Obtenção e avaliação de híbridos de milho visando resistência a doenças e tolerância à seca

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1 Obtenção e avaliação de híbridos de milho visando resistência a doenças e tolerância à seca Maria Elisa A. G. Zagatto Paterniani Pesquisadora Científica Instituto Agronômico

2 Milho Safrinha Definição: milho de sequeiro cultivado de janeiro a março, em sucessão à cultura de verão, quase sempre a soja, sob condições ambientais peculiares, especialmente baixas temperaturas e pouca disponibilidade de água no solo, requerendo técnicas específicas de manejo. Melhoramento Genético, produção de híbridos e desafios para o MS.

3 Produção nacional de milho mil toneladas Safra Safrinha

4 Milho Safrinha Atualmente: cultivados 8 milhões de hectares de milho safrinha; regiões onde o clima e o solo são propícios ao seu desenvolvimento; estados de Paraná, São Paulo e Mato Grosso do Sul, que são os mais tradicionais na cultura, e nos chapadões de Goiás, Mato Grosso e Tocantins.

5 Estados Brasileiros Estimativa de área plantada, produção e produtividade de grãos 1 a e 2 a Safra 2014 Área plant. (mil ha) 1ª Safra 2ª Safra Prod. (mil ton.) PG (kg ha -1 ) Área plant. (mil ha) Prod. (mil ton.) PG (kg ha -1 ) MT PR MS GO SP Brasil IBGE/SIDRA, 2014

6 Milho Safrinha no Cerrado Irregularidade climática Variabilidade da época de semeadura Condições adversas Menor disponibilidade de calor Baixas temperaturas Falta de chuvas (Déficit hídrico)

7 Milho Safrinha no Mato Grosso Período: 05 a 15 de janeiro até 10 a 20 de fevereiro elevado potencial produtivo e menor risco de perdas por falta de água; Semeaduras tardias (até 15 de março) alto risco, devido à limitação hídrica; Sucesso da lavoura: associado à antecipação da época de semeadura e à escolha da cultivar; Semeadura tardia: maior severidade de doenças.

8 Objetivos (Desafios) dos Programas de Melhoramento (Safrinha) Produtividade de grãos Precocidade: cultivares precoces a superprecoces Acamamento e quebramento Resistência a doenças Resistência a nematóides Tolerância à seca Tolerância à toxicidade de alumínio Estabilidade de produção

9 Doenças da Parte Aérea: aumento devido aos fatores ausência de rotação de culturas e de manejo integrado; aumento significativo na área de milho safrinha; utilização de híbridos com elevada suscetibilidade à maioria das doenças; falta de adesão de 100% dos produtores de milho em aplicar fungicida na cultura.

10 Doenças mais preocupantes Ferrugens comum, branca e polissora; Mancha de Phaeosphaeria; Cercosporiose; Mancha de Diplodia; Mancha de Bipolaris; Queima de turcicum.

11 Ferrugem Comum Puccinia sorghi Condições favoráveis: 100% UR para germinação dos esporos T: 16 a 23 o C Fotos: Dudienas, C.

12 Ferrugem Polissora Puccinia polysora Condições favoráveis: T: ao redor de 27 o C e 100% UR para germinação dos esporos

13 Ferrugens- Condições favoráveis Foto: G.M.Fantin Comum T: 16 a 23oC Polissora T: ao redor de 27 o C Branca T: altas Umidade: 100% UR para germinação dos esporos

14 Mancha de Phaeosphaeria, Mancha Branca ou Pinta Branca Phaeosphaeria maydis Condições favoráveis: Alta umidade relativa Temperaturas moderadas a altas

15 MANCHA DE CERCOSPORA Cercospora zeae-maydis Cercospora sorghi var. maydis Condições favoráveis: Ocorrência de vários dias nublados, com alta umidade relativa; Presença de orvalho e cerração por longos períodos; Presença de restos de cultura infectados, que se constituem em fonte de inóculo.

16 Tipos de lesão de Cercospora

17 Mancha de Cercospora Plantas suscetíveis Plantas resistentes

18 MANCHA DE DIPLODIA Stenocarpella macrospora (=Diplodia macrospora) Condições favoráveis: alta umidade relativa e alta temperatura.

19 MANCHA DE BIPOLARIS Comprimento das lesões 1 a 3 ou 5 cm Lesões estreitas e alongadas Lesões ovais com anéis concêntricos

20 MANCHA DE BIPOLARIS Lesões pardas alongadas com bordo de cor marrom-alaranjada

21 Queima de turcicum Lesões em plantas com baixa RH Condições favoráveis: Alta umidade relativa Temperatura: 18 a 27 o C

22 Queima de turcicum lesões em plantas com RV

23 Avaliação de doenças: estádio de grãos leitosos a pastosos: Escala de notas doenças foliares % de área foliar afetada Nota 0 1 2, >

24 Estratégias para o melhoramento visando resistência a doenças Obtenção de sintéticos com níveis elevados de resistência; Seleção recorrente para aumentar a frequência de alelos favoráveis; Obtenção de linhagens a partir de híbridos e sintéticos resistentes; Screening das linhagens-elite; Utilização de testadores resistentes; Extensivos testes de híbridos em condições predisponentes à ocorrência das doenças.

