Ações de Melhoramento Genético e Biotecnologia. Sérgio Delmar dos Anjos e Silva Pesquisador Embrapa Clima Temperado

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1 Ações de Melhoramento Genético e Biotecnologia Sérgio Delmar dos Anjos e Silva Pesquisador Embrapa Clima Temperado Ribeirão Preto, 15 de março de 2018

2 PARCERIAS

3 PARCERIA FUNDAMENTAL PARA O MELHORAMENTO DE CANA-DE- AÇÚCAR PARA O SUL DO BRASIL DESENVOLVIMENTO DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR PARA O RIO GRANDE DO SUL FOCO NA PRODUÇÃO DE ETANOL. (FINEP //ref.1723/08) TECNOLOGIAS PARA O SISTEMA DE PRODUÇÃO DE CANA-DE-AÇÚCAR NO RIO DO GRANDE DO SUL (SISCANA RS). (MP2- EMBRAPA/ PETROBRAS)

4 Pré-melhoramento Coleções e BAG

5 Coefficient cpact001 cpact001 cpact70 cpact121 cpact177 cpact036 cpact77 cpact78 cpact090 cpact109 cpact140 cpact082 cpact081 cpact014 cpact190 cpact055 cpact128 cpact129 cpact102 cpact126 cpact088 cpact029 cpact103 cpact035 cpact054 cpact152 cpact087 cpact100 cpact207 cpact005 cpact120 cpact010 cpact125 cpact105 cpact155 cpact032 cpact085 cpact174 cpact094 cpact150 cpact189 cpact059 cpact79 cpact222 cpact038 cpact146 cpact131 cpact002 cpact164 cpact040 cpact149 cpact75 cpact011 cpact154 cpact037 cpact185 cpact033 cpact163 cpact175 cpact030 cpact061 cpact034 cpact052 cpact144 cpact060 cpact007 cpact044 cpact023 cpact136 cpact039 cpact192 cpact065 cpact72 cpact013 cpact108 cpact086 cpact110 cpact053 cpact171 cpact153 cpact083 cpact117 cpact046 cpact143 cpact205 cpact206 cpact089 cpact141 cpact200 cpact76 cpact132 cpact191 cpact194 cpact064 cpact003 cpact047 cpact133 cpact015 cpact019 cpact124 cpact147 cpact199 cpact202 cpact031 cpact179 cpact006 cpact017 cpact062 cpact68 cpact091 cpact009 cpact142 cpact201 cpact093 cpact107 cpact113 cpact115 cpact018 cpact197 cpact026 cpact167 cpact048 cpact042 cpact021 cpact130 cpact024 cpact193 cpact043 cpact057 cpact134 cpact145 cpact050 cpact204 cpact008 cpact137 cpact106 cpact74 cpact020 cpact184 cpact045 cpact160 cpact027 cpact71 cpact111 cpact122 cpact162 cpact066 cpact025 cpact182 cpact138 cpact148 cpact139 cpact151 cpact188 cpact166 cpact178 cpact084 cpact172 cpact186 cpact099 cpact173 cpact183 cpact112 cpact156 cpact169 cpact170 cpact180 cpact051 cpact098 cpact168 cpact016 cpact159 cpact161 cpact119 cpact176 cpact056 cpact203 cpact101 cpact004 cpact049 cpact158 cpact181 cpact012 cpact73 cpact69 cpact165 cpact157 cpact092 Coleção de canas crioulas coletadas no RS e SC 187 Acessos Similaridade média

6 Bag do Complexo Saccharum da Embrapa Tabuleiros Costeiros Origem e número de acessos no BAG. Nossa Sra. das Dores, SE. Março 2018 País de origem sigla ou nome da variedade N Acessos Indonesia IJ, IS, IK, IN, SUMATRA 56 EUA H, US, MOL, GLAGAH 19 Mexico MEX 13 Brasil RB, SP, VAT, CB, Caiana rosada, 14 Caiana Fita, manteiga preta, manteiga fita, Olhuda, Lambu Suriname SUR 7 República de Fíji FIJI 6 Taiwan F 5 Guianas Demerara 2 Papua N. Guiné NG 4 Africa do sul Horne 1 Barbados B 1 India KHAJURIA, SES 2 Paquistão BF 1 Japão OSHIMA 1 Desconhecida Biscuit, Comus, Mogali, Toboe 6 Salak Toewa, Ualalehu, UNKR65P35 Total 138 Localização Campo experimental Jorge do Prado Sobral, Nossa Senhora das Dores, SE, (10,4645 S e 37,1947 W) Implantação 2014 Ações vinculadas ao BAG Enriquecimento de germoplasma Intercâmbio do germoplasma Aprimoramento de estratégias para conservação Avaliações e caracterizações (diversidade genética, morfoagronômicas, químicas (bioóleos), estresses bióticos (Diatraea saccharalis), abióticos (alumínio, frio, salinidade), responsividade a FBN e bactérias promotoras de crescimento

