TÄpicos a serem abordados ProduÇÉo de trigo no Brasil Programa de melhoramento ResistÑncia completa e parcial Ferrugem do trigo Brusone do trigo ConsideraÇÖes finais
DESAFIO: Aumentar o rendimento das culturas de cereais 10,0 População Mundial 2,5 biliões 6,0 bilhões 9,0 bilhões 8,0 Milho 6,0 4,0 2,0 Arroz Trigo 0,0 Ano
Principais fontes de calorias no mundo (2005-2007) Trigo Milho Arroz Outros
Demanda Deficit Fig. 1. ProduÇÉo e consumo de trigo no Brasil. Estimativa de consumo de trigo no BR 2015 13 milhöes toneladas
Evolução do rendimento de trigo no Brasil Rendimento do trigo no Brasil em 2010 2.773 Kg/ha
Dano potencial das doenças da cultura do trigo Doenças foliares - Ferrugem 80% - Manchas foliares 38-80% - Oídio 62% Doenças Espiga -Giberela 20% -Brusone 40-60% Podridões de raízes 20% Viroses - VNAC 25-50% - Mosaico 32-85% Adaptado de Forcelini, 2005
Resistência a habilidade da planta em suprimir, retardar ou prevenir a entrada ou a subseqüente atividade do patógeno (crescimento e desenvolvimento) em seus tecidos. Parlevliet, 1997 Resistência Durável é aquela que se mantém efetiva em dada cultivar que é amplamente cultivada por longo tempo em ambiente favorável à doença. Johnson, 1988
Melhoramento de Plantas ao Longo dos Tempos o melhoramento genático praticado pelo homem iniciou-se simultaneamente à fase de domesticaçéo das plantas, hâ cerca de 9.000 anos; hâ pouco mais de 100 anos começaram-se a entender os detalhes da polinizaçéo e fertilizaçéo em plantas; no começo do sáculo XX á que a ciñncia deu-se conta da existñncia e importäncia dos trabalhos de Mendel.
Atividades na Embrapa Trigo - Cerca de 4.000 cruzamentos por ano - 80% de eficiência nos cruzamentos - Desde 1974, mais de 120 cultivares de trigo já foram disponibilizadas
Fig. 2. Estrutura de estômato de folha planta cítrica resistente e suscetível ao cancro cítrico causado por Xanthomonas axonopodis pv. citri.
Fig. 3. Estrutura de defesa celular: bainha
Fig. 4. Diagrama mostrando as respostas no metabolismo das plantas após o contato com o patógeno
Tipos de resistência ResistÑncia Vertical (Van der Plank, 1963) Completa (Parlevliet, 1975) RaÇa - especãfica Qualitativa Hipersensitiva NÉo-durâvel Pläntula X ResistÑncia Horizontal (Van der Plank, 1963) Parcial (Parlevliet, 1975) NÉo-raÇa especãfica Quantitativa ResistÑncia Geral (Caldwell, 1968) NÉo-hipersensitiva prá-haustorial Ferrugem lenta (Caldwell, 1968) Durâvel (Johnson, 1988) ResistÑncia de Planta Adulta
esistência horizontal, parcial ou quantitativa Resistência vertical, completa ou qualitativa Res. Susc. Susc. Res.
A A- Resistência completa ou vertical 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B B -Resistência parcial ou horizontal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Notas de Escala Fig. 5. Distribuição fenotípica de uma população de 100 plantas originadas de um cruzamento realizado entre pais contrastantes.
