GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA EM TRIGO (Triticum aestivum L.)

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1 GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA EM TRIGO (Triticum aestivum L.) Lauro Akio Okuyama 1 1. Instituto Agronômico do Paraná IAPAR, Caixa Postal 301, Rodovia Celso Garcia Cid, Km 375, CEP , Londrina, Paraná, Brasil, lauro.okuyama@iapar.br.

2 INTRODUÇÃO Germinação pré-colheita: problema em várias regiões produtoras de trigo no mundo; perdas de produção e qualidade dos grãos; Nova normas de classificação no Brasil - maior rigor; O conhecimento do grau de tolerância das cultivares de trigo quanto a germinação pré-colheita é fundamental para os Agricultores, Cooperativas, Moinhos, Instituições e Empresas de Pesquisa.

3 GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA EM TRIGO 1. FATORES RELACIONADOS A GERMINAÇÃO - Dormência das sementes; - Genes; - Cor do grão; - Estrutura e morfologia da espiga; - α-amilase; - Fatores ambientais. 2. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO - No campo, após um período de chuva; - No laboratório, utilizando placas de Petri; - No laboratório, imersão de espigas em água. - No telado, por meio de nebulização. 3. AVALIAÇÃO DE GRÃOS GERMINADOS - Avaliação visual de grãos; - Percentagem de grãos germinados; - Peso do hectolitro; - Número de queda ou Falling Number. 4. FONTES DE TOLERÂNCIA 5. GERMINAÇÃO, SEGUNDO OS OBTENTORES 6. SELEÇÃO POR MARCADORES MOLECULARES 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

4 1. FATORES RELACIONADOS A GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA Dormência das sementes Genes Cor do grão Estrutura e morfologia da espiga α-amilase Fatores ambientais

5 Dormência das sementes O ácido abscísico (ABA) promove a dormência ; ácido giberélico (GA) desencadeia a germinação A atividade hormonal do ácido giberélico (GA) aumenta quando o grão é embebido e induz a síntese e secreção de amilases. Assim, as reservas de carboidratos são hidrolisadas, translocadas e utilizadas pelo embrião em crescimento (Derera, 1989).

6 Genes Vários genes têm sido identificados como relacionados a germinação pré-colheita (Bailey et al., 1999; Flintham, 2000; Yang et al., 2007; Sun et al., 2012). A falta de dormência adequada das sementes é a principal causa da ocorrência de germinação pré-colheita no campo, sendo esta governada por múltiplos genes e altamente herdáveis (Li et al., 2004). O RL4137 possui dois ou mais genes que controlam a dormência da semente, um associado com cor de semente e outros independentes de cor de semente (DePauw & McCaig, 1983). Genes AGO802 e AGO804, localizados nos cromossomos 3S e 1s, relacionados a dormência (Singh et al., 2013).

7 Cor do grão Associação entre a cor vermelha da semente e a dormência; A semente vermelha é sempre dominante em relação à branca, sendo a cor de grão codificada por três genes independentes (Freed et al., 1976). A cor vermelha da semente no entanto, não assegura tolerância a germinação na espiga (Gordon, 1979; De Pauw & McCaig, 1987).

8 Estrutura e morfologia da espiga O processo de germinação pode ser afetado pela: gluma que contem inibidores (Derera et al., 1977); limitação de passagem de água aos grãos (King & Chandin, 1983); presença de ácido abscísico (King, 1993); presença de inibidores no pericarpo e endosperma (Belderok, 1976).

9 α-amilase A enzima α-amilase, sintetizada na camada de aleurona e escutelo, promove a decomposição do amido em açúcares disponíveis para germinação (Lunn et al., 2002); - A atividade da α-amilase, pode ser quantificada por meio do valor do número de queda (Finney, 1985). Uma farinha de valor comercial requer um número de queda entre: 200 e 300 segundos (Moss et al., 1972); ou 240 e 270 segundos (Mares, 1987).

10 Fatores ambientais Os danos de germinação pré-colheita estão altamente relacionados a fatores ambientais, como temperatura, umidade, nebulosidade e radiação. A maturação de grãos sob condições de baixa temperatura condiciona maior nível de dormência do que grãos sob condições de alta temperatura. (Reddy et al., 1985). Resultado similar foi observado por Mares (1993) que verificou maior dormência em cultivares expostas a regime de temperatura de 26,5 C/8,5 C em relação a aquelas expostas a 35,6 C/17,5 C.

