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LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil

Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php

MELHORAMENTO GENÉTICO DO MILHO DOCE

Aluno: Vitor Hugo Barbosa BarbieriOrientador: Dr. Cláudio Lopes de Souza Júnior

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SUMÁRIO

• Introdução

• Objetivos do Melhoramento

• Base Genética

• Estratégias do Melhoramento

• Considerações Finais

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Processamento industrial

INTRODUÇÃO

Importância Econômica

Consumo in natura

País Área (ha)EUA 300.000França 50.000Hungria 42.000Tailândia 40.000Brasil 38.000Outros 50.000Fonte: USDA, 2007

País Área (ha)EUA 200.000China 120.000India 85.000Brasil ? 80.000Outros 60.000Fonte: Syngenta, 2008

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Importância Econômica – Segmento indústria (38 mil ha)

INTRODUÇÃO

Valor de mercado (varejo): R$ 550 milhões

32.000 ha

Cristalina – Goiás Verde

Goianésia - GOIALLI

Luziânia - BRASFRIGO

Morrinhos – OLÉ / DEZ /Cizal

Nerópolis - QUERO

Orizona - Oderich

Nova Gloria - CIRIO

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INTRODUÇÃO

Importância Econômica – Oportunidade de exportação

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Classificação Botânica

Classificação botânica do milho doce

Milho Comum Milho DoceFamília Poacea Poacea Gênero Zea ZeaEspécie Zea mays Zea maysGrupo Indentata/endurata Saccharata

INTRODUÇÃO

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Classificação Vegetal

INTRODUÇÃO

Hortaliça é um termo agrícola e culinário que se referem a plantas ou suas partes, geralmente consumida por humanos como alimento.

• Colhido in natura (fresco)

• Cultivo intensivo

• Alto valor agregado

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OBJETIVOS DO MELHORAMENTO

Industria processamento

Tolerância àDoenças/pragas

Produtividade

EstresseAbiótico

Qualidadesemente

Sabor

Cor

Aparência

Textura

AgricultoresConsumidores

RendimentoIndustrial Comportamento

após processado

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Tolerância àDoenças/pragas

Produtividade

EstresseAbiótico

Qualidadesemente

Sabor

Cor

Aparência

Textura

Agricultores

RendimentoIndustrial

GERMOPLASMA TROPICAL

Milho comum

Milho doce

Fontes de Germoplasma

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Processamento Industrial

EstresseAbiótico

Sabor

Cor

Aparência

Textura

Consumidores

RendimentoIndustrial

Comportamentoapós processado

Fontes de Germoplasma

GERMOPLASMA TEMPERADO

25% - Milho doce americano

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BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE

Pericarpo Imaturo

Endosperma

Teor de açúcarTexturaAroma

Espessura do Pericarpo

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Alelo Símbolo Crom. Enzima

brittle-1 bt1 5 Starch granule bound phospho-oligosaccharide synthase

brittle-2 bt2 4 ADP-glucose pyrophosphorylase

shrunken-2 sh2 3 ADP-glucose pyrophosphorylase

amylose-extender-1 ae1 5 Starch branching enzime IIb

dull-1 du1 10 Soluble starch synthase

sugary-1 su1 4 Starch debranching isoamylase

sugary enhancer-1 se1 2 Desconhecida


Adaptado de Tracy, 2001. Speciality Corn

Endospermas Mutantes

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Hannah et al, 1993. Scientia Horticulturae


Endospermas Mutantes – Ação Bioquímica

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Adaptado de Tracy, 2001. Speciality Corn


Classe Genótipo Amido (%)

Sacarose (%)

Açúcares Redutores (%)

Fitoglicogênio(%)

Comum 48,9 7,3 3,9 2,8

Super doce shrunken-2 17,4 27,4 6,5 0,3

Doce sugary-1 20,6 11,6 4,3 27,7

Endospermas Mutantes – Classes

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Genótipo Dias após floresc.

Amido (%)

Amilose (%)

Açúcar Total (%)

Carboidrato Total (%)

Doce 16 23,3 14,3 25,7 65,320 28,0 22,8 15,6 66,524 29,2 28,5 13,1 70,828 35,4 24,2 8,3 69,6

SuperDoce 16 22,3 5,6 28,3 56,120 18,4 4,4 34,8 57,624 19,6 2,4 29,4 51,428 21,9 5,1 25,7 52,8

Nelson et al. 1980. Advances in Cereal Science and Technology.

Endospermas Mutantes – Efeito da Maturidade

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Soberalske & Andrew, 1978, Crop Science

Série IsogênicaGenótipo A B C D E F G Média

du 22,3 25,7 18,3 16,1 24,5 18,4 24,9 21,5

su2 18,2 26,8 17,4 19,6 13,7 11,1 20,1 18,1

wx 17,2 24,6 15,1 11,9 10,4 11,0 17,8 15,4

sh2 38,3 39,5 40,4 38,0 46,3 41,2 41,3 40,7

su1 22,5 26,3 16,5 15,2 13,0 14,4 18,5 18,1

su1du 26,0 26,0 18,7 15,3 18,7 17,0 25,0 21,0

su1su2 23,7 27,2 20,7 17,1 17,0 19,0 22,1 21,0

su1duwx 25,1 27,6 20,4 18,7 16,4 17,2 25,9 21,6

Média 24,5 28,2 21,3 19,0 19,9 18,5 24,2 22,2

Produção de açúcares de 8 genótipos em 7 séries de linhagens isogênicas.