7 BAG IAC- RIDESA- EMBRAPA a ser caracterizado em Pelotas-RS GENÓTIPO GÊNERO/ESPÉCIE REF. EMBRAPA GENÓTIPO GÊNERO/ESPÉCIE REF. EMBRAPA GENÓTIPO GÊNERO/ESPÉCIE REF. EMBRAPA Spaansch Erianthus arundinaceus CO 0727 Híbridos interespecíficos Sunnabile Saccharum barberi Desi Paunda Erianthus arundinaceus CO 6806 Híbridos interespecíficos US Saccharum barberi SES 004 A Erianthus arundinaceus F 160 Híbridos interespecíficos IND Saccharum barberi 19 1 M Erianthus arundinaceus 78 4 ISD 25 Híbridos interespecíficos Kalimpong Saccharum barberi 20 1 NG Erianthus MIALAN Híbridos interespecíficos Q Saccharum officinarum Erianthus arundinaceus 1 21 MOL 6446 Híbridos interespecíficos Saccharum officinarum 52 8 Q Erianthus arundinaceus 33 3 NG Híbridos interespecíficos Anoman Saccharum officinarum 53 1 LOUCANE Erianthus arundinaceus 77 1 NG Híbridos interespecíficos DARK PINDARIA Saccharum officinarum 63 7 NG Erianthus arundinaceus POJ 2725 Híbridos interespecíficos IJ Saccharum officinarum R 45 PT 107 Erianthus arundinaceus B Híbridos interespecíficos CR Saccharum officinarum Mangwa Erianthus kanashiroi CO 0313 Híbridos interespecíficos Fiji 1 Saccharum officinarum Old Java Erianthus kue CP R1 X P1 Híbridos interespecíficos Agaul Saccharum officinarum Ganapathy Erianthus kue Tekcha Okinawa Híbridos interespecíficos CP Saccharum officinarum Kham Erianthus kue US Híbridos interespecíficos Agoule Saccharum officinarum M99/34 F1 Saccharum spontaneum Azul de Casa Híbridos interespecíficos Akoki 22 Saccharum officinarum N F1 Saccharum spontaneum F 177 Híbridos interespecíficos IS Saccharum robustum US F1 Saccharum spontaneum Paunra Híbridos interespecíficos US Saccharum sinense 46 2 NG F1 Saccharum spontaneum N 37 Híbridos interespecíficos 22 1 unknown (R17-P21) Saccharum sinense 97 1 IND F1 Saccharum spontaneum 15 1 IND Híbridos interespecíficos 16 1 Unknown (R65:P47) Saccharum sinense 98 1 IND F1 Saccharum spontaneum 18 1 E 282 Híbrido Saccharum officinarum 9 9 US Saccharum sinense Q Híbridos interespecíficos 29 2 SES 091 Híbrido Saccharum officinarum 37 1 CPDAU Saccharum spontaneum 8 5 Q Híbridos interespecíficos 32 4 SES 220 Híbrido Saccharum officinarum 38 3 NG Saccharum spontaneum 85 4 S. kanashiroi Híbridos interespecíficos 34 3 H Híbrido Saccharum officinarum 68 6 Puri Saccharum spontaneum 89 1 US Híbridos interespecíficos 48 3 RSB Híbrido Saccharum officinarum 91 7 F 159 Saccharum spontaneum NG3 seed Híbridos interespecíficos 51 1 Yuegsen Híbrido Saccharum officinarum Ho Saccharum spontaneum B Híbridos interespecíficos 55 7 Unknown (9-28) Híbrido Saccharum officinarum IA 3107 Saccharum spontaneum DB 420/60 Híbridos interespecíficos 64 2 ISD 29 Híbrido Saccharum officinarum IK Saccharum spontaneum F Híbridos interespecíficos 66 2 HEMJA Híbrido Saccharum officinarum 69 2 NG Saccharum spontaneum IJ Híbridos interespecíficos 71 1 IND Híbrido Saccharum officinarum 17 1 NG Saccharum spontaneum ISD2-54 / T Híbridos interespecíficos 74 1 SS Híbrido Saccharum officinarum 41 1 Comus Saccharum spontaneum Khakai Híbridos interespecíficos Saccharum barberi 7 3 IJ Saccharum spontaneum MOL 6427 Híbridos interespecíficos 80 3 MOL 6073 Saccharum barberi 21 8 Louje Saccharum spontaneum N Híbridos interespecíficos 81 9 Q Saccharum barberi 28 3 M147/44 Saccharum spontaneum unknown (R16) Híbridos interespecíficos 96 6 Z 10 Saccharum barberi 50 1 Mesangen Saccharum spontaneum Apele 50 Híbridos interespecíficos F 148 Saccharum barberi 65 3 US Saccharum spontaneum 49 1 CG Híbridos interespecíficos Rounda Saccharum barberi 90 9 Arundoid B Saccharum spontaneum 103 1

