Melhoramento de Citros

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1 Mesa Redonda: O melhoramento genético na agroindústria Centro Avançado de Pesquisas do Agronegócio de Citros Sylvio Moreira (Centro de Citricultura) Instituto Agronômico IAC

2 Origem e rotas de dispersão das espécies cítricas Família Rutaceae, subfamília Aurantioideae Gêneros: Citrus, Poncirus, Fortunella e afins Sudoeste do continente asiático, com ramos filogenéticos que se estendem do Centro da China ao Japão e do Leste da Índia à Nova Guiné, Austrália e África Tropical Brasil: colonizadores portugueses a partir de 1530

3 Agroindústria de Citros no Brasil Estimativa área colhida (1000 ha) Citros x Grandes Culturas Soja Milho Cana Café Laranja Citros x Outras Frutíferas Laranja banana Uva maracujá mamão FONTE: AGRIANUAL 2007

4 Agroindústria de Citros no Brasil Laranja fruta fresca: produção x exportação Fruta fresca - Produção 2005/06* 21% 5% 8% 9% 18% 39% Brasil EUA China México Itália Outros 260 milhões de plantas 440 milhões de cxs 40,8 kh (18 millhões de ton) 65% Industria 30% Mercado Intertno 5,0% Exportação Laranjas frescas- Exportação 2005/06* FONTE: AGRIANUAL % 31% Espanha África do Sul Egito EUA 2% 17% 13% 14% Brasil* (11º) Outros

5 Agroindústria de Citros no Brasil Suco concentrado: produção x exportação Suco concentrado - Produção 2005/06* 2% 2% 5% 2% 30% 59% Brasil EUA Itália Espanha México Outros FONTE: AGRIANUAL 2007 Suco concentrado- Exportação 2005/06* 2% 2% 2% 5% 6% 83% Brasil Espanha EUA México Israel Outros

6 Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Citricultura Brasileira: Cadeia de produção x base genética R$ ~ 10 bilhões Copas Porta-enxertos Pêra Valência Natal Limão Cravo Hamlin Outras Outros

7 Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Estresses bióticos e abióticos Cancro cítrico Bicho Furão Tristeza CVC Pinta preta Leprose Copas HLB MSC QPF Orthezia Porta-enxertos Tristeza Estresse hídrico Gomose Nutricional MSC Declínio

8 Melhoramento de citros: desafios Bancos de Germoplasma Ampliação e caracterização de germoplasma (agronômicas, genéticas, sanitárias...) Melhoramento de variedades copa Tolerância/ Resistência a doenças Qualidade dos frutos (apirenos, teores de antocianina, vitamina C) Aumento da produtividade Ampliação do período de safra Melhoramento de porta-enxertos Tolerância/ Resistência a doenças fatores bióticos/abióticos Induzir maior produtividade Melhor qualidade aos frutos Compatibilidade com variedades copa Plantas nanicas

9 Dificuldades no - Longo ciclo de seleção - Juvenilidade - Poliembrionia nucelar - Esterilidade e incompatibilidade - Heterozigosidade - Ocorrência de poliploidia - Características poligênicas - Desconhecimento de herança - Sistemática ainda confusa - Hibridação inter, intra-genérica e específica

10 Melhoramento de Citros Família Rutaceae Subfamilia Aurantioideae Tribos Sub Tribos Gêneros Espécies Compatibilidade - Sexual - Enxertia Swingle, 1943 Swingle & Reece, 1957 A = citros primitivos 14 espécies B = citros próximos 2 espécies C = citros verdadeiros 29 espécies Machado et al, 2005 Livro Citros

11 Seleção massal e introduções Ensaios de seleções Hibridação sexual Variação somaclonal / hibridação somática Indução de mutações / alteração na ploidia Mapeamento genético Estudos de expressão do genoma Transformação genética Copas Porta-enxertos AMBIENTE HOSPEDEIRO VETOR ENDOSSIMBIONTE PATÓGENO

12 Conservação e Caracterização de Germoplasma BAG - Citros - IAC 4% 3% 2% 9% 4% 10% Laranjas doce Tangerinas Limões Limas Ácidas 11% 1 15% 42% Pomelos Toranjas Cidras Outros Híbridos

