Melhoramento Genético do Milho

Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Melhoramento Genético do Milho Otávio Luiz Gomes Carneiro Doutorando do Programa de Pós-graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

A genética e sua importância

A genética e sua importância Consequências do crescimento populacional: a)problemas de saúde; b)demanda crescente por alimentos; c) consumo de água, produção de lixo,...; d)competição de mercado de trabalho;

A genética e sua importância Consumo de alimento esperado, por dia, no ano de 2025 800 g/pessoa/dia 6.400.000 t... 1 2 3 4 320.000 Oiapoque (AP) 6400 km Chuí (RS)

A genética e sua importância Tecnologias para produzir alimentos na quantidade e qualidade necessárias Melhoramento Genético de Plantas e Animais!!

A genética e sua importância Evolução da área e produção de milho. Fonte: CEPEA, 2016.

Importância econômica do Milho Produção de grãos por cultura. Fonte: CONAB, 2015.

Importância econômica do Milho Outros usos 4,5% Perdas 2% Sementes 0,5% Exportação 29% Outro 36% Aves de corte 27% Consumo industrial 8% Suinocultura 14% Aves de postura 4% Principais destinos do milho. Consumo humano 2% Fonte: Abimilho (2016) elaborado pelo autor Outros animais 4% Bovinocultura 5%

Origem e evolução do milho Centro de origem

Origem e evolução do milho Milho descendente Teosinte - Gramínea com muitos perfilhos; - Várias espigas sem sabugo. Milho Zea mays L spp. mays; Teosinte Zea mays. Estudos de hibridação: -facilidade no cruzamento; -híbridos férteis; -mesmo número de cromossomos. Espécies taxonomicamente relacionadas

Origem e evolução do milho Maias e Astecas seleção: - espigas mais fáceis de serem colhidas e armazenadas; - plantas mais vigorosas, produtivas e de melhor qualidade. Início da domesticação.

Sistema reprodutivo do Milho Espécie ALÓGAMA Monoicia; Protandria.

Sistema reprodutivo do Milho Troca de alelos entre indivíduos; Indivíduos da população têm vários locos em heterozigose permanência de alelos recessivos deletérios e/ou letais na população. Depressão por endogamia acentuada devido a heterozigose e ELEVADA CARGA GENÉTICA.

Sistema reprodutivo do Milho Geração BB Bb bb F1 0,000 1,000 0,000 F2 0,2500 0,500 0,2500 F3 0,3750 0,250 0,3750 F4 0,4380 0,1250 0,4380 F5 0,4687 0,0625 0,4687............ F 0,5000 0,000 0,5000

Sistema reprodutivo do Milho DEPRESSÃO POR ENDOGAMIA perda do vigor devido ao cruzamento entre indivíduos aparentados S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7

Sistema reprodutivo do Milho HETEROSE restauração do vigor cruzamento entre indivíduos endogâmicos Híbrido Linhagem A Linhagem B

História do Melhoramento Mundial

Melhoramento Genético - Objetivos DOIS OBJETIVOS PRINCIPAIS: -Variedades de polinização aberta muito importante no passado, mas pouco utilizadas atualmente -Híbridos quase totalidade sementes comercializadas e plantadas atualmente

Melhoramento Genético - Híbridos Principais etapas: 1. Obtenção de linhagens endogâmicas; 2. Obtenção de híbridos.

Melhoramento Genético - Híbridos 1) Obtenção de linhagens endogâmicas por meio de autofecundações sucessivas (endogamia). População inicial Autofecundações sucessivas (6 a 8 gerações) n linhagens homozigóticas

Melhoramento Genético - Híbridos 1) Obtenção de linhagens endogâmicas por meio de autofecundações sucessivas (endogamia). Geração Freq. Locos em homozigose S1 50,00% S2 75,00% S3 87,50%...... S6 98,44% S7 99,22%

Melhoramento Genético - Híbridos 2) Obtenção de híbridos. - Cruzamento entre as linhagens; - Restaurar condição heterozigótica da espécie; - Explorar a HETEROSE;

Melhoramento Genético - Híbridos Exemplo: Duas linhagens homozigóticas L1 e L2 L1 AAbbCCDDeeff L2 aabbccddeeff L1 x L1: AAbbCCDDeeff = L1 L2 x L2: aabbccddeeff = L2 Híbrido: L1 x L2 AaBbCcDDeeFf