11 2. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DE GERMINAÇÃO DE GRÃOS Vários métodos têm sido utilizados para avaliação de germinação, entre esses: - No campo: - amostragem após um período de chuva; - No laboratório: utilizando placas de Petri; - No laboratório, imersão de espigas em água: Após, acondicionadas em papel toalha e mantidas em câmara de germinação; - No telado: As espigas são mantidas sob nebulização até o início da germinação.

12 Seleção para germinação pré-colheita placas de petri

13 Métodos de avaliação espigas sobre tela de malha quadrangulares Fonte: Bizova et al., 2012

14 Avaliação de germinação pré-colheita em telado - nebulização IAPAR - Londrina

15 Avaliação de germinação pré-colheita em telado - nebulização IAPAR - Londrina

16 Avaliação de germinação pré-colheita em telado nebulização 2 dias IAPAR - Londrina

17 Germinação pré-colheita 4 dias

18 Germinação pré-colheita 4 dias

19 3. AVALIAÇÃO DE GRÃOS GERMINADOS 3.1. Avaliação visual de grãos na espiga 3.2. Percentagem de grãos germinados 3.3. Peso do hectolitro 3.4. Número de queda ou Falling Number

20 Avaliação visual de grãos na espiga É a forma mais simples para verificar grãos germinados. O método possibilita avaliações rápidas do nível de tolerância dos genótipos. Fonte: Bizova et al., 2011

21 Percentagem de grãos germinados Possibilita uma melhor classificação dos genótipos quanto a tolerância à germinação pré-colheita. Os genótipos com menor percentagem de grãos germinados apresentam maiores valores do número de queda.

22 Avaliação de grãos germinados

23 Grãos germinados

24 Avaliação de grãos germinados

25 Peso do hectolitro É a massa (peso) de 100 litros de trigo expressa em kg/hl; Um alto valor de peso do hectolitro nem sempre representa menor percentagem de grãos germinados e características reológicas adequadas. Segundo MAPA - Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - ( 2010), os requisitos do peso do hectolitro por tipos são os que seguem: Tipos Peso do Hectolitro (Valor mínimo) Fora de tipo Menor que 72

26 Número de queda ou Falling Number O número de queda é um método padrão que os moinhos e as indústrias de alimentos utilizam para quantificar os danos da germinação pré-colheita. Esta análise mede indiretamente a atividade da enzima α-amilase que representa expressão bioquímica da germinação de grãos na espiga (Finney, 1985). A classificação do trigo no Brasil, está baseada na qualidade segundo a força do glúten, estabilidade, número de queda, percentagem máxima de matéria estranhas e impurezas e percentagem máximo de defeitos (MAPA, 2010).

27 Quadro 1. Classes do trigo do Grupo II destinado à moagem e a outras finalidades, segundo MAPA - (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento), Classes Força do Glúten 1 (Valor mínimo expresso em 10-4J) Estabilidade 2 (Tempo expresso em minutos) Número de Queda 3 (Valor mínimo expresso em seg.) Melhorador Pão Doméstico Básico Outros Usos Qualquer Qualquer Qualquer Força do Glúten (W): É a energia que se gasta para expandir a massa (farinha + água) até a ruptura, e é medida em Joules (J). Estabilidade: É o tempo, em minutos, que uma massa mantém estável suas características viscoelásticas (força da massa) resistindo ao processo de amassamento.

28 Aspecto do pão em função do Número de Queda ( Falling Number ) Fonte: os_caetano-abitrigo.pdf

29 4. FONTES DE TOLERÂNCIA A GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA De um modo geral, as cultivares que apresentam melhores características de maior tolerância a germinação pré-colheita no Brasil são: Frontana, Ônix, TBIO Itaipu, Safira, BRS 177, BRS 248 e IAPAR 53. Em termos internacionais: a) cultivares trigo branco: Tom Thumb (Bhatt et al., 1977); Kite (Mares, 1987); Clark's Cream (Morris & Paulsen, 1989), Kenya 321.BT.1.B.1 e Peck (DePauw et al., 1992); Snowbird, AC Karma, AC Vista (SING et al., 2013); b) trigo vermelho: Takahe (McEwan, 1976), RL4137, Chris, Frontana, Exchange e Sommerweizen 8793 (Czarnecki, 1987), RL4137(DePauw et al., 2009); resistentes: RL4137 e Domain; tolerante: Thatcher (SING et al., 2013).