13 BAG - Citros - IAC - Caracterização/Avaliação MORFOLÓGICA: Descriptores for Citrus, 1988 MOLECULAR/BIOQUIMICA: RAPDs, Microsatélites, Isoenzimas AGRONÔMICA: Ensaios de campo em diferentes locais - Crescimento, vigor e produtividade - Qualidade da fruta e do suco - Compatibilidade copa / porta enxerto - Manejo nutriconal e da irrigação - Resistência / Tolerância a doenças e pragas - Interações com estirpes do vírus da tristeza FITOSSANITÁRIAS: Deteminações de patógenos sistêmicos - Testes biológicos para viroses - Testes imunológicos/pcr para Tristeza, CVC - Testes moleculares para Tristeza, Viróides

14 Limpeza Clonal e Pré-imunização - Recuperação de clones superiores, sem induzir juvenilidade - Proteção cruzada contra estirpes severas de CTV

15 Conservação e Caracterização de Germoplasma BAG Citros - IAC - AMPLIAÇÃO DO PERÍODO DE OFERTA DE TANGERINAS JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ CRAVO PONKAN MEX.. RIO SPAN AMERICANA ROSEHOUG NORTJEEE DE WILDT E LOOSE JACKET SUL DA ÁFRICA THOMAS VERMELHA

16 Seleções de tangerinas, híbridos limas ácidas e limões Szuwinkon Sul da África Satsumas Tangor Ortanique Tangor Murcott Clementina Caçula Clemenules Clones de Tahiti Limão verdadeiro

17 Seleções de laranja doce Hamlin Rubi Westin Pêra Valência Natal Baías Lima verde Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria

18 Rede de experimentos de seleção de novos clones de laranja Pêra Município Cajobi Araraquara Gavião Peixoto Cordeirópolis Cordeirópolis Cordeirópolis Avaré Capão Bonito Itapetininga Fazenda / Empresa Faz. Sto Antonio Faz. Sta Amélia Cutrale Faz. Niagara Catapani CAPTA Citros CAPTA Citros CAPTA Citros Faz. Rosana Cutrale Pólo APTA Citrovita Plantio Porta-enxerto Cravo e Cleópatra Cravo Cravo Cravo Cleópatra Cravo e Cleópatra Cravo Cravo Cravo Clones Estão em competição 26 clones de Pêra distribuídos em 9 experimentos instalados em municípios localizados nas regiões Norte, Centro e Sul do Estado de São Paulo. Interação com isolados de CTV

19 Seleções de porta-enxertos Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Limão Cravo Limão Volkameriano Tangerinas Sunki e Cleópatra Poncirus trifoliata Laranja caipira

20 Hibridação sexual - Variedades copa: pouco expressiva EUA 1893: Swingle & Webber => Trifoliata x laranjas e pomelos Poucas variedades comerciais: (resistência ao frio) - Tangor Murcott (Tang x laranja) - Fremont (Clementina x Ponkan) - Porta-enxertos (EUA) 1909: Híbridos de Trifoliata: Citrange Troyer (Bahia x Trifoliata) 1907: Citrumelo 4475 (Swingle) (Pomelo Duncan x Trifoliata) - Outros Citrumelos: Série F 80 - Citrandarins (tangerinas x Trifoliata) - Citradias (lar Azeda x Trifoliata) - Citremons (limão rugoso x Trifoliata)

21 Hibridação sexual - Brasil Década de 80 CNPMF/Embrapa Cruz das Almas - Cravo, Volkameriano, lar doce e Azeda, Cleópatra, Sunki e Trifoliata IAC: híbridos de Cravo, Lar. Azeda, Sunki e Trifoliata Bordignon et al (2003) híbridos enxertados com Valência foram tolerantes a Tristeza - (100 mais produtivos do que Sunki e 47 mais do que o Cravo)

22 Hibridação somática (década de 80 Japão) - Obtenção de híbridos de combinações compatíveis e incompatíveis; - Fusão de protopastos de mesófilo com protoplasto de tecido nucelar e regeneração; - Grosser (EUA) Rugoso x Azeda (tolerante CTV e Declínio) - Brasil* Combinações com limão Cravo x Laranja Azeda, Laranja Caipira, Poncirus trifoliata *CNPMF/Embrapa, IAC, CENA, ESALQ

