melhoramento da batata para os trópicos do brasil · milho 872,1 177,4 arroz 719,7 163,2 trigo...

Prof. César A. Brasil P. Pinto

Melhoramento da batata

para os trópicos do Brasil

Culturas Produção(Mt) Área(Mha)

Milho 872,1 177,4

Arroz 719,7 163,2

Trigo 670,9 215,5

Batata 364,8 19,2

Soja 241,8 105,0

Fonte: FAO, 2014

IMPORTÂNCIA NO MUNDO

Países Produção (milhões t)

Área (mil ha)

Produtividade(t/ha)

1. China 85,92 5.431,7 15,8

2. Índia 45,00 1.900,0 23,7

3. Rússia 29,5 2.197,2 13,4

4. Ukrânia 23,3 1.444,1 16,1

5. USA 19,16 458,4 41,8 (3)

6. Germany 10,66 238,30 44,7 (2)

9. Holanda 6,76 149,8 45,1 (1)

10. França 6,34 154,22 41,1 (4)

13. Canadá 4,59 148,0 31,0 (5)

18. Brasil 3,73 135,9 27,4 (10)

MAIORES PRODUTORES MUNDIAIS

Fonte: FAO, 2014

A Bataticultura Brasileira

Fonte: IBGE, 2013

ESTADOS Produção

( Mil t)

(Mil ha)

Produtividade

(t/ha)

Minas Gerais 1.278,37 40,85 31,30

Paraná 764,66 27,74 27,66

São Paulo 567,78 21,40 26,53

Rio Grande do Sul 357,64 19,00 18,82

Bahia 197,82 5,04 39,25

Santa Catarina 115,49 5,16 22,36

Brasil (total) 3.452,98 123,35 27,70

Taxonomia

• Família Solanacea. Gênero Solanum. Seção Petota. 18 subseções

• Huaman and Spooner (2002) listam 197 espécies que produzem

tubérculos

ORIGEM DA

BATATA S. sparsipilum

S. goniocalix

S. stenotomum

S. megistacrolobum

S. phureja (2x)

S. ajanhuiri (2x)

S. acaule (4x)

S. tuberosum

ssp. andigena

S. tuberosum

ssp. tuberosum

(4x) S. juzepczuki

S. curtilobum

S. chaucha (3x)

As espécies selvagens de Solanum produtoras de tubérculos

são produtos da seleção natural

Material de Solanum em coleções

2/3 de espécies produtoras de

tubérculos

1/3 de variedades cultivadas

(landraces)

Distribuída desde o sudoeste dos Estados Unidos

(38ºN) até a Argentina e Chile (41ºS)

Origem e Domesticação da Batata Moderna

Evolução da batata moderna

Solanum tuberosum

subsp. tuberosum

• Batata cultivada (2n=4x=48)

• Adaptada a dias longos

• Base genética estreita

• Poucas introduções da subsp.

andigena da América do Sul a

partir de 1570

• Suscetível a pragas e doenças

Cariótipo Humano

2n=2x=46

Cariótipo Solanum tuberosum L.

2n=4x=48

Autotetraplóide

• Nº básico de cromossomos x = 12

• Ploidia: 2n = 2x (diplóide) até 2n = 6x (hexaplóide)

Um pouco de citogenética

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12

• Podem ser realizados vários tipos de cruzamentos entre diferentes

ploidias. Ex: 4x – 2x 4x; 2x – 2x 4x, etc.

DE QUE MODO?

Um pouco de citogenética

Fusos paralelos durante a meiose forma

gametas não-reduzidos

Normal

paralelo

Pólen normal, 1x

Pólen grande, 2x

Reconhecimento de pólen não-reduzido

Cruzamentos interespecíficos para

aproveitamento de genomas exóticos

• Para Solanum: relação 2 EBN ♀ : 1 EBN ♂

• Endosperm balance number (EBN)

Espécie Ploidia (2n) EBN

S. commersonii 24 1

S. chacoense 24 2

S. fendleri 48 2

S. tuberosum 48 4

S. acaule 48 4

S. demissum 72 4

• Normalmente endosperma: relação 2 genomas ♀ : 1 genoma ♂

S. commersonii (2x=24) 1 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN

Não cruza

Alguns cruzamentos:

Duplicação cromossômica

S. commersonii (4x=48) 2 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN

Cruzamento possível

3x=36; 2 EBN

S. tuberosum (4x=48) 4 EBN x S. fendleri (4x=48) 2 EBN

Não cruza

Alguns cruzamentos:

Duplicação cromossômica

S. tuberosum (4x=24) 4 EBN x S. fendleri (8x=96) 4 EBN

6x=72; 4 EBN

S. tuberosum (4x=48) 4 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN

Não cruza

Alguns cruzamentos:

Como obter o dihaploide?