8 Introdução e quarentena- BAG IAC-RIDESA-EMBRAPA

9 Melhoramento x Estresses abióticos

10 Metodologia de seleção visando tolerância ao déficit hídrico em cana-de-açúcar

11 Variabilidade para tolerância ao déficit hídrico em fase precoce 8 dias sem irrigação RB X RB BJ7504 X RB72454

12 População em fase avançada Seleção para tolerância ao déficit hídrico ID Cruzamento Número de clones selecionados Tolerante Medianamente tolerante Sensível Total 1 RB x RB RB x RB IAC x RB RB x RB BJ7504 X RB SP x RB RB93509 X RB RB X RB RB72454 X BJ Total

13 Seleção para tolerância ao déficit hídrico- 380 clones contrastantes IAC x RB RB x RB RS/PR Sensível RS/PR Tolerante RB855156

14 Seleção para tolerância ao frio

15 Estudo de Famílias (cruzamentos) Plantio (Pelotas RS)

16 Seleção para frio no campo

17 Melhoramento e Biotecnologia

18 Identificação de genes e promotores Gene para tolerância a estresse por alumínio

19 Transgenia- Estresses abióticos Tecnologia DREB2A CA Plantas RB com 1 meses de idade 21 dias sem irrigação Brotação da cana-de-açúcar OGM AtDREB2A CA após 20 dias Controle AtDREB2A CA Controle AtDREB2A CA Plantas RB com 3 meses de idade 6 dias sem irrigação Sistema radicular de cana-de-açúcar AtDREB2A CA Controle AtDREB2A CA 6 dias déficit hídrico cana 3 meses de idade Reis et al. (2014) Induced over-expression of AtDREB2A CA improves drought tolerance in sugarcane. Plant Science ,

20 Transgenia- Estresses abióticos Experimentos em campo com a cana-de-açúcar AtDREB2A CA iniciados em 05/2016 LPMA - Valparaíso (SP) LPMA - Quirinópolis (GO)

21 Avaliação pré-operacional da estratégia de Seleção Genômica no melhoramento de cana-de-açúcar 33 VARIEDADES PADRÕES CB4114 RB RB92579 CB4176 RB72454 RB CO419 RB RB CO740 RB SP CTC15 RB SP CTC4 RB SP IAC51205 RB SP IAC58480 RB SP IAC64257 RB SP IACSP RB SP NA5679 RB SP Clones T clones 500 selecionados fenotipagem/genotipagem.

22 Avaliação pré-operacional da estratégia de Seleção Genômica no melhoramento de cana-de-açúcar 33 VARIEDADES PADRÕES CB4114 RB RB92579 CB4176 RB72454 RB CO419 RB RB CO740 RB SP CTC15 RB SP CTC4 RB SP IAC51205 RB SP IAC58480 RB SP IAC64257 RB SP IACSP RB SP NA5679 RB SP Clones T clones 500 selecionados fenotipagem/genotipagem.

