Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
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- Aurélio Barreto Ribas
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1 Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas LGN SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS MELHORAMENTO GENÉTICO DO MILHO DOCE Aluno: Vitor Hugo Barbosa Barbieri Orientador: Dr. Cláudio Lopes de Souza Júnior Departamento de Genética Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: Piracicaba - São Paulo - Brasil Telefone: (0xx19) / 4125 / Fax: (0xx19)
2 SUMÁRIO Introdução Objetivos do Melhoramento Base Genética Estratégias do Melhoramento Considerações Finais
3 INTRODUÇÃO Importância Econômica Processamento industrial Consumo in natura País Área (ha) EUA França Hungria Tailândia Brasil Outros Fonte: USDA, 2007 País Área (ha) EUA China India Brasil? Outros Fonte: Syngenta, 2008
4 INTRODUÇÃO Importância Econômica Segmento indústria (38 mil ha) Valor de mercado (varejo): R$ 550 milhões Nova Gloria - CIRIO Goianésia - GOIALLI Nerópolis - QUERO Luziânia - BRASFRIGO Cristalina Goiás Verde Orizona - Oderich ha Morrinhos OLÉ / DEZ /Cizal
5 INTRODUÇÃO Importância Econômica Oportunidade de exportação
6 INTRODUÇÃO Classificação Botânica Classificação botânica do milho doce Milho Comum Milho Doce Família Poacea Poacea Gênero Zea Zea Espécie Zea mays Zea mays Grupo Indentata/endurata Saccharata
7 INTRODUÇÃO Classificação Vegetal Hortaliça é um termo agrícola e culinário que se referem a plantas ou suas partes, geralmente consumida por humanos como alimento. Colhido in natura (fresco) Cultivo intensivo Alto valor agregado
8 OBJETIVOS DO MELHORAMENTO Textura Tolerância à Doenças/pragas Cor Produtividade Consumidores Sabor Qualidade semente Agricultores Aparência Estresse Abiótico Rendimento Industrial Comportamento após processado Industria processamento
9 OBJETIVOS DO MELHORAMENTO Fontes de Germoplasma Textura Tolerância à Doenças/pragas Cor GERMOPLASMA TROPICAL Produtividade Milho comum Milho doce Sabor Qualidade semente Agricultores Aparência Estresse Abiótico Rendimento Industrial
10 OBJETIVOS DO MELHORAMENTO Fontes de Germoplasma Textura Cor GERMOPLASMA TEMPERADO 25% - Milho doce americano Consumidores Sabor Aparência Rendimento Industrial Comportamento após processado Estresse Abiótico Processamento Industrial
11 Endosperma Teor de açúcar Textura Aroma Pericarpo Imaturo Espessura do Pericarpo
12 Endospermas Mutantes Alelo Símbolo Crom. Enzima brittle-1 bt1 5 Starch granule bound phosphooligosaccharide synthase brittle-2 bt2 4 ADP-glucose pyrophosphorylase shrunken-2 sh2 3 ADP-glucose pyrophosphorylase amylose-extender-1 ae1 5 Starch branching enzime IIb dull-1 du1 10 Soluble starch synthase sugary-1 su1 4 Starch debranching isoamylase sugary enhancer-1 se1 2 Desconhecida Adaptado de Tracy, Speciality Corn
13 Endospermas Mutantes Ação Bioquímica Hannah et al, Scientia Horticulturae
14 Endospermas Mutantes Classes Classe Genótipo Amido (%) Sacarose (%) Açúcares Redutores (%) Fitoglicogênio (%) Comum 48,9 7,3 3,9 2,8 Super doce shrunken-2 17,4 27,4 6,5 0,3 Doce sugary-1 20,6 11,6 4,3 27,7 Adaptado de Tracy, Speciality Corn
15 Endospermas Mutantes Efeito da Maturidade Genótipo Dias após Amido Amilose Açúcar Carboidrato floresc. (%) (%) Total (%) Total (%) Doce 16 23,3 14,3 25,7 65, ,0 22,8 15,6 66, ,2 28,5 13,1 70, ,4 24,2 8,3 69,6 SuperDoce 16 22,3 5,6 28,3 56, ,4 4,4 34,8 57, ,6 2,4 29,4 51, ,9 5,1 25,7 52,8 Nelson et al Advances in Cereal Science and Technology.
16 Endospermas Mutantes Efeito do Background Genético Produção de açúcares de 8 genótipos em 7 séries de linhagens isogênicas. Série Isogênica Genótipo A B C D E F G Média du 22,3 25,7 18,3 16,1 24,5 18,4 24,9 21,5 su2 18,2 26,8 17,4 19,6 13,7 11,1 20,1 18,1 wx 17,2 24,6 15,1 11,9 10,4 11,0 17,8 15,4 sh2 38,3 39,5 40,4 38,0 46,3 41,2 41,3 40,7 su1 22,5 26,3 16,5 15,2 13,0 14,4 18,5 18,1 su1du 26,0 26,0 18,7 15,3 18,7 17,0 25,0 21,0 su1su2 23,7 27,2 20,7 17,1 17,0 19,0 22,1 21,0 su1duwx 25,1 27,6 20,4 18,7 16,4 17,2 25,9 21,6 Média 24,5 28,2 21,3 19,0 19,9 18,5 24,2 22,2 Soberalske & Andrew, 1978, Crop Science
17 Endospermas Mutantes Efeito do Background Genético Efeito de 10 ciclos de seleção recorrente em uma população de endosperma sh2sh2. Variável C0 C10 GS(%) Emergência (%) ,8 Sacarose (mg/grão) 3,4 4,2 23,1 Peso do Grão (mg) ,1 Amido (mg/grão) 16,6 27,6 66,3 Juvik et al. 1993, J. Amer. Soc. Hort. Sci.