Dihaploide

S. tuberosum (2x=24) 2 EBN x S. chacoense (2x=24) 2 EBN

2x=24; 2 EBN

Indução do

dihaploide

Indução de dihaploides em batata por meio de

indutores

Fertilização normal

S. tuberosum

Cruzamento: 4x(♀) – 2x(♂) híbrido interesp.

Gametas

Cruzamento: 2x(♀) – 2x(♂)

Gametas

Poliploidização sexual unilateral ou bilateral

• Herança Tetrassômica:

AAAA – quadriplex

AAAa – triplex

AAaa – duplex

Aaaa – simplex

aaaa – nuliplex

• Com alelismo múltiplo :

A1A1A1A1 – monoalélico

A1A1A1A2 ou A1A1A2A2 – bialélico

A1A1A2A3 – trialélico

A1A2A3A4 – tetralélico

A cultura da batata

Segmentação do mercado de batata no Brasil

in natura

Pré-fritas

congeladas

Cultivares

Atlantic

pré-frita

Ágata

mesa ou

mercado in natura

Principais

Cultivares

Holandesas

Americana

Melhoramento da batata

nos trópicos

Caracterização do ambiente tropical e temperado

Característica Temperado Tropical

Variação climática anual Relativamente estável Variável, não-previsível

Variação pluviométrica

Relativamente uniforme Variável, não previsível

Chuvas entre locais Relativamente uniforme Variável, não-previsível

Fotoperíodo Dias longos Dias curtos

Temperatura noturna Frescas Mais quentes

Condições de solo Geralmente favoráveis Frequentemente

adversas

Período de semeadura Restrito (poucos dias) Amplo (vários meses)

Período vegetativo Bem definido Variável amplo

Dificuldade de

germinação

Solos frios e fungos Insetos de solo

Paterniani, 1999

Fotoperíodo

Clima Temperado: >16 h luz

Clima Tropical: 12 – 14 h

Principais fatores que afetam o cultivo

da batata nos trópicos

Condições ideais

• > Nº dias com temperatura entre 18 e 230C

• Mínimo de horas do dia com temperaturas > de 25º C.

• Noites frias – Importância?

Temperatura

• Cada elevação de 5º C na temperatura da folha

provoca redução de 25% na taxa de fotossíntese

• Elevação de 10º C na temperatura pode dobrar

a taxa de respiração

Principais fatores que afetam o cultivo

da batata nos trópicos

Temperatura

Temperaturas elevadas

Desordens fisiológicas:

Partição de matéria seca para os tubérculos

Mancha chocolate

Rachadura

Coração ôco

Embonecamento

Coração negro

Safras em MG:

Plantio das Águas: 45 % Produção

- Agosto/Setembro: com irrigação

- Outubro/Novembro: Sem irrigação

- Maiores altitudes

Plantio das Secas: 30 % Produção

- Janeiro/Março

- Maiores altitudes

Plantio de Inverno: 25 % Produção

- Março/Julho

- Mais mecanizado

- Baixa altitude

Outros fatores que afetam o cultivo da batata

nos trópicos

Pinta preta (Alternaria solani)

Murcha bacteriana (Ralstonia solanacearum)

Podridão mole, canela preta (Pectobacterium spp.)

Mancha de verticilium (Verticillium)

Viroses (PVY, PLRV, PVX, etc.)

Pulgões (vetor de viroses)

Doenças e Pragas

Cultivo ano todo Maior pressão de patógenos e pragas

Condições do solo

Solos mais pobres Adubações mais pesadas

Período vegetativo

Clima temperado: > 120 dias

Clima tropical: 90 - 110 dias

Outros fatores que afetam o cultivo da batata

nos trópicos

Controle de doenças e pragas + adubação: > custo de produção

MELHORAMENTO DA BATATA

PARA CONDIÇÕES TROPICAIS

Brasil: Poucas instituições trabalhando com melhoramento

Insuficiente na produção de novas cultivares

Resulta em importação de cultivares

PROGRAMA UFLA

Tolerância ao calor

Adaptação ao fotoperíodo curto

Resistência às principais doenças

Principais

objetivos:

O Programa de Melhoramento na UFLA

Introdução e avaliação de clones do CIP: LT-7, LT-8, LT-9 e

DTO-28

10-15 15-20 20-25 > 25

Temperaturas (ºC)

Safra de Inverno Safra das Águas

Distribuição percentual das horas com temperaturas variando

de 10º C a > 25º C nas safras de inverno e da águas. Lavras,

1994/1995

Aumento de 17 vezes na incidência de embonecamento e de

3,7 vezes na incidência de rachaduras nos tubérculos

Redução de 25,5% na produção atraso na tuberização e

redução do período de enchimento dos tubérculos

Redução da partição de fotoassimilados para os tubérculos

Menor teor de matéria seca nos tubérculos

Clones tolerantes ao calor (CIP) x Clones brasileiros. Menezes (1999).