Reação de hipersensibilidade = Resistência completa
Teoria gene-a-gene de Flor, 1942: Para cada gene que condiciona resistência no hospedeiro existe um gene complementar no patógeno que condiciona virulência Fenótipo Genótipo Raça 1 Avirulenta AA Patógeno Raça 2 Virulenta aa Hospedeiro 1 Resistente RR Planta Hospedeiro 2 Suscetível rr
Caracterãsticas dos dois tipos de resistñncia ResistÑncia vertical, completa ou qualitativa á frequentemente instâvel e o surgimento de uma nova raça do patägeno geralmente rompe esse tipo de resistñncia. ExceÇÖes: Em cevada, o gene Rpg1 permaneceu efetivo por mais de 50 anos contra a ferrugem do colmo nos EUA e Canadâ. Em 1989, a resistñncia foi quebrada com surgimento da raça QCC; Os genes Nx e NB ainda séo efetivos contra o vãrus X da batata desde 1955. O que existe á a ocorrñncia de variantes virulentos do vãrus em baixa freqåñncia. ResistÑncia horizontal, parcial ou quantitativa á derivada de muitos genes com efeito aditivo promovendo resistñncia mais estâvel (ou durâvel) contra doenças.
O Triplo Sacrifãcio Festival da Robigâlia- 25 de Abril Deuses Robigo (feminino) e Robigus (masculino) Sacrifãcio de animais coloraçéo vermelha Hâ mais de 3.000 anos
Ferrugens da cultura do trigo Ferrugem da folha Puccinia triticina = P. recondita f.sp. tritici Ferrugem do colmo Puccinia graminis f.sp.tritici Ferrugem amarela Puccinia striiformis
Ferrugem da folha A doença + comum (desde 1 as folhas) BR plantas voluntârias ReaÇÉo diferencial de cultivares (raças e quebra) CondiÇÖes 20 çc; + de 6 h molhamento 1 esporo/3000/dia/60.000 em 20 dias (16-22 çc) Controle Cultivares resistentes Controle quãmico (parte aárea)
Sintomas e esporos no ciclo da ferrugem da folha Ocorrência Rara Urédias Télia Uredósporo Teliósporo
Análise da patogenicidade: Caracterização de raças R=Resistente S=Suscetível Patógeno Raça A? Raça B? Raça C? Raça D? Raça E? Trigo 1 (Lr 1) S R R R R Planta Trigo 2 (Lr2) R S R R R Trigo 3 (Lr3) R R S R R Trigo 4 (Lr4) R R R S R Trigo 5 (Lr5) R R R R S Virulência Lr1 Lr2 Lr3 Lr4 Lr5
Levantamento de raças - 2006 I I i i i L E V A N T A M E N T O 2 0 0 6 - D A D O S P A R C A S R a ç a B C ó d g o P r t N º a m o s t r a s F r e q u ê n c a ( % ) O c o r r ê n c a B55 MFT MT 53 46,90 PR, SC, RS, MDT MR SP, MS B 5 7 M D K M R 22 19,47 PR, SC, RS, SP, MS B50 SPJ RS 20 17,70 PR, SC, RS B56 MFP CT 6 5,31 RS, SC B48 MHT RT 4 3,54 RS, PR MHT MT MFK-MT B34 MCT MS 4 3,54 RS, SC MCK RS MCJ MS MCK MS B51 MFT CT 3 2,65 RS B43 TDJ MR 1 0,88 SC T o t a l d e i s o l a d o s 1 1 3 1 0 0
FREQÜÊNCIA DE RAÇAS (%)
Segregação para Resistência Parcial 1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc. 1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc. 1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc.