18 Sabor dos Grãos Espessura do Pericarpo Herança simples com dominância parcial para pericarpo fino (Martin et al., 1980). Ito & Brewbaker (1991): AA8(55 Mm) x Hi55 (82 Mm) 2 genes AA8(55 Mm) x B37 (108 Mm) 3 genes AA8(55 Mm) x B68 (132 Mm) 6 genes Herdabilidade: 80% - baixo efeito do ambiente (Helm & Zuber, 1972, Ho et al. 1975, Ito & Brewbaker, 1991).
19 Sabor dos Grãos Espessura do Pericarpo Resistência à mastigação. Afetada pelo estágio de maturidade dos grãos. Penetrômetros vs análise sensorial (Teri et al, 2004).
20 Quantitative Trait Loci Affecting Pericarp Thickness of Corn Kernels B. Wang, J.L. Brewbaker. Maydica 46 (2001): Posição Espessura do Pericarpo (µm) Cromoss. Marker LOD R2 Hi31 Ki14 RILs Média 120,1 68,9 91,7 1 umc132 3,5 6 umc198 3,4 37,5 O pericarpo foi extraído dos grãos e medido com micrômetro. 127 marcadores RFLP Mapeamento por intervalo composto
21 Sabor dos Grãos Aroma Componente Sulfeto de hidrogênio Methanethiol Acetaldeído Dimethyl sulfide Desconhecidos Aroma ovo podre Sulfuroso, fecal Frutas Corny (Milho) Musty, grainy Teste Sensorial Flora & Wiley, J. Food Sci.
22 Aparência das Espigas Coloração do Pericarpo e Sabugo Loco P1 P1-rr P1-wr P1-rw P1-ww
23 Aparência das Espigas Coloração do Endosperma Amarela Branca Bicolor
24 Aparência das Espigas Coloração do Endosperma P1-Y1Y1 amarelo X P2-y1y1 branca F1-Y1y1 amarelo F2-1Y1Y1:2Y1y1:1y1y1 75% amarelos: 25% branco
25 Aparência das Espigas Coloração do Endosperma Amarelo claro Laranja Amarelo c/ Brilho Amarelo s/ Brilho
26 Aparência das Espigas Coloração do Endosperma Alelo lw1 Segregação 3 : 1 lw1/lw1
27 Produtividade de Espigas (ton/ha)
28 Rendimento Industrial (peso grãos/peso espiga)*100
29 Aparência das Espigas Formato Espiga cônica e curva Espiga cilíndrica e reta
30 Germinação e Vigor inicial - Causas As causas dos baixos índices de emergência são complexas e fortemente afetadas por 2 principais fatores (Hallauer, 2001). Genéticos Baixa concentração de amido (Douglas et al, 1993). Baixa atividade da alfa-amilase (Beck & Zeigler, 1989). Alto potencial osmótico (Wann et al, 1985). Infecção por patógenos (Styer & Canfliffe, 1993). Condições de produção de sementes
31 Produção de semente
32 Endospermas Mutantes Combinação de Genes Produção de Sementes Genótipo F1 (agricultor) Fenótipo F2 (consumidor) Classes Fêmea Macho Semente Doce Superdoce Normal Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2 Doce su1 su1 Sh2 Sh2 su1 su1sh2 Sh2 su1 su1 Sh2 Sh2 100% Superdoce Su1 Su1 sh2 sh2 Su1 Su1 sh2 sh2 Su1 Su1sh2 sh2 100% Duplo doce su1 su1 Sh2Sh2 su1 su1sh2sh2 su1 su1sh2sh2 75% 25% Syngenta, 2007
33 Produção de sementes - Isolamento Milho Comum Milho doce Milho comum
34 ESTRATÉGIAS DE MELHORAMENTO Método de Melhoramento Endogamia e hibridação Natureza perecível. Agricultores Consumidores Processamento Industrial Método do Pedigree Capacidade de combinação geração avançada F5, F6. Utilização de híbridos simples. Método do Retrocruzamento tipo de endosperma, cor, etc.
35 ESTRATÉGIAS DE MELHORAMENTO Método de Melhoramento Avaliação de híbridos Janela de colheita para avaliação (4 a 5 dias). Métodos de mensuração das características sensoriais. 1 Ano - alta herdabilidade - poucos locais, poucas repetições. 2 Ano repetições e locais componentes de produção - produtividade. 3 Ano épocas avaliação de performance industrial (cozimento).
36 CONSIDERAÇÕES FINAIS Um programa de melhoramento de milho doce deve ser encarado como um programa de melhoramento de hortaliças, justamente para dar peso adequado nas avaliações das características agronômicas, sensoriais e de aparência. A utilização de seleção assistida por marcadores moleculares tem um enorme potencial nesta cultura para seleção de caracteres de herança mais simples mas que são extremamente difíceis de mensurar a nível de campo.
37 OBRIGADO
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