Avaliação nas safras de inverno e das águas em três localidades de

Minas Gerais

Clone LT-7 alta CGC para:

Produtividade de tubérculos

Peso específico

Incidência de desordens fisiológicas

46% produção de tubérculos e 22,4% teor de matéria seca dos

tubérculos.

8 vezes na incidência de desordens fisiológicas.

51 clones foram selecionados e avaliados em 9 ambientes

diferentes (locais e safras) no Sul de MG. (Lambert, 2004)

Seleção sequencial mais efetiva que seleção por geração

Melhor estratégia:

Seleção com base na média em todos os ambientes

Ambiente sob

estresse

Média dos

ambientes

Ambiente

favorável

Desempenho dos 5 melhores clones selecionados com base na média sob

condições de estresse (CE), com base na média de todos os ambientes (CM)

e em condições favoráveis (CF), para as características produção de

tubérculos por planta.

1.0600

1.0650

1.0700

1.0750

1.0800

1.0850

1.0900

Ambiente sob

estresse

Média dos

ambientes

Ambiente

favorável

Desempenho dos 5 melhores clones selecionados com base na média sob

condições de estresse (CE), com base na média de todos os ambientes (CM) e

em condições favoráveis (CF), para as características peso específico de

tubérculos

650 850 1050 1250 1450 1650Pro

duçã

Produção de tubérculos na condição sem estresse (g/plant)

III IV

Distribuição das médias de produção de tubérculos de clones cultivados em

ambientes com estresse (temperaturas altas) e sem estresse (temperaturas

amenas).

Clones tolerantes ao calor e

responsivos à temperaturas

amenas

Clones selecionados são mais estáveis e confiáveis

9 2 1 4 8 3 7 6 5

Ambientes

dução d

ubérc

Clones selecionados

Testemunhas

Média

Desempenho dos 10 clones mais estáveis, segundo o índice de

Annicchiarico, e das testemunhas para a produção de tubérculos por planta.

No eixo x os valores foram plotados de acordo com a média ambiental.

1.0200

1.0300

1.0400

1.0500

1.0600

1.0700

1.0800

2 4 1 6 9 7 3 8 5

Ambientes

Clones selecionados

Testemunhas

Média

Desempenho dos 10 clones mais estáveis, segundo o índice de Annicchiarico, e

das testemunhas para o peso específico de tubérculos. No eixo x os valores

foram plotados de acordo com a média ambiental.

CICLO VEGETATIVO

Silva e Pinto (2005) estudaram o comportamento de 116

genótipos de batata com ampla variação para a duração do ciclo

vegetativo.

Duas colheitas (aos 80 DAP e no final do ciclo vegetativo)

Colheita

Ciclo curto Ciclo Longo

80 DAP Final 80 DAP Final

Produção

(g pl-1) 366,2 269,1 626,9 771,3

PET 1,0645 1,0683 1,0684 1,0751

Velocidade

tuberização

g pl-1 dia-1

9,2 1,4 15,7 4,48

Silva e Pinto, 2005

Estudo adicional:

- Foram escolhidos 5 clones de ciclo curto e 5 de ciclo longo

- Quatro colheitas (aos 58, 83, 108 e 133 DAP)

Tuberização

Partição de matéria seca

58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP

Época de Colheita

Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT)

CP y = – 1777.21648 + 49.49312x – 0.22232x2 R2 = 99%

CT y = – 2571.23248 + 66.56712x – 0.25632x2 R2 = 99%

Produção de tubérculos

1.0500

1.0550

1.0600

1.0650

1.0700

1.0750

1.0800

1.0850

Época de Colheita

CP y = 1.00478 + 0.00141x – 0.000006x2 R2 = 99%

CT y = 0.99165 + 0.0016x – 0.000007x2 R2 = 96%

Peso específico de tubérculos

Época de Colheita

ação

CP y = – 2.86054 + 0.65517x – 0.00477x2 R2 = 99%

CT y = 2.46742 + 0.61122x – 0.00385x2 R2 = 58% CP y = 2,8605 + 0,6552x – 0,0048x2 R2 = 99%

CT y = 2,4674 + 0,6112x – 0,0039x2 R2 = 58%

Velocidade de tuberização

Silva e Pinto (2005) concluíram:

Clones tardios apresentam:

Caráter “Stay Green”