Melhoramento Genético - Híbridos Tipos de Híbridos Lin A Lin B Lin A Lin B Lin A Lin B Lin C Lin D HS Lin C HS HS

Fonte: Carvalho et al., 2003. Melhoramento Genético - Híbridos Tipos de Híbridos

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 1º Passo: Obtenção das populações base / fontes - Populações são alocadas em Grupos Heteróticos distintos; - Grupos Heteróticos: - Cruzamentos dentro do mesmo grupo baixa heterose; - Cruzamentos entre grupos alta heterose. - Grupos Heteróticos são formados por meio de cruzamentos dialélicos.

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 1º Passo: Obtenção das populações base/fontes

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens. Autofecundações sucessivas

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens. Proteger a espiga imatura com saco plástico para evitar a contaminação com pólen indesejado.

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens.

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens. Os pendões são cobertos para coleta de pólen A cobertura deve ser realizada no dia anterior à realização da polinização

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens. Após a coleta do pólen, faz-se a polinização sobre o estigma receptivo

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 2º Passo: Obtenção de linhagens. Após a polinização a espiga fica protegida até a colheita.

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 3º Passo: Seleção de linhagens. - Método genealógico; - Durante autofecundações - seleção para caracteres de alta herdabilidade; - descarte de genótipos com alta depressão por endogamia. - 7ª ou 8ª geração: seleção para caracteres de baixa herdabilidade (produção de grãos).

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 3º Passo: Seleção de linhagens. PROBLEMAS pequeno número de linhagens grande quantidade de cruzamentos possíveis; Ex: 100 linhagens HS = 10.000; HT = 495.000; HD = 24.502.500. correlação entre a linhagem e o híbrido é baixa para caracteres de baixa herdabilidade.

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 3º Passo: Seleção de linhagens. Testcrosses - Linhagens de um grupo heterótico são cruzadas com material de outro grupo heterótico; - Testcrosses com performances superiores são selecionados. Linhagens com maiores frequências de alelos favoráveis

Etapas de um Programa de Melhoramento Genético de Milho 4º Passo: Obtenção dos Híbridos. - Linhagens selecionadas cruzamentos dialélicos - Híbridos Simples - Número grande de linhagens - são obtidos e avaliados todos os HS possíveis predições dos HT e HD - Apenas os HT e HD mais promissores são obtidos e avaliados

Melhoramento Genético Seleção Recorrente - Híbridos processo estático: genótipo superior da população, não consigo selecionar outro superior a ele. - Seleção Recorrente: método cíclico que permite obter, a cada ciclo, genótipos superiores aos obtidos no ciclo anterior.

Melhoramento Genético Seleção Recorrente

Melhoramento Genético Seleção Recorrente C 0 C 1 C 2 C n

Biotecnologia Biotecnologia como ferramenta para o Melhoramento: - Transferência de genes interespecíficos (transgenia)

Brasil: regulamentada pela CTNBio Milhos transgênicos liberados: Resistente / Tolerante: Aplicações da Transgenia -Glifosato; -Glufosinato de Amônio; -Lagartas (Lepidoptera); -Combinações entre estes.

Aplicações da Transgenia SAFRA 2013/2014: 467 cultivares de milho - 253 transgênicos (54%); - 214 convencionais (46%). Cultivares Convencionais Cultivares Transgênicos Fonte: EMBRAPA, 2013. - 44,7% HS; - 18,6% HT; - 19,5% HD; - 17,2% Variedades. - 81,8% HS; - 17,4% HT; - 0,8% HD; - 0,0% Variedades.

Fonte: EMBRAPA, 2014. Aplicações da Transgenia SAFRA 2014/2015: 478 cultivares de milho - 292 transgênicos (61%); - 186 convencionais (39%). 292 Cultivares Transgênicos: - 167 resist. Lepidoptera; - 4 resist. Lepidoptera + toler. Glifosato; - 20 toler. Glifosato; - 101 resist. Lepidoptera + toler. Glifosato e/ou Glufosinato de Amônio.

OBRIGADO Otávio Luiz Gomes Carneiro otaviogc@usp.br