25 Milho Híbrido Melhoramento Convencional (1º programa de híbridos brasileiro: IAC) Obtenção e avaliação de linhagens e híbridos

26 Milho Híbrido Etapas: Escolha de populações; Obtenção de linhagens; Avaliação da capacidade de combinação das linhagens; Obtenção dos híbridos; Testes intensivos dos híbridos obtidos. PATERNIANI & CAMPOS, 2005

27 1. Obtenção de linhagens

28 2. Avaliação da capacidade de combinação Top cross Linhagens x Testadores Dialelos modelos de Griffing (1956) e Gardner e Eberhart (1966).

29 Griffing (1956) Dialelos Y ij = m + g i + g j + s ij + ε ij Gardner e Eberhart (1966) Y ij ( v ) i + v j / 2 + θ ( h + hi + h j + sij + ε ij = m + ) 3. Obtenção e avaliação dos híbridos Ensaios com repetições em vários locais.

30 Tipos de Híbridos de Milho Híbrido Simples Híbrido Duplo Híbrido Triplo Híbrido Top Cross Híbrido intervarietal

31 Novos Tipos de Híbridos de Milho Híbrido de Sintéticos Híbrido intermediário - Utilizam linhagens com graus intermediários de homozigose, populações ou sintéticos. Vantagens: Menos auto-fecundações, produção de sementes facilitada, manutenção dos genitores, menor preço das sementes.

32 OBTENÇÃO DE HÍBRIDOS DE SINTÉTICOS OU DE F 2 F1 Comercial (HS A ) F 1 Comercial (HS B ) X X F 2 (P A ) Intercruz.. F 2i P Ai X F 2i P Bi Intercruz. F 2 (P B ) HÍBRIDO DE SINTÉTICO, DE F2 OU INTERVARIETAL

33 IAC 8390

34 IAC 8390

35 Campos Demonstrativos de Produtores Agrosena Safrinha de 2011 Produtividade (kg ha -1 ) Lucas do Rio Verde Sorriso Lucas do Sorriso Nova Mutum Rio Verde

36 Tabela 1. Média de florescimento masculino (FM), altura de planta (AP) e peso de grãos (PG) de 10 híbridos de F 2 e 2 testemunhas. Campinas, Mococa e Palmital na safra de verão de 2008/09 e 2009/10. Híbridos de F 2 FM (d.a.s.) AP (cm) PG (kg ha -1 ) P2 x P1 63 d 223 a b P4 x P1 63 d 218 a a P5 x P1 64 c 223 a b P6 x P1 61 f 210 b c P4 x P2 64 c 223 a b P5 x P3 63 d 202 c b P12 x P10 57 b 224 a b P13 x P10 58 a 217 a a P14 x P10 57 b 211 b b DKB f 203 c a IAC f 216 a b Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Scott & Knott (P<0,05). PATERNIANI et al. (2010).

37 Tabela 2. Média de peso de grãos (PG) de 9 híbridos de F 2 e dos respectivos híbridos comerciais em Mococa e Palmital, safra de verão de 2010/11. Híbridos de F 2 PG (kg ha -1 ) Híbridos Comerciais PG (kg ha -1 ) P12 x P a-d HC a P13 x P a-d HC e-f P14 x P c-g HC a-b P15 x P b-f HC a-d P14 x P c-h HC a-c P15 x P b-f P14 x P b-e P15 x P h-f P15 x P a-d Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (P<0,05). BERNINI et al. (2013).

38 Tabela 3. Média de peso de grãos (PG) de 8 híbridos de F 2 e testemunhas comerciais avaliadas em Campinas e Mococa na Safrinha de Híbridos de F 2 PG (kg ha -1 ) P17 x P a P18 x P a P18 x P a P19 x P a P19 x P a P20 x P a P20 x P a P20 x P a IAC a DKB 390 YG a Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Scott & Knott (P<0,05). HANASHIRO (2014).

39 Tolerância à Seca Tolerância ao Estresse: aptidão da planta para enfrentar um ambiente desfavorável. depende da intensidade, duração, estádio de desenvolvimento e genótipo. Genótipo tolerante à seca: é o menos afetado pelo déficit hídrico, em comparação à condição de irrigação.

40 O que ocorre com o milho na safrinha em condições de seca? desidratação das células e tecidos; folhas novas menores; fechamento estomático (acúmulo de ABA); diminuição da transpiração (eleva a temperatura foliar); Inibe a fotossíntese; reduz o crescimento e a síntese de proteínas para o metabolismo da planta. Souza, T.C., 2013

41 Déficit hídrico na fase de germinação: reduz a produção (diminuição do estande) Déficit hídrico durante a fase vegetativa: reduz a área foliar e a taxa fotossintética; reduz a altura da planta (encurtamento de entrenós); reduz a acumulação de carboidratos; diminui o potencial produtivo.

42 Déficit hídrico no período de florescimento: reduz o número de grãos; dessecação do grão-de-polén; aumento no intervalo entre florescimento masculino e feminino (IFMF); senescência precoce das folhas, reduzindo o suprimento de assimilados durante a fase de enchimento de grãos.