Fotossinteticamente mais eficientes

Plantas mais vigorosas

Maior velocidade de tuberização

Poderiam ser colhidos mais cêdo

Estratégia seleção de clones com ciclo mais longo

Silva et. al (2006), estudos de caracteres morfofisiológicos

- 2 clones ciclo curto e 2 clones de ciclo longo

- 10 épocas de colheitas:

30, 40, 50, 62, 70, 80, 88, 106, 115 e 124 DAP

Caracteres:

- Ciclo vegetativo

- Produção de tubérculos

- Peso médio de tubérculos

- % MS seca nos tubérculos

- Matéria seca parte aérea

- Taxa de tuberização (g pl-1 dia-1

-Partição de MS para tubérculos

- Teor de clorofila (a, b e total)

- TCR, duração área foliar, TAL

Clones ciclo longo

Clones ciclo curto

Clones ciclo longo

Clones ciclo curto

Teor de clorofila a Teor de clorofila b

clorofila total

Clones ciclo longo

Clones ciclo curto

Clones ciclo longo

Clones ciclo curto

Produção tubérculos Taxa tuberização

Ganhos (%) com três ciclos de seleção recorrente para

tolerância ao calor.

Population Tuber yield

(g pl-1)

weight of

large tubers

% Large

tubers

specific

gravity

appearance

Cycle 1

CBM – Base Pop. 37.19 13.38 40.80 0.48 17.19

Cycle 2

RS1 – CBM - 5.76 1.36 0.66 0.40 3.07

Cycle 3

RS2 – RS1 7.20 - 1.62 - 5.24 - 0.05 - 3.27

RS2 – Base Pop. 37.85 12.99 32.40 0.83 16.64

Benites e Pinto, 2011

População base: clones CIP (tolerantes calor) x Cvs. brasileiras

Associação do início da tuberização e duração do ciclo vegetativo com a tolerância ao

calor em batata. Lyra, 2014

Lyra, 2014

Grupo Genótipo TUB CL PEN

DAE (dias)

IRF 4-26 25,0 73,6 48,6

IRF 6-104 27,8 76,6 48,8

IRF 9-18 28,4 75,6 47,2

IRF 9-68 27,0 82,0 55,0

IRF 14-31 25,7 82,0 56,2

Média 26,7 77,9 51,2

IRF 10-24 28,8 91,3 62,5

IRF 32-02 26,5 90,0 63,5

IRF 7-61 29,4 97,3 67,9

IRF 9-44 32,0 98,6 66,6

IRF 10-44 26,2 87,6 61,4

Média 28,5 92,9 64,4

IRF 1-08 44,7 87,3 31,9

IRF 12-34 42,8 81,3 38,8

IRF 6-46 43,5 83,6 41,5

IRF 9-35 44,6 86,0 41,3

IRF 2-45 38,0 85,0 45,0

Média 42,7 84,6 39,7

IRF 1-52 40,7 104,0 63,2

IRF 1-41 53,5 102,0 63,6

IRF 17-02 41,7 99,6 57,9

IRF 2-14 44,7 97,6 52,9

IRF 2-71 42,7 100,3 57,5

Média 44,7 100,7 59,0

Lyra, 2014

B Taxa de crescimento da cultura Taxa de crescimento da parte aérea

Lyra, 2014

Matéria seca dos tubérculos

Lyra, 2014

Índice de colheita Produção total de tubérculos

Simon (2005): resistência

à pinta preta + adaptação a

Genitores resistentes à pinta preta x clones tolerantes

ao calor.

22 famílias clonais avaliadas em três ambientes nas

safras das águas e de inverno.

Três clones tolerantes ao calor e responsivos a

temperaturas amenas + alto nível de resistência à pinta

Resistência a Pinta Preta

(Alternaria spp.)

temperaturas altas.

Resistência a viroses

PVY e PVX

Cruzamentos com clones da Ufla e

seleção de clones resistentes e

adaptados

Uso de marcador molecular RYSC3,

(2001) e RXSP (2011)

Introdução de germoplasma resistente (Ryadg + Rx1) do CIP, 1997.

Marcador RxSP

Ohbayashi et al.

(2010) para o alelo

Rx1 de resistência

extrema.

321 pb

Marcador RYSC3 Kasai et

al. (2000) para o alelo Ryadg

de resistência extrema ao

Clone CMA 370

Clone CMA 370 enxertado sobre

planta de fumo infectada com

Resistência à podridão mole

(Pectobacterium spp.)

Clones resistentes x clones Ufla

Progressos alcançados no

Melhoramento da batata/Ufla

• Aumento do teor de matéria seca dos tubérculos.

• Obtenção de clones mais produtivos sob estresse de calor.

• Introdução de genes de resistência extrema ao PVY e PVX.

• Obtenção de clones mais resistentes à pinta preta e a podridão mole

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