23 Seleção de genótipos para produção de etanol de segunda geração e para alimentação animal

24 Caracterização químico-bromatológica de genótipos de cana-açúcar Genótipo PB FDN FDA HEMI CEL LIG SST FDN/SST MS RB ,9 c* 47,0 b 34,1 c 12,9 a 32,3 c 1,8 b 19,3 a 2,4 d 22,9 b RB ,4 c 49,3 b 35,1 c 14,2 a 31,7 c 3,4 b 20,8 a 2,4 d 23,0 b RB ,5 c 48,7 b 36,6 c 12,1 a 34,0 b 2,6 b 19,4 a 2,5 d 29,1 a RB ,1 c 50,2 b 35,4 c 14,8 a 32,5 c 2,9 b 20,3 a 2,5 d 28,6 a RB ,0 c 48,9 b 36,0 c 12,8 a 33,2 c 2,9 b 19,7 a 2,5 d 24,8 b RB ,8 b 51,3 b 35,9 c 15,3 a 32,6 c 3,4 b 19,5 a 2,6 d 24,6 b PRBIO353 4,8 b 50,6 b 35,7 c 14,9 a 32,6 c 3,1 b 18,5 a 2,7 c 21,2 b RB ,3 c 51,1 b 35,4 c 15,7 a 32,2 c 3,2 b 18,6 a 2,7 c 25,2 b RB ,4 c 48,6 b 34,3 c 14,3 a 31,3 c 3,0 b 18,2 a 2,7 c 25,0 b RB ,3 a 51,8 b 36,6 c 15,2 a 33,0 c 3,6 a 19,1 a 2,7 c 24,0 b PRBIO354 4,1 c 52,7 b 35,7 c 17,0 a 31,8 c 3,9 a 18,9 a 2,8 c 24,1 b PRBIO407 4,3 c 51,9 b 35,1 c 16,8 a 31,0 c 4,1 a 18,6 a 2,8 c 24,8 b PRBIO537 4,1 c 52,0 b 36,1 c 15,9 a 33,0 c 3,2 b 18,4 a 2,8 c 24,1 b PRBIO375 5,0 b 57,0 a 38,5 b 18,5 a 34,2 b 4,3 a 19,5 a 2,9 c 20,6 b PRBIO379 4,4 c 54,5 a 36,9 c 17,6 a 33,4 c 3,4 b 18,5 a 2,9 c 21,5 b PRBIO528 4,0 c 50,9 b 33,5 c 17,4 a 30,9 c 2,7 b 17,7 a 2,9 c 23,2 b RB ,8 c 53,6 b 36,6 c 17,1 a 32,9 c 3,7 a 18,7 a 2,9 c 27,3 a PRBIO466 4,8 b 55,6 a 37,2 c 18,4 a 33,2 c 4,0 a 19,0 a 3,0 c 24,1 b PRBIO337 6,0 a 52,2 b 35,2 c 17,0 a 30,5 c 4,7 a 16,9 b 3,1 b 22,9 b PRBIO469 4,2 c 56,6 a 36,8 c 19,8 a 33,0 c 3,9 a 17,7 a 3,2 b 23,6 b PRBIO293 5,1 b 51,2 b 34,9 c 16,3 a 31,4 c 3,4 b 15,4 c 3,3 b 21,8 b PRBIO451 5,7 a 61,0 a 42,3 a 18,7 a 37,5 a 4,8 a 18,6 a 3,3 b 23,4 b PRBIO329 4,8 b 59,3 a 39,3 b 20,0 a 34,8 b 4,5 a 17,1 b 3,5 a 24,3 b PRBIO435 4,8 b 51,5 b 35,0 c 16,5 a 32,1 c 2,9 b 14,7 c 3,6 a 20,8 b PRBIO458 5,4 a 56,7 a 39,9 b 16,8 a 36,2 a 3,6 a 14,8 c 3,9 a 20,7 b Média 4,6 52,6 36,3 16,2 32,9 3,5 18,3 2,9 23,8 CV(%) 9,9 5,3 3,9 15,5 4,8 19,0 5,1 7,8 9,2

25 RENDIMENTO TEÓRICO DE ETANOL

26 Melhoramento x Estresses bióticos

27 Nematoides

28 Avaliação da reação de genótipos de cana-de-açúcar adaptados ao sul do Brasil a Meloidogyne javanica E Meloidogyne incognita Menor suscetibilidade associada aos menores valores de FR (setas verdes) Menor impacto dos nematoides sobre todas as variáveis de desenvolvimento vegetativo Testemunha Testemunha Houveram diferentes graus de suscetibilidade às duas espécies, havendo impacto de sobre a massa fresca da parte aérea e raízes das canas inoculadas (redução de 40-70%), número de perfilhos (redução de 40-60%) e Área foliar (redução de 35-77%). Resultados tese de Bellé, 2018.

29 Impacto de diferentes espécies de Meloidogyne (m. arenaria, M. javanica e M. incognita) no desenvolvimento das plantas de cana-de-açúcar Redução-> massa fresca da parte aérea e raízes das canas inoculadas, número de perfilhos e área foliar, peso colmos, graus brix e sacarose; Aumento-> celulose, lignina, hemicelulose, açúcares redutores.