43 Busca de genótipos mais tolerantes à seca Escape - evitar o estresse hídrico na fase reprodutiva (florescimento ou enchimento): híbridos superprecoces.

44 Parâmetros Fisiológicos Potencial de água na folha Trocas gasosas Atividade fotoquímica Fotossíntese Conteúdo de clorofila Condutância estomática Comprimento de raiz Carboidrato e prolina WINRHIZO CÂMARA DE PRESSÃO TIPO SCHOLANDER IRGA PORÔMETRO CLOROFILÔMETRO

45 Teor de carboidratos nas folhas Açúcares solúveis Sacarose Amido Prolina

46 Experimento em casa de vegetação

47 Efeito do déficit hídrico em dois estádios (vegetativo e florescimento) x Irrigado Irrigado Seca vegetativo Seca floresc.

48 Efeito do déficit hídrico

49 Caracteres Secundários Intervalo entre os florescimentos feminino e masculino Stay-green Prolificidade Comprimento e número de ramificações de pendão

50 Técnicas para o aumento da tolerância à seca em milho melhoramento tradicional seleção de genótipos pela avaliação de características de produção e características fisiológicas; ferramentas genéticas marcadores moleculares e transgenia;

51 Estratégias no Melhoramento para Tolerância à Seca Obtenção de populações ou sintéticos tolerantes; Seleção recorrente; Obtenção de linhagens com altos níveis de tolerância à seca; Top-crosses, obtenção e avaliação de híbridos em condições de déficit hídrico; Utilização de transgenia.

52 Dificuldades no Melhoramento para Tolerância à Seca Caracterização de genótipos tolerantes; Busca de parâmetros fisiológicos que discriminem as linhagens tolerantes das sensíveis; Grande número de avaliações; Discriminação campo x casa de vegetação; Outros fatores envolvidos: doenças, tolerância ao Al, interação G x A, etc.

53 Tabela 4. Altura da planta (AP), massa de grãos (MG) e massa seca total (MST) e seus respectivos valores relativos de tolerância (RVT) durante a imposição do déficit hídrico em híbridos em dois tratamentos hídricos no estádio de florescimento. Tratamentos AP MG MST (cm) (g planta -1 ) (g planta -1 ) DAS2B707 irrigado 223,10 a 162,86 a 432,86 a DAS2B707 seco 189,30 b 121,43 a 294,29 b DAS2B710 irrigado 207,20 a 174,29 a 421,43 a DAS2B710 seco 143,10 b 91,43 b 292,86 b Híbrido Sens. irrigado 230,20 a 192,86 a 482,86 a Híbrido Sens. seco 203,30 b 82,86 b 271,43 b Pop.Tol. Irrigado 169,50 a 147,86 a 337,14 a Pop. Tol. seco 152,00 a 104,18 a 321,43 a RVT DAS2B707 0,85 0,75 0,68 RVT DAS2B710 0,69 0,52 0,70 RVT Híbrido Sensível 0,88 0,43 0,56 RVT Pop. Tol. 0,89 0,70 0,95 RVT = valor relativo de tolerância (estressado/irrigado). GUIMARÃES (2013).

54 Tabela 5. Médias de PG, AP, FM, FF e IF de prog. de meios-irmãos de milho da pop. IAC Tol 1 selecionadas em condições de Safrinha de Progênies de meios-irmãos (PMI) PG (kg ha -1 ) AP (cm) FM (d.a.s.) FF (d.a.s.) IF (dias) PMI ,08 68,12-1,03 PMI ,92 64,87-0,95 PMI ,25 66,53-0,28 PMI ,92 67,87-1,95 PMI ,92 67,87-1,95 PMI ,92 66,20-2,28 PMI ,87 69,87-2,62 PMI ,08 68,45-3,37 PMI ,58 68,20-2,62 Test. Tol ,80 65,20-0,40 Test. Sens ,67 68,27-1,60 PATERNIANI et al., 2012

55 Tabela 6. Estimativas de componentes da variância, da herdabilidade em nível de médias e do ganho de seleção entre progênies para AP, FM, FF, IF e PG, referentes a 180 progênies de meios-irmãos da IAC Tol 1. Mococa, ˆ p PARÂMETROS GENÉTICOS CARACTERES σ σˆ ˆ 2 E σ h (%) Gs (%) A AP (cm) 45,0 206,8 180,0 39,5-2,64 FM (d.a.s.) 0,74 4,88 2,96 45,4-1,25 FF (d.a.s.) 2,18 4,93 8,71 57,1-2,37 IF (dias) 0,52 3,02 2,11 34,4 0,59 PG (g planta -1 ) 28,9 272,3 115,5 24,1 3,60 ˆx PATERNIANI et al., 2012

56 Perspectivas Futuras Recursos genéticos; Parâmetros fisiológicos auxiliares à seleção; Seleção assistida marcadores moleculares, mapeamento de QTL s; Híbridos de milho transgênicos para tolerância à seca; Zoneamento agroclimático.

57 OBRIGADA!