23 Hibridação somática Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Principais híbridos somáticos entre espécies de Citros e outros gêneros da subfamilia Aurantioideae obtidos por fusão de protoplastos (Machado et al, 2005)

24 Mapeamento Genético Objetivos - Estudo da herança de caracteres de interesse Estratégia - Marcadores moleculares e fenotípicos em pseudo-test cross ou retrocruzamento Foco dos trabalhos (CCSM-IAC) - Resistência a CVC, leprose, tristeza, gomose, mancha de alternaria e cancro cítrico

25 Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Mapeamento Genético => Hibridação sexual - Obtenção de populações segregantes para mapeamento genético Etapas - Seleção dos parentais - Cruzamento - Germinação das sementes - Seleção dos zigóticos x nucelares - Multiplicação - Avaliação em condições de casa de vegetação - (Reversão de juvenilidade) - Avaliação em condições de campo

26 Hibridação sexual Seleção dos parentais Tempo relativo 0 Cruzamentos controlados 12 meses Germinação Marcadores 18 meses 30 meses Seleção dos zigóticos Multiplicação Genotipagem Mapeamento Desafios às doenças Características 36 meses > 36 meses Estufa Campo Qualidade de fruta

27 Mapeamento Genético => Hibridação sexual Seleção dos parentais Patossistema Tristeza P. trifoliata (R) Tangerina Sunki (T) Gomose P. trifoliata (R) Tangerina Sunki (S) Morte súbita P. trifoliata (?) Tangerina Sunki (T) Citrumelo Swingle (R) Limão Cravo (S) Leprose Laranja Pêra (S) Tangerina Cravo (T) CVC Laranja Pêra (S) Tangerina Cravo (T) Laranja Pêra (S) Tangor Murcott (R) Cancro cítrico Laranja Pêra (S) Tangerina Cravo (T) Laranja Pêra (S) Tangor Murcott (T) Mancha marrom Laranja Pêra (R) Tangor Murcott (S) Laranja Pêra (R) Tangerina Cravo (T)

28 Hibridação sexual => Novos híbridos CCSM-IAC Tangerina Cravo (Citrus reticulata) x Laranja Pera (Citrus sinensis) Tangor Murcott (C. reticulata x C. sinensis) x Laranja Pera (C. sinensis) Limão Cravo ( Citrus limonia) x Citrumelo Swingle (Citrus paradisi x Poncirus trifoliata) 96 híbridos 376 híbridos 91 híbridos Tangerina Sunki (Citrus sunki) x Poncirus trifoliata 314 híbridos Laranja Valencia (Citrus sinensis) x tangor Murcott (C. reticulata x C. sinensis) Tangerina Rio (Citrus deliciosa) x Laranja Pera (C. sinensis) 25 híbridos 20 híbridos Tangelo Orlando (C. paradisi x C. reticulata) x Laranja Pera (C. sinensis) 9 híbridos

29 Hibridação sexual => Novos híbridos CCSM-IAC Morte súbita Tristeza CVC Leprose Tristeza Gomose Cancro cítrico Rede experimental

30 Marcadores Moleculares Além do uso em construção e saturação de mapas genéticos... Caracterização de germoplasma Diversidade genética Certificação genética e fitossanitária Seleção de plântulas nucelares e zigóticas Seleção assistida

31 Transformação Genética Introdução de um gene de interesse = cultura de tecidos e biologia molecular. Vantagem = único gene sem alterar genoma da planta => não envolve cruzamento de plantas distintas Introdução de genes entre espécies Interessante devido às características genéticas da cultura: poliembrionia, alta heterozigose e juvenilidade;

