Melhoramento genético para resistência às doenças fúngicas do sistema radicular da soja

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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 para resistência às doenças fúngicas do sistema radicular da soja Aluno: Inocencio Junior de Oliveira Orientador: Prof. Dr. Natal Antonio Vello Departamento de Genética Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: Piracicaba - São Paulo - Brasil Telefone: (0xx19) / 4125 / Fax: (0xx19)

2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA MANEJO DA DOENÇA E MEDIDAS DE CONTROLE CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO CONSIDERAÇÕES FINAIS

3 INTRODUÇÃO IMPORTÂNCIA DA SOJA SAFRA 2008/2009: MUNDO 96,3 milhões ha soja 210,6 milhões ton BRASIL Área Plantada Produção Grãos Soja 47,7 milhões ha 21,7 milhões ha 134,3 milhões ton 57,0 milhões ton Fonte: Conab Exportação ~ 7% do total brasileiro Fonte: Cepea

4 INTRODUÇÃO FATORES QUE LIMITAM A PRODUTIVIDADE

5 INTRODUÇÃO FATORES QUE LIMITAM A PRODUTIVIDADE Tombamento Septoriose, Cercosporiose Antracnose, Podridão de Fitóftora, Haste Negra da soja Míldio, Oídio, Crestamento Bacteriano, Ferrugem Asiática Nematóide do Cisto e de Galhas, Mela, Mancha olho de rã, Cancro da Haste, Podridão Vermelha das Raízes, Mofo Branco

6 INTRODUÇÃO DOENÇAS RADICULARES Podridão de carvão (Macrophomina phaseolina) Podridão parda da haste (Cadophora gregata) Podridão radicular de fitóftora (Phytophthora sojae) Tombamento de esclerócio (Sclerotium rolfsii) Murcha de esclerócio (Sclerotium rolfsii) Tombamento de rizoctonia (Rhizoctonia solani AG1) Morte em reboleira (Rhizoctonia solani AG1) Podridão vermelha das raízes PVR (Fusarium solani f.sp. glycines) Podridão radicular de roselínia (Rosellinia sp.) Podridão radicular de corinéspora (Corynespora cassiicola) Mofo branco (Sclerotinia sclerotiorum)

7 INTRODUÇÃO PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES? Perdas podem chegar a 80% Uso de cultivares resistentes é mais efetiva Afetou + 2 milhões ha perdas US$ 53 milhões Está atingindo áreas do Centro-Oeste cada vez mais (YORINORI, 2002)

8 INTRODUÇÃO PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA? Ataca a planta da pré-emergência à planta adulta Perdas estimadas em US$ 252 milhões e redução de 1,2 milhões ton (Wrather et. al., 2003) Redução na produção entre 65% e 93% comparando genótipos S e R Mais de 55 raças do patógeno já foram descritas

9 INTRODUÇÃO PORQUE SE PREOCUPAR COM PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA?

10 INTRODUÇÃO PREOCUPAÇÃO NO BRASIL EM RELAÇÃO À PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

11 INTRODUÇÃO PORQUE SE PREOCUPAR COM MOFO BRANCO? Escleródios sobrevivem até 10 anos no solo Está infectando regiões produtoras de sementes Perda 20% rendimento de grãos no Centro-Oeste em 2005/2006

12 INTRODUÇÃO PREOCUPAÇÃO COM MOFO BRANCO Área Colhida ha Área Infestada ha 55,39% GOIÁS: ÁREA PLANTADA: ha ÁREA INFESTADA: ha (45,56%)

13 DESENVOLVIMENTO DA DOENÇA

14 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES ETIOLOGIA DO PATÓGENO Fusarium solani f. sp. glycines Fungo necrotrófico Sobrevive no solo - Clamidóporos EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA Condições favoráveis: - Alta umidade relativa do ar e do solo; - Temperaturas amenas 15 20ºC sintomas nas raízes 22 24ºC parte aérea

15 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES SINTOMATOLOGIA E DANOS Danos: 20 a 80% dependendo da cultivar e do estádio da cultura; Redução na quantidade de raízes secundárias;

16 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES SINTOMATOLOGIA E DANOS Freitas et al., Ciência Rural, v. 34, n. 4, 2004