Endospermas Mutantes – Efeito do Background Genético


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Juvik et al. 1993, J. Amer. Soc. Hort. Sci.

Variável C0 C10 GS(%)

Emergência (%) 31 61 96,8

Sacarose (mg/grão) 3,4 4,2 23,1

Peso do Grão (mg) 145 180 24,1

Amido (mg/grão) 16,6 27,6 66,3

Efeito de 10 ciclos de seleção recorrente em uma população de endosperma sh2sh2 .

Endospermas Mutantes – Efeito do Background Genético


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Sabor dos Grãos – Espessura do Pericarpo


• Herança simples com dominância parcial para pericarpo fino (Martin et al., 1980).

• Ito & Brewbaker (1991):AA8(55 Mm) x Hi55 (82 Mm) – 2 genesAA8(55 Mm) x B37 (108 Mm) – 3 genesAA8(55 Mm) x B68 (132 Mm) – 6 genes

• Herdabilidade: 80% - baixo efeito do ambiente (Helm & Zuber, 1972, Ho et al.

1975, Ito & Brewbaker, 1991).

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• Resistência à mastigação.

• Afetada pelo estágio de maturidade dos grãos.

• Penetrômetros vs análise sensorial (Teri et al,

2004).

Sabor dos Grãos – Espessura do Pericarpo


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Quantitative Trait Loci Affecting Pericarp Thickness of Corn KernelsB. Wang, J.L. Brewbaker. Maydica 46 (2001): 159-165.

• O pericarpo foi extraído dos grãos e medido com micrômetro.

•127 marcadores RFLP

• Mapeamento por intervalo composto

Posição

Hi31 Ki14 RILs

Média 120,1 68,9 91,7

Espessura do Pericarpo (µm) Cromoss. Marker LOD R2

1 umc132 3,5

6 umc198 3,4

37,5

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Componente Aroma

Sulfeto de hidrogênio ovo podre

Methanethiol Sulfuroso, fecal

Acetaldeído Frutas

Dimethyl sulfide Corny (Milho)

Desconhecidos Musty, grainy

Flora & Wiley, 1974. J. Food Sci.

Sabor dos Grãos – Aroma


Teste Sensorial

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Aparência das Espigas – Coloração do Pericarpo e Sabugo


Loco P1 P1-rr P1-wr P1-rw P1-ww

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Amarela Branca Bicolor


Aparência das Espigas – Coloração do Endosperma

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P1-Y1Y1amarelo

P2-y1y1branca

F1-Y1y1amarelo

F2- 1Y1Y1:2Y1y1:1y1y175% amarelos: 25% branco

X



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Amarelo claro Laranja

Amarelo c/ Brilho

Amarelo s/ Brilho



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Segregação 3 : 1 lw1/lw1Alelo lw1



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Produtividade de Espigas (ton/ha)

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Rendimento Industrial (peso grãos/peso espiga)*100

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Aparência das Espigas – Formato

Espiga cilíndrica e reta

Espiga cônica e curva

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As causas dos baixos índices de emergência são complexas e fortemente afetadas por 2 principais fatores (Hallauer, 2001).

• Genéticos


Germinação e Vigor inicial - Causas

•Baixa concentração de amido (Douglas et al, 1993).

•Baixa atividade da alfa-amilase (Beck & Zeigler, 1989).

•Alto potencial osmótico (Wann et al, 1985).

•Infecção por patógenos (Styer & Canfliffe, 1993).

•Condições de produção de sementes

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Produção de semente

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Syngenta, 2007

Classes Fêmea Macho Semente Doce Superdoce

Normal Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2

Doce su1 su1Sh2 Sh2 su1 su1Sh2 Sh2 su1 su1Sh2 Sh2 100%

Superdoce Su1 Su1sh2 sh2 Su1 Su1sh2 sh2 Su1 Su1sh2 sh2 100%

Duplo doce su1 su1Sh2Sh2 su1 su1sh2sh2 su1 su1Sh2sh2 75% 25%

Genótipo F1 (agricultor)

Fenótipo F2 (consumidor)Produção de Sementes

Endospermas Mutantes – Combinação de Genes

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Produção de sementes - Isolamento

Milho comumMilho doce

MilhoComum

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• Natureza perecível.

• Agricultores – Consumidores – Processamento Industrial

•Método do Pedigree

ESTRATÉGIAS DE MELHORAMENTO

Método de Melhoramento – Endogamia e hibridação

•Capacidade de combinação – geração avançada F5, F6.

•Utilização de híbridos simples.

•Método do Retrocruzamento – tipo de endosperma, cor, etc.

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•Janela de colheita para avaliação (4 a 5 dias).

•Métodos de mensuração das características sensoriais.

ESTRATÉGIAS DE MELHORAMENTO

•1° Ano - alta herdabilidade - poucos locais, poucas repetições.

•2° Ano – repetições e locais – componentes de produção - produtividade.

•3° Ano – épocas – avaliação de performance industrial (cozimento).

Método de Melhoramento – Avaliação de híbridos

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• Um programa de melhoramento de milho doce deve ser encarado como um programa de melhoramento de hortaliças, justamente para dar peso adequado nas avaliações das características agronômicas, sensoriais e de aparência.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

• A utilização de seleção assistida por marcadores moleculares tem um enorme potencial nesta cultura para seleção de caracteres de herança mais simples mas que são extremamente difíceis de mensurar a nível de campo.

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OBRIGADO

programa de pós-graduação em genética e melhoramento ... · super doce shrunken-2 17,4 27,4 6,5...

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