32 Transformação Genética Variedade Pomelo Rio Red Citrange Carrizo Lar. Azeda e Galego Lima West Indian Poncirus trifoliata Tang. Ponkan Laranja doce Característica Resistência ao CTV e ao vetor Precocidade, resistência salinidade Resistência ao CTV Frutos sem sementes Alteração crescimento planta Frutos sem sementes Resistência fungos Referência Yang et al (2000) Peña et al (2001), Cervara et al (2000) Gutiérrez-E et al (1997) Dominguez et al (2000) Ghorbel (2000) Koltunow et al (2000) Kobayashi et al (1996) Li et al (2002) Peña & Navarro (1999) Brasil: IAPAR, ESALQ, IB, CCSM-IAC

33 Transformação Genética: Pesquisas no CCSM-IAC - Protocolo = tecido juvenil e adulto de copa e portaenxerto (A. tumefaciens) Transformação genética de laranja doce com o gene cecropina Silenciamento da proteína p23 do CTV Super-expressão de genes de resistência a X. axonopodis pv citri PGM com os genes atacinaa e xa21 x HLB Transformação de porta-enxertos de citros visando tolerância ao estresse hídrico Isolamento de genes CiLV-C (Leprose): capa protêica do vírus e proteína de movimento, candidatos à transformação por silenciamento e construção de cassetes expressão

34 Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Estudos de Expressão Genoma (ESTs) Objetivos: - Sequenciamento de ESTs de citros e afins - Obtenção de marcadores SSRs e SNP - Anotação (Data mining) MCT-CNPq => Institutos do Milênio

35 Estudos de Expressão de Genoma (ESTs) Bibliotecas de ESTs de tecidos em diferentes condições: Estresse biótico: - X. axonopodis pv citri cancro cítrico - CTV tristeza - CiLV - leprose - Phytophthora gomose - X. fastidiosa clorose variegada dos citros Estresse abiótico: - Estresse hídrico Fases de desenvolvimento: - Frutos - Tecidos juvenil x adulto

36 Genômica dos citros Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Plant and Animal Genome XV Conference January 13-17, 2007 Town & Country Convention Center San Diego, California Participação do Brasil (Trabalhos) Total Brasil % Workshop ,66 Poster ,57 Temas representados nos trabalhos brasileiros Temas Workshop Poster Total Citros Cana Administração Mamão Soja Amendoim Eucalipto Bovinos Milho e/ou Sorgo Total de Citros % 44,4 Trabalhos Totais do Brasil / Instituição 11,1 CCSM-IAC 7 5,55 USP 3 5,55 UENF 1 5,55 EMBRAPA 3 5,55 UNESP 2 5,55 UNICAMP 2 5,55 Total 18 11,1 100,0

37 Genômica dos citros Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria Plant and Animal Genome XV Conference January 13-17, 2007 Town & Country Convention Center San Diego, California Principais trabalhos em genômica pós-genômica de citros são desenvolvidos nos principais produtores de citros (Brasil, EUA e Espanha). O Brasil se destaca pelo maior banco de seqüências de citros do mundo (mesmo número de seqüências já produzidas por todos os demais laboratórios do mundo juntos).

38 Programa CitEST Resultados Espécie Número de Sequências Bases Sequenciadas (milhões) Número de Genes Únicos Cobertura do Genoma n (%) (*) C. sinensis 126,660 92, ,03 C. reticulata 59,484 43, ,51 P. trifoliata 38,976 27, ,96 C. aurantium 9,600 7, ,27 C. aurantifolia 9,600 6, ,92 C. latifolia 9,600 7, ,08 C. limonia 15,455 8, ,23 C. limettiodes 9,600 7, ,03 C. sunki 7,584 4, ,54 Total 286, ,72 (*) tamanho do genoma (n) ~ 367 MB

39 Perspectivas... Mesa Redonda O melhoramento genético na agroindústria O melhoramento genético na agroindústria Informações existentes ou a serem geradas conhecimento da genética e genômica dos citros =>Uso conjunto para solução aos desafios atuais, proporcionais ao próprio tamanho da citricultura; Doenças = > Problemas emergenciais Objetivos menos pontuais, com maior planejamento técnico científico: Aumento da produtividade e competitividade: Qualidade = fruto e suco (mercado e exportação) Agregar valor... (nutricional, sem residuos, respeito ao meio ambiente...)

40 Obrigado pela atenção Centro Apta Citros Sylvio Moreira IAC Caixa Postal 04 CEP Cordeirópolis, SP