30 Broca da cana-de-açúcar

31 Avaliação do índice de infestação em 4 safras 16,2 % (37) 13,2% (30) 32,5 % (67) 1,4 % (3) 14,1% (29) 20,6% (47) 28,5% (65) 18,9% (39) 21,5% (49) 31,5% (65) A B 0,4% (1) 3,1% (7) 1,3% (3) 3,1% (7) 13,2% (30) 81,5% (185) 96,9% (220) C D Porcentagem (%) de genótipos infestados por Diatraea saccharalis durante quatro safras agrícolas. A- Safra 2007/2008, B Safra 2008/2009, C Safra 2009/2010 e D Safra 2010/2011.

32 Nº de genótipos Avaliação Inicial ºBrix < >25 Nível de Infestação (%) Níveis de infestação de Diatraea saccharalis em função do teor de sólidos solúveis (ºBrix) na cana-de-açúcar. Dados coletados em canaviais no município de Pelotas, RS, safra 2007/08

33 Fixação Biológica de Nitrogênio

34 Inoculação de bactérias diazotróficas Resposta diferenciada para interação estirpe x genótipo Estirpes inoculadas: Gluconacetobacter diazotrophicus R11281T; Herbaspirillum seropedicae BR11335; H. rubrisubalbicans BR11504; Azospirillum amazonense BR11145; Burkholderia tropica. BR11366T. Rendimento de colmos (t ha -1 ) de 25 genótipos de cana-de-açúcar em três ciclos de corte (cana-planta, 1ª soca e 2ª soca), Santa Maria, RS. Genótipos precoces Nitrogenada (120 kg N há -1 ) Testemunha (0 kg N há -1 ) Inoculação Média Genótipo médio-tardio Nitrogenada (120 kg N há -1 ) Testemunha (0 kg N há -1 ) Inoculação Média RB ,5 106,7 107,3 109,5 RB ,8 91,0 115,8 97,5 RB ,9 92,1 76,4 86,8 RB ,9 86,6 81,3 84,2 RB ,0 83,9 80,9 83,0 RB ,7 82,5 75,1 80,1 RB ,3 83,0 77,1 79,2 RB ,6 71,7 72,5 74,9 RB ,5 77,4 67,0 74,0 RB ,8 74,8 61,2 71,6 RB ,4 69,5 67,7 69,2 RB ,2 72,3 67,0 68,5 Média 82,9 82,6 79,1 81,5 RB ,8 109,8 102,2 107,6 RB ,2 90,5 98,4 102,0 RB ,8 89,4 100,3 100,2 RB ,0 89,9 97,9 98,6 RB ,8 98,5 91,2 96,5 RB ,2 89,6 107,7 94,8 RB ,3 100,1 95,7 94,7 RB ,4 87,1 89,0 92,5 RB ,2 91,2 83,0 91,8 RB ,1 83,3 84,6 81,0 RB ,0 70,9 90,2 79,4 RB ,5 57,1 75,8 72,8 RB ,7 58,1 74,8 71,2 Média 95,6 85,8 91,6 91,0

35 Sólidos solúveis total ( Brix) Sólidos solúveis total ( Brix) Sólidos solúveis total ( Brix) Sólidos solúveis total ( Brix) Inoculação de bactérias diazotróficas Pelotas- RS Estirpes Inoculadas Herbaspirillum rubrisubalbicans- HCC103 H. seropedicae- HRC54 Paraburkholderia tropica- PPe8 Gluconacetobacter diazotrophicus- PAL5 Nitrospirillum amazonense- CBAmc RB SEM RB COM RB92579 SEM RB92579 COM 5 MAIO JUNHO JULHO 5 MAIO JUNHO JULHO RB SEM RB COM RB SEM RB COM Experimento cana-planta aos 120 dias 5 MAIO JUNHO JULHO 5 MAIO JUNHO JULHO

36 Fontes alternativas de nutrientes para a cana-deaçúcar

37 Locais com Pesquisa na Região Sul Cana-de-açúcar + Orgânicos + Agrominerais Paranavaí/PR Paraíso do Norte/PR Astorga/PR São Luiz Gonzaga/RS Santa Rosa/RS Porto Xavier/RS Salto do Jacuí/RS Santa Maria/RS Pelotas/RS

38 Sistema de Produção Áreas: Clima, solos, adubação e calagem, zoneamento edafoclimático, recomendação de variedades, FBN, produção de mudas, manejo de pragas e doenças, bem como os diversos usos da cana-de-açúcar

39 AGRADECIMENTOS

40 Obrigado