Estado Atual e Tendências da Pesquisa com Pastagens da NZ Dr Alan Stewart Grasslands Innovation Ltd
Agricultura da Nova Zelândia Produção a base de pasto é responsável por 50% das exportações da NZ Setor lácteo: baseado em pastagem exportações de US$15 bi A NZ possui condições diferenciadas na agregação de valor do melhoramento de pastagens - Melhoramento convencional -Forrageiras GM
Pastagens utilizadas na Nova Zelândia para Azevém Perene (Lolium perenne) produção de leite Azevém Italiano e AnuaI (Lolium multiflorum) Trevo Branco e Vermelho (Trifolium repens, T. pratense) Alfafa (Medicago sativa) Festuca (Festuca arundinacea) Dátilo (Dactylis glomerata) Brassicas e cereais forrageiros Milho para silagem Outras; Chicória, Plantago (Cichorium intybus, Plantago lanceolata) Pastagens naturalizadas de: Kikuyu (Pennisetum clandestinum) Paspalum dilatatum
Pastagens e Forragens Pastagens são normalmente mesclas de: Azevém Perene / Trevo Branco Normalmente, espécies diferentes são utilizadas em lugares distintos da fazenda e para estações do ano diferentes. É importante adequar as espécies ao ambiente e sistema de pastagem Pastagens, Brassicas para o inverno, milho para o verão, e cereais forrageiros para o inverno Paspalum dilatatum e Kikuyu naturalizados no norte Eficiência na conversão em produto animal é muito dependente do manejo do pastejo
Zonas de Clima Homólogo A maior parte das cultivares se adaptam bem em toda esta ampla região
Melhoramento Genético de Pastagens (Mundo) Melhoramento genético de forrageiras não dispõe de recursos globalmente como as culturas de grãos Grandes empresas, como a Monsanto, não tem foco em forrageiras O melhoramento é amplamente financiado por empresas privadas na Europa, EUA e Nova Zelândia Financiamento governamental é limitado e concentrado em biotecnologia Papel do setor Público: parcerias em melhoramento com agentes privados
Melhoramento Genético de Pastagens na NZ Historicamente financiado pelo Governo Hoje em dia, principalmente financiado pela iniciativa privada Maior empresa de melhoramento de pastagens é: Grasslands Innovation Ltd, Joint venture entre: AgResearch (Instituto do Governo da Nova Zelândia) PGG Wrightson Seeds Ltd
Grasslands Innovation AgResearch Provedora de tecnologia científica (Endófitos, e tecnologia de DNA) 10 melhoristas, além do corpo técnico na NZ Parcerias com Institutos de pesquisas internacionais PGG Wrightson Seeds Ltd Maior empresa de sementes para pastagem do Hemisfério Sul 6 melhoristas de campo e seu corpo técnico na NZ, Austrália e Uruguai Produção de sementes e comercialização Estações de pesquisa na NZ, Austrália e Uruguai Orçamento de US$ 7m para P&D financiado por royalties das sementes New Zealand Australia Uruguay
Objetivo: Desenvolver e comercializar inovações genéticas para sistemas de produção animal com base em pasto Melhoramento genético é realizado sob pastejo no ambiente em que será utilizado Acesso à tecnologia através da colaboração com Institutos de Tecnologia (ex: Endófitos, GM) Busca ser o principal caminho ao mercado de sementes e tecnologia, através da parceria entre empresas e cooperativas locais Trabalho com base no compartilhamento de visões e interesses para aumentar produção, rentabilidade e performance nas fazendas Representado pela marca Animal Friendly
Parcerias internacionais em melhoramento Nova Zelândia AgResearch Plant and Food Pastoral Genomics EUA Noble Institute University of Kentucky University of Georgia Texas A & M University University of Wisconsin Australia University of Sydney University of Queensland NSW Depart Primary Industry Gramina Uruguai INIA Brazil Epagri Testes de Cultivares (VCU) Argentina Colaboração Internacional Melhoramento visando condições locais Novas tecnologias Melhoramento genético de espécies pouco utilizadas na NZ Cornichão (Lotus corniculatus) Trevo subterrâneo (Trifolium subteranean) Alfafa (Medicago sativa) Testes de cultivares localmente
Parceria de Melhoramento de Gramíneas com o INIA - Uruguai Melhoramento no centro da região URUGUAY
INIA - Uruguai Joint venture com Grasslands Innovation La Estanzuela & Tacuarembo Para regiões mais quentes que a NZ Azevém anual Festuca Azevém perene Cultivares melhoradas, espécies temperadas e subtropicais Pacotes de tecnologia com recomendação de manejo