SUSCETÍVEL SEGREGANTE RESISTENTE
SUSCETÍVEL SEGREGANTE RESISTENTE
Seleção para resistência à ferrugem no CIMMYT - México - Ferrugem da folha - Ferrugem do colmo - Ferrugem amarela
Campos experimentais com inoculação artificial
Desenvolvimento da doença Severidade (%) Dias após inoculação em faixas disseminadoras de inóculo
Genes de resistñncia parcial identificados Efeito PleiotrÄpico
Tabela 1. Marcadores moleculares para resistência parcial. Gene Marcador Referência
Reação à ferrugem da folha no campo (Hot spot, Obregon, México, 2010)
Brusone do trigo: Um desafio para o Brasil desde 1985
corrência de brusone do trigo em 2009
Sintomas de Brusone do Trigo Espigas Ráquis Grãos danificados
Ocorrência de brusone do trigo no Brasil
Variabilidade de Magnaporthe oryzae do trigo
Caaracterãsticas dos isolados de Magnaporthe oryzae Ano e local de obtençéo dos isolados do trigo Goiänia Brasãlia Buriti s Cristalina Unaã IndianÄpolis Coromandel 2005-27 2006 37 2007 34 2008 56 Londrina Palotina Cascavel SÉo Borja Uberaba Perdizes Némero total de isolados: 169 Trigo - 142 Arroz - 26 Azevám - 1
Isolado Py 36.1 Cv. BRS 229 Cv. Anahuac 75
noculações plântulas 1 - BR-18 2 - MGS-Brilhante 3 - BRS Buriti 4 - BRS 229 5 - BRS 220 6 - BR 24 7 - Anahuac 75 Suscetãvel 8 Cevada Cv. Pleasante 9 Arroz Cv. Marateli NÉo - Hospedeiro
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Resistente Suscetível
Grupos de virulência de acordo com a reação em plântulas de trigo, arroz e cevada. Grupos de Virulência BR-18 BRS-Buriti Anahuac 75 BR-24 BRS-220 BRS-229 MGS-Brilhante Rice Cv. Maratelli Barley Cv. Pleasant N 0 Isolados % Isolados Mais Agressivo Menos Agressivo A 1 1 1 1 1 1 1 0 1 45 60.0 B 1 1 1 1 1 0 1 0 1 2 2.7 C 1 0 1 1 1 1 1 0 1 8 10.7 D 1 0 1 1 1 0 1 0 1 16 21.3 E 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1.3 F 0 0 1 0 0 0 0 0 1 3 4.0 Total 75 100 0 - Resistência 1- Suscetibilidade A-F - Grupos de virulência
Local versus grupos de virulência dos isolados de Magnaporthe oryzae do trigo avaliados. A A, C, D A, B, C, D A, D A, C, D, F Cristalina Goiânia Brasília Buritis Unaí C, D A, D D A, C, D E F Londrina Palotina Cascavel Coromandel Perdizes Uberaba A São Borja 75 Isolados avaliados
Fig. 6. Distribuição dos grupos de virulência de Magnaporthe oryzae do trigo de acordo com a região tritícola onde os isolados foram obtidos. Brasil Central Triângulo Mineiro Sul do Brasil
Local versus padréo molecular dos isolados de Magnaporthe oryzae do trigo avaliados. 8 7, 9 1, 2, 3, 4, 5, 6 17, 18, 19 Cristalina, 7, 8, 10, 11, 14, 21, 22, 23, 4,25, 26, 27, 28, 33, 34, 36, 37 2 Goiänia Brasãlia Unaã Buritis 6, 16 10, 11, 12, 13, 15 15 8, 29, 30, 31, 32 38 IndianÄpolis Londrina Coromandel Uberaba Perdizes 20 23 Palotina Cascavel SÉo Borja 137 isolados foram avaliados adröes moleculares observados em dois locais 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 15, 23
Relação entre padrão molecular e grupos de virulência. B F = Grupos de virulåncia 38 = PadrÇes moleculares A C 24 29 30 21 31 6 2 1 8 7 13 19 22 33 5 17 3 10 34 14 18 25 9 12 15 26 11 20 35 32 16 28 37 36 D E F 23 38
Hot spots Brasília, DF Dourados, MS Londrina, PR
ConsideraÇÖes finais SÉo poucos os exemplos de durabilidade da resistñncia completa; Quebra de resistñncia á um evento comum; ë muito importante conhecer a variabilidade do agente causal da doença que se estâ procurando obter resistñncia; AvaliaÇÖes da reaçéo das plantas em hot spots á fundamental; Melhoramento Assistido por Marcadores á uma alternativa. No entanto, a presença de 3 genomas no trigo aumenta as dificuldades.