30 Quadro 1. Germinação pré-colheita, segundo várias fontes Genótipos (N o ) Maior tolerância a germinação pré-colheita Fonte 20 Frocor, Frontana, Jaral, Klein Fortin, Jufy I, NP*6/RL 4137 e Linhares, 1979 RL Frontana, FEPAGRO RS 15, RS 1-Fênix, CEP 27 Tonon, BR 35, BRS 193, CD 102, ICA 2, IPR 85, OCEPAR 22, Ônix, Rubi, Okuyama et al., BRS 177 e Frontana Okuyama et al., BRS 248, CD 114, CD 110, BRS 229, BRS 177, Safira, Frontana, IPR 84, Ônix Okuyama et al., Frontana, IAPAR 53, ÔNIX, CD 108 e IPR 85 Franco et al., BRS 177, BRS 248, BRS Tangará, IPR 84, Safira e Frontana Prando et al., 30 BRS 296, Fund. Bravo, Fund. Campo Real, Fundacep Horizonte, Quartzo, Safira, TBIO Pioneiro e Vaqueano. 24 BRS 327, BRS Tangará, BRS Umbu, Campeiro, CD 117, Itaipu, Ivaí, Pioneiro, Quartzo, Safira. 33 TBIO Itaipú, BIO 08228, Raízes, Horizonte, BRS 194, TBIO Pioneiro, BIO 07367, Raízes, Guamirim e Frontana 50 Ônix, Frontana, Safira, TBIO Iguaçu, Quartzo, TBIO Itaipu, CD 114, IAPAR 53, IPR Catuara TM e CD Pires et al., 2011 Almeida & Okuyama, 2011 Nörnberg, 2012 Okuyama et al., 2013

31 5. CULTIVARES DE TRIGO QUANTO A TOLERÂNCIA A GERMINAÇÃO PRÉ-COLHEITA, SEGUNDO OS OBTENTORES O conhecimento da classificação das cultivares de trigo quanto à germinação pré-colheita é fundamental para que os agricultores possam optar por cultivares mais indicadas, escolher a melhor época de semeadura e programar a operação de colheita. Nas tabelas 1 e 2 são apresentadas a classificação das cultivares de trigo, segundo os obtentores, quanto a tolerância a germinação pré-colheita, classe comercial melhorador e pão, respectivamente. Dados estes, adaptados do RCBPTT (2013).

32 Tabela 1. Classificação de germinação pré-colheita em cultivares de trigo, da classe comercial melhorador, segundo os obtentores, 2013 Germinação 1, Cultivar Obtentor Classe segundo os Germinação 1, Cultivar Obtentor Classe segundo os comercial obtentores comercial obtentores IAC 385-Mojave IAC Melhorador R Jadeíte 11 OR Sementes Melhorador R IAC 380-Saira IAC Melhorador R BRS Gralha Azul Embrapa Melhorador MR/R TBIO Mestre Biotrigo Melhorador MR CD 1252 Coodetec Melhorador MR BRS 254 Embrapa Melhorador MR IPR 85 IAPAR Melhorador MR Embrapa 42 Embrapa Melhorador MR Embrapa 22 Embrapa Melhorador MR IAC 24-Tucuruí IAC Melhorador MR IPR Catuara TM IAPAR Melhorador MR/MS CD 150 Coodetec Melhorador MR/MS IPR 136 IAPAR Melhorador MR/MS CD 111 Coodetec Melhorador MR/MS CD 151 Coodetec Melhorador MS BRS Parrudo Embrapa Melhorador MS CD 118 Coodetec Melhorador MS CD 116 Coodetec Melhorador MS CD 104 Coodetec Melhorador MS T. Bandeirantes Biotrigo Melhorador S BRS Pardela Embrapa Melhorador S F. Cristalino Fundacep Melhorador S BRS 328 Embrapa Pão/Melhorador MR/R BRS Tangará Embrapa Pão/Melhorador MR Ametista OR Sementes Pão/Melhorador MR/MS BRS Albatroz Embrapa Pão/Melhorador MS/S 1. R: resistente; MR: moderadamente resistente; MS: moderadamente suscetível; S: suscetível. Fonte: Adaptado de RCBPTT, 2013.