Azevém Anual Importante forrageira anual de inverno em sistemas pastoris Melhoramento Genético para: Diversos tipos, anual, bianual, diplóide, tetraplóide Produção de inverno Resistência à ferrugem Produção de primavera Rendimento de sementes Adaptação para o Uruguai / Sul do Brasil / Argentina
Azevém Perene Pastagem importante em sistemas pastoris de regiões com clima Temperado Úmido com Verões Amenos (Nova Zelândia e similares) Melhoramento para Alta produtividade sob pastejo Qualidade e resitência à doenças (Ferrugem) Persistência Novos endófitos Rendimento de sementes Melhoramento para climas mais quentes
Estimativa do uso de sementes 6000 5000 4000 3000 Festuca Annual ryegrass Perennial ryegrass 2000 1000 0 South America Australia New Zealand
Adaptação e crescimento em condições de invernos amenos Nova Zelândia Invernos amenos Europa Invernos mais rigorosos
Festuca Gramínea importante para sistemas pastoris em regiões temperadas com verões mais quentes Objetivos do melhoramento Rendimento de forragem Folhas macias, qualidade e vigor Melhor crescimento estacional Resistência à doenças Novos Endófitos Produção de sementes FERRUGEM
Trevo Branco Importante para qualidade e fixação de Nitrogênio Melhoramento para Diferentes tipos Maior competitividade com gramíneas Resistência à pragas Doenças Heterose Vigor Híbrido Seleção assistida por marcadores Produtividade de sementes Persistência Produção de biomassa GM Taninos condensados
Mais Trevo melhora a performance animal The effect of increased clover in pasture on Animal Production 250 200 O efeito do aumento da pastagem de trevo na produção animal 150 100 50 0 0 10 20 30 % white clover % Trevo Branco
Evolução do Rendimento de Trevo Branco sob pastejo na NZ 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 Huia Kopu Sustain Tribute Kopu II 1953 2001
Avanço Genético Histórico Melhoramento tradicional estudos mostram ganhos genéticos em azevém e trevo, 5-10% por década Geralmente menos do que os cultivos anuais Por que é menos? Pastagens sao perenes e frequentemente consórcios complexos Rendimentos estacionais e totais (harvest index) Múltiplos aspectos a considerar Efeito de endófitos Pouco investimetno Com estas taxas podemos esperar em torno de 5-10% de ganho de produção para a próxima década Podemos aumentar estas taxas de melhoramento?
Melhoramento Genético Espectro de Tecnologias, Caixa de Ferramentas dos Melhoristas Convencional Várias técnicas convencionais estão disponíveis: seleção, hibridização, mutações, poliploidia, híbridos interespecíficos e inter generos, cruzamentos, (lista bastante longa) Biotecnologia Seleção assistida por marcadores moleculares Tecnologia de GM altamente regulada Pastagens GM têm futuro!!
Objetivos do melhoramento genético de pastagens Rendimento anual e estacional Persistência Agentes Bióticos insetos, doenças, fungos endófitos Agentes Abióticos seca, calor, fatores de solo Qualidade da pastagem, digestibilidade, tanino, frutano, fibra, lipídeos Produção de sementes Questões ambientais Lixiviação de N, metano, óxido nitroso, CO 2 Manejo facilitado resistência a herbicidas, controle de invasoras Qualidade da carne e do leite ex: a pastagem pode melhorar a qualidade do leite e da carne?
Biotecnologia Forte pesquisa básica em Biotecnologia na Nova Zelândia Mapas molelulares, cromossômicos e de ligação bem desenvolvidos para a maioria das espécies Pesquisa importante em marcadores genômicos SSR e SNP Maior entendimento das interações de germoplasmas Abertura de novas oportunidades para grupos heteróticos e híbridos interespecíficos Pequena influência na geração de novos cultivares até agora Importante pesquisa básica em GM Cresce o desenvolvimento de novas ferramentas em biotecnologia Difícil aplicação Alianças com provedores de Biotecnologia: AgResearch, Pastoral Genomics, Gramina
Marcadores Moleculares para Acelerar Ganhos Uso de marcadores genéticos deverá acelerar os ganhos! Em alguns grãos, os ganhos foram obtidos através do uso de tecnologia de marcadores genéticos Potencial ganho de 1-2% por ano Pesquisa em marcadores em pastagens está apenas começando na NZ e pode levar anos Normalmente são tecnologias caras e requerem um investimento significante Progresso irá depender do nível de investimento Desafio para obter resultados, mas estamos investindo!