17 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA ETIOLOGIA DO PATÓGENO Phytophthora sojae (Kaufm & Gerd.) Patógeno habitante do solo Sobrevive em restos culturais por vários anos oósporos EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA Condições favoráveis: Água livre disponível Temperatura ~ 25ºC Solo com drenagem deficiente Monocultura

18 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA SINTOMATOLOGIA E DANOS

19 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA SINTOMATOLOGIA E DANOS

20 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA MOFO BRANCO ETIOLOGIA DO PATÓGENO Sclerotinia sclerotiorum Fungo necrotrófico Sobrevive no solo - escleródios EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA Condições favoráveis: Alta umidade relativa do ar e do solo Temperaturas entre 15 e 25ºC Disseminação sementes, implementos agrícolas e vento

21 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA MOFO BRANCO EPIDEMIOLOGIA DA DOENÇA

22 DESCRIÇÃO DO PATÓGENO E DA DOENÇA MOFO BRANCO SINTOMATOLOGIA E DANOS

23 MOFO BRANCO SINTOMATOLOGIA E DANOS

24 MANEJO DA DOENÇA E MEDIDAS DE CONTROLE MENEJO INTEGRADO SEMENTES SADIAS E TRATADAS DESCOMPACTAÇÃO E DRENAGEM CULTIVARES PRECOCES ESPAÇAMENTO E POPULAÇÃO ROTAÇÃO DE CULTURAS MANUTENÇÃO DA PALHADA SISTEMA DE PLANTIO CONTROLE QUÍMICO CONTROLE BIOLÓGICO RESISTÊNCIA GENÉTICA EFETIVA

25 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO Banco de Germoplasma Autógamas Soja Espécies silvestres Cultivares Locais Seleção Genitores Cultivares Melhorados GERAÇÕES F1 a F5 Pedigree Bulk Retrocruzamentos ENSAIOS REPETIDOS EM TEMPO E ESPAÇO LANÇAMENTO DE CULTIVAR Formação da População base. Hibridização Linhagem pura Seleção massal Pop. Melhorada (C1) Recombinação da fração superior População original (C0) Avaliação e Seleção Geração de Progenies

26 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES A resistência para podridão vermelha das raízes em soja tem-se mostrado parcial, pois todos os genótipos analisados até então apresentam algum sintoma da doença. FONTES DE RESISTÊNCIA À F. solani f. sp. glycines Reação Número de Acessos - Forrest; MR Moderadamente resistente 87 - Ripley; MS R S Moderadamente suscetível Resistente Suscetível Jack; - PI Fonte: Grin HERANÇA DA RESISTÊNCIA: - Poligênica (genes Rfs) com forte influência ambiental

27 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES ESTRATÉGIAS DE SELEÇÃO DE GENÓTIPOS DE SOJA PARA RESISTÊNCIA À PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES Bernardi, 2008, Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) OBJETIVO: - Avaliar progênies e cultivares de soja quanto à reação genética a podridão vermelha das raízes em condições de campo e casa de vegetação.

28 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A PVR Campo naturalmente infestado Plantas arrancadas com enxadão e lavadas sever Contar plantas mortas - incidência Inoculação com grãos de sorgo infectados

29 PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A PVR Casa de vegetação Campo

30 PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES Bernardi, 2008

31 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES MICROSATELLITE MARKERS IDENTIFY THEE ADDITIONAL QTLs FOR RESITANCE TO SOYBEAN SUDDEN DEATH SYNDROME IN ESSEX x FORREST RILs Iqbal et. al. Theor Appl Genet (2001), 102: OBJETIVO: - Identificar QTLs associados à resistência à podridão vermelha das raízes em soja em RILs oriundas do cruzamento entre Forrest X Essex.

32 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO VERMELHA DAS RAÍZES Ação gênica aditiva Resistência durável a PVR Outros autores Grupo ligação G Prabhu et al., 1999; Meksem et al., 1999; Kazi et al., 2008

33 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA RESISTÊNCIA COMPLETA OU RAÇA-ESPECÍFICA Proteção tudo ou nada desde a germinação 14 genes Rps Rps 1 (1 a, 1b, 1c, 1d,1k), Rps 2, Rps 3 (3 a, 3b, 3c), Rps 4, Rps 5, Rps 6, Rps 7, Rps 8. Raça Gene Rps suscetível 7 1a, 7 1a, 1c, 7 1a, 3a, 6, 7 1a, 1b, 1c, 1k

