores que afetam o cultivo da batata nos trópicos Doenças e Pragas Cultivo ano todo Maior pressão de patógenos e pragas Pinta preta (Alternaria solani) Murcha bacteriana (Ralstonia solanacearum) Podridão mole, canela preta (Pectobacterium spp.) Mancha de verticilium (Verticillium) Viroses (PVY, PLRV, PVX, etc.) Pulgões (vetor de viroses)

35 Outros fatores que afetam o cultivo da batata nos trópicos Condições do solo Solos mais pobres Adubações mais pesadas Controle de doenças e pragas + adubação: > custo de produção Período vegetativo Clima temperado: > 120 dias Clima tropical: dias

36 MELHORAMENTO DA BATATA PARA CONDIÇÕES TROPICAIS Brasil: Poucas instituições trabalhando com melhoramento Insuficiente na produção de novas cultivares PROGRAMA UFLA Resulta em importação de cultivares Principais objetivos: Tolerância ao calor Adaptação ao fotoperíodo curto Resistência às principais doenças

37 Porcentagem O Programa de Melhoramento na UFLA Introdução e avaliação de clones do CIP: LT-7, LT-8, LT-9 e DTO-28 Safra de Inverno Safra das Águas > 25 Temperaturas (ºC) Distribuição percentual das horas com temperaturas variando de 10º C a > 25º C nas safras de inverno e da águas. Lavras, 1994/1995

38 O Programa de Melhoramento na UFLA Redução de 25,5% na produção atraso na tuberização e redução do período de enchimento dos tubérculos Redução da partição de fotoassimilados para os tubérculos Menor teor de matéria seca nos tubérculos Aumento de 17 vezes na incidência de embonecamento e de 3,7 vezes na incidência de rachaduras nos tubérculos

39 O Programa de Melhoramento na UFLA Clones tolerantes ao calor (CIP) x Clones brasileiros. Menezes (1999). Avaliação nas safras de inverno e das águas em três localidades de Minas Gerais 46% produção de tubérculos e 22,4% teor de matéria seca dos tubérculos. 8 vezes na incidência de desordens fisiológicas. Clone LT-7 alta CGC para: Produtividade de tubérculos Peso específico Incidência de desordens fisiológicas

40 O Programa de Melhoramento na UFLA 51 clones foram selecionados e avaliados em 9 ambientes diferentes (locais e safras) no Sul de MG. (Lambert, 2004) Seleção sequencial mais efetiva que seleção por geração Melhor estratégia: Seleção com base na média em todos os ambientes

41 Produção de tubérculos (g/planta) CE CM CF Ambiente sob estresse Média dos ambientes Ambiente favorável Desempenho dos 5 melhores clones selecionados com base na média sob condições de estresse (CE), com base na média de todos os ambientes (CM) e em condições favoráveis (CF), para as características produção de tubérculos por planta.

42 Peso específico de tubérculos CE CM CF Ambiente sob estresse Média dos ambientes Ambiente favorável Desempenho dos 5 melhores clones selecionados com base na média sob condições de estresse (CE), com base na média de todos os ambientes (CM) e em condições favoráveis (CF), para as características peso específico de tubérculos

43 Produção de tubérculos na condição com estresse (g/plant) II III Clones tolerantes ao calor e responsivos à temperaturas amenas I IV Produção de tubérculos na condição sem estresse (g/plant) Distribuição das médias de produção de tubérculos de clones cultivados em ambientes com estresse (temperaturas altas) e sem estresse (temperaturas amenas).

44 O Programa de Melhoramento na UFLA Clones selecionados são mais estáveis e confiáveis

45 Produção de tubérculos (g/planta) Clones selecionados Testemunhas Média Ambientes Desempenho dos 10 clones mais estáveis, segundo o índice de Annicchiarico, e das testemunhas para a produção de tubérculos por planta. No eixo x os valores foram plotados de acordo com a média ambiental.

46 Peso específico de tubérculos Clones selecionados Testemunhas Média Ambientes Desempenho dos 10 clones mais estáveis, segundo o índice de Annicchiarico, e das testemunhas para o peso específico de tubérculos. No eixo x os valores foram plotados de acordo com a média ambiental.

47 O Programa de Melhoramento na UFLA CICLO VEGETATIVO Silva e Pinto (2005) estudaram o comportamento de 116 genótipos de batata com ampla variação para a duração do ciclo vegetativo. Duas colheitas (aos 80 DAP e no final do ciclo vegetativo)

48 O Programa de Melhoramento na UFLA Colheita Produção (g pl -1 ) Ciclo curto Ciclo Longo 80 DAP Final 80 DAP Final 366,2 269,1 626,9 771,3 PET 1,0645 1,0683 1,0684 1,0751 Velocidade tuberização g pl -1 dia -1 Silva e Pinto, ,2 1,4 15,7 4,48

49 O Programa de Melhoramento na UFLA Estudo adicional: - Foram escolhidos 5 clones de ciclo curto e 5 de ciclo longo - Quatro colheitas (aos 58, 83, 108 e 133 DAP) Tuberização Partição de matéria seca

50 Produção de Tubérculos (g/planta) Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT) A Produção de tubérculos 0 58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP Época de Colheita CP y = x x 2 R 2 = 99% CT y = x x 2 R 2 = 99%