Seleção Assistida por Marcadores Moleculares em Trevo Branco Impact of MAS on Plant Performance (Seed Yield) 80% % Increase in Performance 60% 40% 20% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 Breeding Pool Teste de DNA funcionou em 8 populações Variação de 38% no rendimento médio de sementes Agora incorporando ao melhoramento
Objetivos de GM na NZ e Austrália (apliccável na América do Sul) Redução de lignina Aumento de açucares Tanino Tolerância à seca Aumento de produtividade Aumento de Lipídeos Resistência à virus
Taninos GM em Trevo Branco Coloração por DMACA de cultivares detrevo branco GM expressando Taninos condensados: Redução de Timpanismo Aumento da utilização de proteína Aumento da performance animal Redução na emissão de gases de efeito estufa Será muito importante em Alfafa
A Aliança Gramina Aumento do Conteúdo de Frutanos Azevém, visa: Aumento da concentração de EM e eficiência no uso de Nitrogênio Aumento da ingestão de Matéria Seca Aumento de sólidos do leite em 0,75/vaca/dia Diminuição do teor de Lignina Festuca, visa: Aumentar a digestibilidade e conversão para Energia Metabolizável (EM) Aumentar a eficiência da taxa de conversão da pastagem Diminuição do Teor de Lignina Gramíneas C4 (Brachiaria e Paspalum) Teor de lignina reduzido, Composição da Lignina alterada Aumento da digestibilidade de gramíneas C4 em 5 a 10%
Testes de Campo da Gramina - 2009 Hamilton, Australia
Tecnologia de fungo Endófito Lolium perenne e Festuca frequentemente contém fungo endofítico no Uruguai e Brasil Endófitos produzem substâncias que geram resistência à insetos, mas algumas substâncias podem causar sérios problemas de saúde aos animais Com a introdução de endófitos seguros, é possível ter resistência à insetos e, ao mesmo tempo produção animal segura Endófito é veiculado pela semente e as plantas não apresentam sintomas
Endófitos Hifas do Fungo desenvolvem-se entre as células, mas não infectam as células
Cepas de endófitos em laboratório
Aumento da resistência a insetos Endófito Seguro Sem Endófito Tecnologia Desruptiva de pastagem em Azevém Perene e Festuca
Efeito de Endófitos seguros no crescimento animal Azevém com endófito natural tóxico 44 g/dia Azevém com AR37 endófito 129 g/ dia Azevém sem endófito 131 g/dia Muitas vezes, a produção animal com endófitos seguros pode ser 3 vezes maior do que utilizando natural tóxico (em Festuca e Azevém Perene)
Novos Endófitos Seguros AR1 e AR37 em Azevém MaxQ e MaxP em festuca 70 60 AR1 uptake in New Zealand 50 40 30 20 10 0 2001 2002 2003 2004 2005
Desenvolvimento de Gramíneas Tropicais para Austrália e América do Sul Espécies Chloris gayana Digitaria eriantha Urochloa mosambicensis Panicum coloratum Paspalum notatum Paspalaum dilatatum Paspalum guenoarum Paspalum atratum Paspalum nicorae Setaria anceps Nome comum Capim-de-Rhodes Digitária Capim Urocloa Panicum coloratum Pensacola Paspalum dilatatum Capim ramirez Capim Pojuca Paspalum nicorae Capim Setaria Seleção para produção de sementes e multiplicação para avaliação em pastejo
Brássicas Forrageiras Permitem pastejo quando a produtividade de gramíneas é baixa Produção antes da necessidade e utilizada no inverno ou seca Pastejadas uma vez, ou várias vezes Altíssima qualidade e produtividade Também permite renovação de pastagens mais econômicas Kale, Nabo Forrageiro, Colza Alguns tipos tolerantes a herbicidas
Nabo forrageiro (Brassica napus) pastoreado em período seco Turnips também podem ser utilizados em períodos de seca (Brassica campetris)
Kale (Brassica oleracea) pastoreio no inverno
Turnip Kale
Conclusão Grasslands Innovation Maior empresa de melhoramento de pastagem no Hemisfério Sul Joint venture entre AgResearch e PGG Wrightson Seeds Melhoramento na NZ, Austrália, América do Sul, EUA, Europa Coordenação globoal, mas com foco regional Melhoramento para forrageiras sob pastejo Ampla gama de gramíneas forrageiras e trevos Clima temperado e subtropical Tecnologia de novos endófitos (Novel endophyte) Investindo em um futuro Biotecnológico para pastagens
Conclusão Melhoramento convencional Aumento de 5-10% de produtividade por década Tecnologia de Endófito Potencial de substituir os endófitos tóxicos em Festuca e Lolium para promover ganhos em resistência a insetos e performance animal Marcadores Moleculares Marcadores genéticos devem aumentar os ganhos em melhoramento pelos próximos 10 anos Modificação Genética Programa de GM em andamento com açúcares, fibras, tanino, seca Forrageiras tem boas possibilidade de usufruir dos benfícios de GM, em seu desenvolvimento nos próximos 10-15 anos Brássicas Nabo Forrageiro, Kale, Turnips Para alimentação de qualidade e renovação econômica de pastagens Gramíneas e leguminosas tropicais
Bred for Grazing Obrigado!