LGN 0313 Melhoramento Genético

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1 LGN 0313 Melhoramento Genético MELHORAMENTO GENÉTICO DE FUMO (Nicotiana tabacum L.) Eng. Agr. MSc. Guilherme José Farias Departamento de Genética Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: Piracicaba - São Paulo - Brasil Telefone: (0xx19) / 4125 / Fax: (0xx19)

2 Sumário Importância da cultura e panorama atual Botânica, grupos varietais e manejo Melhoramento Genético Objetivos Técnicas Etapas Fotos

3 Melhoramento de FUMO... POR QUÊ???

4 Maiores Produtores e Exportadores (mil toneladas de fumo) China 2410 Brasil 928 Índia 598 Brasil 466 EUA 399 China EUA 157 Produção Zimbábue 135 Total mundial: 6.496,4 mil t Índia Exportação Fonte: Atlas do Tabaco, 2006

5 Consumo China Consumo 2410 (bilhões de cigarros) Brasil China Índia EUA Brasil 466 EUA 399 Rússia 362 China Japão Indonésia Produção Total mundial: 6.496,4 mil t EUA Zimbábue Índia Exportação Fonte: Atlas do Tabaco, 2006

6 Exportações Agropecuárias Brasileiras (valor em milhões de dólares) Lugar 4 Lugar Açúcar Soja grão Café Farelo de Soja Carne Avícola Fumo Soja Cana Café Fumo Algodão Carne Bovina Suco de Frutas Óleo de Soja Carne Suína Fonte: MAPA, 2006

7 Introdução Consumo mundial de cigarros: 5 trilhões / ano BRASIL: Maior exportador e 2º maior produtor Indústria: US$ 5 bilhões Impostos: US$ 4 bilhões 2,4 milhões de empregos diretos e indiretos 200 mil famílias de produtores 360 mil hectares cultivados

8 Realidade do Produtor Preço médio recebido = R$ 4,30 / kg de folhas Produtividade média = kg / ha Rendimento médio = R$ / ha plantado Tamanho médio das propriedades : 16,4 ha Área média com fumo : 2,7 ha Fonte: Afubra, 2006

9 Market Share Mundial CNTC 33,7% JTC 6,4% ITL 3,6% GLH 3,1% Altadis 2,0% Outros 18,5% BAT Souza Cruz 15,1% Altria Phillip Morris 17,6% Fonte: Atlas do Tabaco, 2006

10 Sistema Integrado de Produção EMPRESA Assistência técnica Assistência financeira Sementes Seguro Insumos agrícolas PRODUTOR Produção das mudas Plantio Colheita Cura / Secagem Separação Enfardamento Contrato anual Compra integral da produção Venda integral da produção

11 Planta Modelo Transformação genética Facilmente transformável Cultivo in vitro Fisiologia de solanáceas Testes iniciais em N. tabacum Expressão de proteínas recombinantes Fábricas de moléculas Genética Quantitativa Pesquisas com delineamentos básicos Luciferase de vaga-lume Science (1986) 234:

12 Botânica Família Solanaceae Gênero Nicotiana (67 espécies) Espécie Nicotiana tabacum L. 1560: Jean Nicot fumo na Europa 2n = 4x = 48 (anfidiplóide) Autógama Cleistogamia Monóica Flores completas

13 Detalhes da Flor

14 Origem e Adaptação 60ºN Região dos Andes e Noroeste da Argentina 38ºS (Akehurst, 1981)

15 Frutos e Sementes 10 mil sementes por grama! PELETIZAÇÃO

16 Grupos Varietais Principais Regionais Nordeste Virginia Comum Oriental Burley Maryland Outros Amarelinho Fumo Aromático Tibagi Dark

17 Capação e Desbrotas Eliminação do meristema apical da planta quando começa a emitir os botões florais. Objetivo: direcionar produção de fotoassimilados para as folhas

18 Fumo Oriental

19 Virginia x Burley

20 Secagem das Folhas : Cura ESTUFA GALPÃO

21 Secagem das Folhas - Cura Secagem em ESTUFA Fumo Virginia e Amarelinho Amadurecimento desuniforme Colheita em etapas Tipos: Estufa convencional Estufa de ar-forçado Estufa L.L. = Loose Leaf = Folha Solta

22 Secagem das Folhas - Cura Secagem em GALPÃO Fumos Burley, Maryland, Comum, Oriental Amadurecimento uniforme Colheita = planta inteira Tipos: Galpão convencional GB1 GB2 Chapecó

23 Tabela 1. Desempenho dos estados da região sul do Brasil na safra de fumo 2004/05, nos aspectos de número de produtores, área plantada (em hectares), produção de folhas curadas (em toneladas) e produtividade (em quilogramas por hectare), para os fumos do tipo Virgínia, Burley e Comum. Estado Tipo de fumo Virgínia Burley Comum Total Nº de Produtores Rio Grande do Sul Santa Catarina Paraná Total Área (ha) Rio Grande do Sul Santa Catarina Paraná Total Produção (t) Rio Grande do Sul Santa Catarina 83% Paraná Total Produtividade (kg/ha) Rio Grande do Sul Santa Catarina Paraná Total Fonte: Anuário Brasileiro do Fumo 2005.