34 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA FONTES DE RESISTÊNCIA

35 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

36 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA Reação de cultivares de soja, desenvolvidas pela Embrapa, quanto à resistência aos patótipos 1 e 3 de Phytophthora sojae. Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, Patótipo Cultivar Reação Patótipo Cultivar Reação 17 BR-1 I 1a, 7 BRS 184 I 3 BRS 66 R BRS 185 R BRS 138 R BRS 211 R BRS 214 R BRS 215 R BRS 243 RR R BRS 246 RR I BRS 257 R BRS 260 R BRS 262 R BRS 266 R BRS Fepagro 24 R BRS Pala R R = resistente BRS Pampa RR R BRS Raiana I I = intermediária BRS Sinuelo R BRS Tebana R BRS Torena I

37 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA RESISTÊNCIA PARCIAL, GERAL OU DE CAMPO Efetiva a todos os patótipos Em raízes três tipos limitando: - penetração - colonização ou - multiplicação do patógeno. Herança poligênica

38 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

39 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA RESISTÊNCIA PARCIAL E COMPLETA DE GENÓTIPOS DE SOJA À PHYTOPHTHORA SOJAE Soares et al., Resumo V Congresso Brasileiro de Soja METODOLOGIA Resistência completa Resistência parcial

40 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA

41 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO PODRIDÃO RADICULAR DE FITÓFTORA MAPPING QTL TOLERANCE TO PHYTOPHTHORA ROOT ROT IN SOYBEAN USING MICROSATELLITE AND RAPD/SCAR DERIVED MARKERS Han et. al. Euphytica (2008), 162: OBJETIVO: 8,6% VF - Identificar QTLs na cultivar Conrad que possui ampla tolerância a muitas raças de P. sojae. 3,8% VF 10,2% VF

42 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO FONTES DE RESISTÊNCIA CULTIVARES PIs - NKS PI B - Asgrow A FC Colfax - PI Corsoy 79 - PI Vinton 81 - PI PI PI AXn HERANÇA DA RESISTÊNCIA: Poligênica

43 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA Casa de vegetação - UR elevada (>70%) Suspensão de micélio - Spray Determinação da mortalidade de plantas 2 semanas após

44 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA Drop micélio meristema apical Determinação da mortalidade de plantas 2 semanas após

45 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO Mortalidade de plantas (%) com os números em parênteses indicam o rank do genótipo sendo o 1 o mais resistente. Genótipos Spray micélio Drop micélio A (1) 31 (2) Chapman 36 (2) 36 (3) Kenwood (2) 28 (1) NKS (4) 39(4) Corsoy (5) 75 (11) BSR (6) 67 (7) Hardin (7) 78 (12) Vinton (8) 83 (14) Colfax 56 (9) 61 (5) Conrad (10) 72 (9) Dunbar 61 (11) 64 (6) Elgin (11) 72 (9) Jack 62 (13) 69 (8) Olympus 62 (13) 83 (14) Resnik 63 (15) 89 (17) Ciba (16) 81 (13) Felix 67 (17) 83 (14) Fairbault 68 (18) 95 (18) CHEN and WANG, Plant Dis. 89:

46 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO GENETIC MAPPING OF QTLS UNDERLYING PARTIAL RESISTANCE TO SCLEROTINIA SCLEROTIORUM IN SOYBEAN PI A AND PI B Guo et. al. Crop Science, v. 48, p , OBJETIVO: - Identificar QTLs associados com resistência parcial à Sclerotinia sclerotiorum em PI A e PI B de soja.

47 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO 18 marcadores SSR em 9 GL Em 4 regiões nos GL E, F, M e O ambas PIs 6 a 15,7% VF

48 CONTROLE GENÉTICO E MELHORAMENTO MOFO BRANCO No Brasil ainda se busca genótipos resistentes Não se tem bons genótipos oriundos dos cruzamentos entre PI com cultivares comerciais Cultivares que permitam maior aeração entre as plantas: - Planta ereta, < engalhamento, período curto de florescimento. BRSGO Caiapônia, Emgopa 313 e Emgopa 313 RR

49 CONSIDERAÇÕES FINAIS PARA OBTER SUCESSO NA BUSCA POR CULTIVARES RESISTENTES ÀS DOENÇAS RADICULARES É PRECISO: - Cultivares resistentes MANEJO INTEGRADO - Práticas culturais - Rotação de culturas - Seleção assistida

50 OBRIGADO!!!