51 Peso Específico de Tubérculos Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT) Peso específico de tubérculos B 58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP Época de Colheita CP y = x x 2 R 2 = 99% CT y = x x 2 R 2 = 96%

52 Velocidade de Tuberização (g/planta/dia) Clones Precoces (CP) Velocidade de tuberização H 58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP Época de Colheita y = x x 2 R 2 = 99% CP CT y = y = 2, x x + 0,6552x 2 R 2 = 58% 0,0048x 2 R 2 = 99% CT y = 2, ,6112x 0,0039x 2 R 2 = 58% Clones Tardios (CT)

53 O Programa de Melhoramento na UFLA Silva e Pinto (2005) concluíram: Clones tardios apresentam: Caráter Stay Green Fotossinteticamente mais eficientes Plantas mais vigorosas Maior velocidade de tuberização Poderiam ser colhidos mais cêdo Estratégia seleção de clones com ciclo mais longo

54 Silva et. al (2006), estudos de caracteres morfofisiológicos - 2 clones ciclo curto e 2 clones de ciclo longo - 10 épocas de colheitas: 30, 40, 50, 62, 70, 80, 88, 106, 115 e 124 DAP Caracteres: O Programa de Melhoramento na UFLA - Ciclo vegetativo - Produção de tubérculos - Peso médio de tubérculos - % MS seca nos tubérculos - Matéria seca parte aérea - Taxa de tuberização (g pl-1 dia-1 -Partição de MS para tubérculos - Teor de clorofila (a, b e total) - TCR, duração área foliar, TAL

55 Clones ciclo curto Clones ciclo longo Clones ciclo curto Clones ciclo longo Teor de clorofila b Teor de clorofila a clorofila total

56 Clones ciclo curto Clones ciclo longo Clones ciclo curto Clones ciclo longo Produção tubérculos Taxa tuberização

57 Ganhos (%) com três ciclos de seleção recorrente para tolerância ao calor. População base: clones CIP (tolerantes calor) x Cvs. brasileiras Population Cycle 1 CBM Base Pop. Cycle 2 RS1 CBM Cycle 3 RS2 RS1 Total RS2 Base Pop. Tuber yield (g pl -1 ) Mean weight of large tubers % Large tubers Tuber specific gravity Tuber appearance Benites e Pinto, 2011

58 O Programa de Melhoramento na UFLA Associação do início da tuberização e duração do ciclo vegetativo com a tolerância ao calor em batata. Lyra, 2014

59 O Programa de Melhoramento na UFLA Lyra, 2014

60 Tardia / Longo Tardia / Curto Precoce / Longo Precoce / Curto O Programa de Melhoramento na UFLA Grupo Genótipo TUB CL PEN DAE (dias) IRF ,0 73,6 48,6 IRF ,8 76,6 48,8 IRF ,4 75,6 47,2 IRF ,0 82,0 55,0 IRF ,7 82,0 56,2 Média 26,7 77,9 51,2 IRF ,8 91,3 62,5 IRF ,5 90,0 63,5 IRF ,4 97,3 67,9 IRF ,0 98,6 66,6 IRF ,2 87,6 61,4 Média 28,5 92,9 64,4 IRF ,7 87,3 31,9 IRF ,8 81,3 38,8 IRF ,5 83,6 41,5 IRF ,6 86,0 41,3 IRF ,0 85,0 45,0 Média 42,7 84,6 39,7 IRF ,7 104,0 63,2 IRF ,5 102,0 63,6 IRF ,7 99,6 57,9 IRF ,7 97,6 52,9 IRF ,7 100,3 57,5 Média 44,7 100,7 59,0 Lyra, 2014

61 O Programa de Melhoramento na UFLA Taxa de crescimento da cultura Taxa de crescimento da parte aérea B Lyra, 2014

62 O Programa de Melhoramento na UFLA Matéria seca dos tubérculos Lyra, 2014

63 O Programa de Melhoramento na UFLA Índice de colheita Produção total de tubérculos Lyra, 2014

64 Resistência a Pinta Preta (Alternaria spp.) Simon (2005): resistência à pinta preta + adaptação a temperaturas altas. O Programa de Melhoramento na UFLA Genitores resistentes à pinta preta x clones tolerantes ao calor. 22 famílias clonais avaliadas em três ambientes nas safras das águas e de inverno. Três clones tolerantes ao calor e responsivos a temperaturas amenas + alto nível de resistência à pinta preta

65 Resistência a viroses PVY e PVX Introdução de germoplasma resistente (Ry adg + Rx1) do CIP, Cruzamentos com clones da Ufla e seleção de clones resistentes e adaptados Uso de marcador molecular RYSC3, (2001) e RXSP (2011) PVX

66 1 2 Clone CMA pb Marcador RYSC3 Kasai et al. (2000) para o alelo Ry adg de resistência extrema ao PVY. Clone CMA 370 enxertado sobre planta de fumo infectada com PVY. Marcador RxSP Ohbayashi et al. (2010) para o alelo Rx1 de resistência extrema.

67 Resistência à podridão mole (Pectobacterium spp.) Clones resistentes x clones Ufla

68 Progressos alcançados no Melhoramento da batata/ufla Aumento do teor de matéria seca dos tubérculos. Obtenção de clones mais produtivos sob estresse de calor. Introdução de genes de resistência extrema ao PVY e PVX. Obtenção de clones mais resistentes à pinta preta e a podridão mole

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