24 Classificação das Folhas Classes: } T: Ponteiras } } } B: Meeiras C: Semi-meeiras X: Baixeiras

25 Classificação das Folhas Subclasses (Virginia) O (alaranjadas) L (verde limão) R (castanhas) Tipo 1 : Primeira 2 : Segunda 3 : Terceira Ideal (Virginia): BO1 Cotação (2008) = R$6,25 / kg

26 Alcalóides do Fumo Nicotina (90 a 95%) Substância alcalóide básica Princípio ativo do tabaco Proteção contra herbivoria Outros alcalóides (5 a 10%) Nornicotina Anabasina Anatabina Nitrosaminas (TSNA s): cancerígenas

27 J. Agric. Food Chem. 2006, 54, Genetic Engineering on Nicotiana tabacum for Reduced Nornicotine Content Lily B. Gavilano, Nicholas P. Coleman, Leigh-Emma Burnley, Melissa L. Bowman, Newton E. Kalengamaliro, Alec Hayes, Lowell Bush, and Balazs Siminszky Conversão: Nicotina - Nornicotina Nornicotina: precursora de TSNA Gene da N-Demetilase: CYP82E4 Silenciamento com RNAi A estratégia se mostrou eficaz

28 Formação de TSNA NICOTINA Senescência e Cura N - Demetilase GENE CYP82E4 NORNICOTINA RNAi Cura e Processamento GAVILANO et al., 2006 Nitrosação NNN (TSNA)

29 PROGRAMAS DE MELHORAMENTO

30 Principais Empresas

31 Objetivos do Melhoramento Principais linhas de pesquisa: Melhora da qualidade; Aumento da produtividade; Resistência às principais viroses (TMV, PVY, TSWV); Resistência à murcha bacteriana; Resistência aos nematóides de galhas; Tolerância a amarelão; Cultivares com baixos níveis de alcalóides.

32 Impacto dos Cultivares (i.a. kg/ha) ,8 Sistema Float + Cultivares Resistentes ,6 5 2,1 1, Fonte: Souza Cruz, 2006

33 Geração de Variabilidade Métodos Convencionais Cruzamentos Biparentais, multiparentais, retrocruzamentos, dialélicos Método da População (Bulk) e Genealógico (Pedigree), Seleção Recorrente Biotecnologia Obtenção de somaclones Cultura de tecidos Cultura de células Hibridação somática (fusão de protoplastos) Produção de haplóides e duplo-haplóides Indução de mutação T Não há cultivares comerciais transgênicos

34 Suporte ao Melhoramento Banco de Germoplasma Marcadores Casas de Vegetação M E L H O R A M E N T O D O F U M O Análises Químicas Cultura de Tecidos

35 Germoplasma Fontes de resistências N. repanda: nematóides, TMV, fogo selvagem, mancha angular; N. lagsdorfii: fogo selvagem, mofo azul, antracnose, PVY, TMV; N. suaveolens: mofo azul, PVY, TMV, fogo selvagem, mancha angular N. repanda

36 Técnicas Auxiliares Seleção assistida por marcadores Fusão de Protoplastos: Superação de incompatibilidade

37 Técnicas Auxiliares Cultura de Tecidos e de Células

38 Caracteres Avaliados Resistência a nematóides e viroses Dias do plantio ao florescimento Número de folhas emitidas até florescimento Altura da planta no florescimento Data para capação Valor agronômico Produtividade de fumo curado

39 Desenvolvimento do Germoplasma Tipos de seleções: Nematóides Murcha bacteriana Viroses Amarelão DOENÇAS Qualidade Produtividade Florescimento Maturação AGRONÔMICAS Alcalóides totais / individuais QUÍMICA Nitrato Açúcar Éster de sacarose Cloretos FUMAÇA Química da fumaça Flavour Degustação

40 Características de Interesse VIRGINIA M. incognita M. javanica TMV, PVY, TSWV Murcha bacteriana Nitrato no talo BURLEY M. incognita TMV, PVY, TSWV Murcha bacteriana Amarelão Nitrato na lâmina

41 Geração de Variabilidade por Cruzamentos Método da População (Bulk) Linhagem A x Linhagem B 15 plantas x 5 frutos (bulk) 100 plantas no campo Sementes colhidas em bulk F 1 Auto-Fecundação F plantas

42 Geração de Variabilidade por Cruzamentos F plantas (bulk) Auto-Fecundação F plantas (bulk) Auto-Fecundação F plantas (bulk)

43 Geração de Variabilidade por Cruzamentos F 4 SELEÇÕES Testes de Progênies

44 Avaliação do Germoplasma Testes de Progênies Avaliações Preliminares Esterilização de linhagens Retrocruzamentos Avaliações Intermediárias Avaliação Final Competição de Cultivares CULTIVAR COMERCIAL

45 Difusão e Transferência de Tecnologia Macroparcelas Produção de cigarros Lavoura Teste Análise de fumaça Lavoura Demonstrativa Dias de Campo Orientadores de Produtores PRODUTOR

46 Produção de Sementes Sementes Genéticas Sementes Experimentais Sementes Básicas Sementes Semi Comerciais Sementes Comerciais

47 Industrialização de Sementes U P S Sementes Nuas Registro Proteção Certificação Semi Comerciais Comerciais Controle de Qualidade: Laboratório de Análise de Sementes Exportação Sementes peletizadas U I S Sementes envelopadas Beneficiamento Peletização Envase / Envelopamento Armazenamento Produtor Unidades de faturamento

48 FOTOS: Etapas do Melhoramento

49 CMF Souza Cruz Rio Negro - PR

50 Unidade Rio Negro - PR

51 Unidades do CMF Centro de Melhoramento de Fumo UMF Unidade de Melhoramento de Fumo UPS Unidade de Produção de Sementes UIS Unidade de Industrialização de Sementes

52 Bandejas no Float

53 Etapas realizadas com produtores

54 Casas de Vegetação

55 Colheita de Frutos Planejamento Polinizações Coleta de Dados Escolha e Preparo das áreas Semeação Replante Tratos Culturais ANO AGRÍCOLA Croquis Repicagem Transplante. Adubação Estaqueamento Podas Seleções Inoculações