33 Tabela 2. Germinação pré-colheita em cultivares de trigo, classe comercial pão, segundo os obtentores, Germinação 1, Germinação 1, Germinação 1, segundo os segundo os segundo os Cultivar Obtentor obtentores Cultivar Obtentor obtentores Cultivar Obtentor obtentores IAC 381-Kuara IAC R TBIO Seleto Biotrigo MR/MS IPR 128 IAPAR MS IAC 375-Parintins IAC R TBIO Ivaí Biotrigo MR/MS BRS 264 Embrapa MS TBIO Alvorada Biotrigo R/MR TBIO Tibagi Biotrigo MR/MS CD 114 Coodetec MS TBIO Sinuelo Biotrigo R/MR CD 122 Coodetec MR/MS Supera OR/Biotrigo MS CD 1550 Coodetec R/MR F. Bravo Fundacep MR/MS BRS Guabiju Embrapa MS Quartzo OR/Biotrigo R/MR CD 117 Coodetec MR/MS Pioneiro UFV MS Ônix OR/Biotrigo R/MR Marfim OR/Biotrigo MR/MS BRS 208 Embrapa MS TBIO Iguaçu Biotrigo MR F. Raízes Fundacep MR/MS MGS1 Aliança Epamig MS CD 124 Coodetec MR Abalone OR/Biotrigo MR/MS TEC Vigore CCGL TEC S TBIO Pioneiro Biotrigo MR CD 108 Coodetec MR/MS Valente OR/Biotrigo S CD 123 Coodetec MR FPS Nitron F. Pró sementes MR/MS BRS 220 Embrapa S BRS 327 Embrapa MR TEC Veloce CCGL TEC MS BRS 207 Embrapa S BRS Guamirim Embrapa MR CD 154 Coodetec MS BR 18-Terena Embrapa S MGS Brilhate Epamig MR F. Horizonte Fundacep MS TEC Frontale CCGL TEC SI BRS Tarumã Embrapa MR IPR 144 IAPAR MS Berilo OR Sementes SI Safira OR/Biotrigo MR Mirante OR/Biotrigo MS Topázio OR Sementes SI IAC 370 IAC MR IPR 130 IAPAR MS Turqueza OR Sementes SI 1. R: resistente; MR: moderadamente resistente; MS: moderadamente suscetível; S: suscetível. Fonte: Adaptado de RCBPTT, 2013

34 6. SELEÇÃO ASSISTIDA POR MARCADORES MOLECULARES Os marcadores moleculares vêm ganhando importância para seleção de características desejáveis. Esta ferramenta auxiliar apresenta a vantagens em relação a seleção fenotípica de não ser afetada pelo ambiente e de possibilitar a redução de tempo para avaliações e de área experimental. Vários marcadores moleculares foram identificados como relacionados à dormência e/ou germinação pré-colheita. O uso destes como atividade de rotina pelos programas de melhoramento genético ainda é muito restrito, sendo ainda de uso local (Pu Li et al., 2010; He Xiao et al., 2012), Liu et al., 2013).

35 Quadro 3. Cromossomo e marcadores associados à dormência e germinação pré-colheita. Caracteres Cromossomo Marcador Referência Dormência do grão 3B Xwocs207 Kottearachchi et al Germinação pré-colheita 3AS QPhs.pseru-3AS, Liu et al Germinação pré-colheita 3DL QPhs.dpiv-3D.1, QPhs.dpiv-3D.2 Imtiaz et al Germinação pré-colheita 4AL, 3B Gpw2279 barc170 Christopher et al Germinação pré-colheita 3B e 4A Vp-1B3, DuPw004 Singh et al Genes de pigmento roxo 2AS, 3AL Xgwm47, Xgwm155. Pu Li et al Germinação pré-colheita Germinação pré-colheita 1BS, 2BS, 2BL, 2DS, 4AL, 6DL, 7BS e 7DS. 1B, 2A, 2B, 3D, 5B, 5D WPt , wpt-8283, wpt-6003, cfd37 e wpt gwm413, gwm558, gwm16, cfd152, cfd2, wmc274, wmc233 Kulwal et al Jaiswal et al Germinação pré-colheita Xbarc57, Xbarc294, Xbarc310 and He Xiao et al. 3A e enchimento de grãos Xbarc Dormência 3A Qphs.pseru-3AS Liu et al Dormência 3S e 1S ARGONAUTE4_9 (gene) Sing et al., 2013

36 Considerações finais há variabilidade genética; poucas opções de escolha pelos agricultores; Pesquisa: obter e disponibilizar cultivares tolerantes a germinação pré-colheita; Agricultores: escolha criteriosa de cultivares; estratégias de colheita; Cooperativas / empresas: recebimento / secagem / armazenamento.

37 Muchas gracias