melhoramento da batata para os trópicos do brasil · milho 872,1 177,4 arroz 719,7 163,2 trigo...
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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)
Área
(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
(2x)
S. goniocalix
(2x)
S. stenotomum
(2x)
S. megistacrolobum
(2x)
S. phureja (2x)
S. ajanhuiri (2x)
S. acaule (4x)
S. tuberosum
ssp. andigena
(4x)
S. tuberosum
ssp. tuberosum
(4x) S. juzepczuki
(3x)
S. curtilobum
(5x)
S. chaucha (3x)
x
x
x
x
x
e S.
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
Fuso
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
Cruzamento possível
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
Cruzamento possível
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
2x 2x
4x
Cruzamento: 2x(♀) – 2x(♂)
Gametas
2x 2x
4x
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
chips
Cultivares
Atlantic
chips
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
anual
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
0
10
20
30
40
50
60
10-15 15-20 20-25 > 25
Temperaturas (ºC)
Po
rce
nta
ge
m
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Ambiente sob
estresse
Média dos
ambientes
Ambiente
favorável
Pro
du
ção
de t
ubér
culo
s
(g/p
lan
ta)
CE
CM
CF
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
Peso
esp
ecí
fico
de t
ubér
culo
s
CE
CM
CF
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
200
300
400
500
600
700
800
900
650 850 1050 1250 1450 1650Pro
duçã
o de
tubé
rcul
os n
a co
ndiç
ão c
om
estr
esse
(g/
plan
t)
Produção de tubérculos na condição sem estresse (g/plant)
I II
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
100
300
500
700
900
1100
1300
1500
1700
9 2 1 4 8 3 7 6 5
Ambientes
Pro
dução d
e t
ubérc
ulo
s
(g/p
lanta
)
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
Peso
esp
ecíf
ico
de t
ub
érc
ulo
s
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)
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
0
400
800
1200
1600
2000
58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP
Época de Colheita
Pro
du
ção
de
Tu
bér
culo
s
(g/p
lan
ta)
Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT)
A
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
58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP
Época de Colheita
Pes
o E
spec
ífic
o d
e T
ub
ércu
los
Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT)
B
CP y = 1.00478 + 0.00141x – 0.000006x2 R2 = 99%
CT y = 0.99165 + 0.0016x – 0.000007x2 R2 = 96%
Peso específico de tubérculos
0
5
10
15
20
25
30
58 DAP 83 DAP 108 DAP 133 DAP
Época de Colheita
Vel
oci
dad
e d
e T
ub
eriz
ação
(g/p
lan
ta/d
ia)
Clones Precoces (CP) Clones Tardios (CT)
H
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
- 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)
Mean
weight of
large tubers
% Large
tubers
Tuber
specific
gravity
Tuber
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
Total
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
Associação do início da tuberização e duração do ciclo vegetativo com a tolerância ao
calor em batata. Lyra, 2014
O Programa de Melhoramento na UFLA
Lyra, 2014
O Programa de Melhoramento na UFLA
Grupo Genótipo TUB CL PEN
DAE (dias)
Pre
coce
/
Cu
rto
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
Pre
coce
/
Lo
ng
o
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
Ta
rdia
/
Cu
rto
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
Ta
rdia
/
Lo
ng
o
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
O Programa de Melhoramento na UFLA
B Taxa de crescimento da cultura Taxa de crescimento da parte aérea
Lyra, 2014
O Programa de Melhoramento na UFLA
Lyra, 2014
Matéria seca dos tubérculos
O Programa de Melhoramento na UFLA
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
preta
Resistência a Pinta Preta
(Alternaria spp.)
O Programa de Melhoramento na UFLA
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.
PVX
Marcador RxSP
Ohbayashi et al.
(2010) para o alelo
Rx1 de resistência
extrema.
321 pb
1 2
Marcador RYSC3 Kasai et
al. (2000) para o alelo Ryadg
de resistência extrema ao
PVY.
Clone CMA 370
Clone CMA 370 enxertado sobre
planta de fumo infectada com
PVY.
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