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Alan stewart

  1. 1. Estado Atual e Tendências da Pesquisa com Pastagens da NZ Dr Alan Stewart Grasslands Innovation Ltd
  2. 2. 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
  3. 3. Pastagens utilizadas na Nova Zelândia para produção de leite• Azevém Perene (Lolium perenne)• 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
  4. 4. 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
  5. 5. Zonas de Clima HomólogoA maior parte das cultivares se adaptam bem em toda estaampla região
  6. 6. 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
  7. 7. 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
  8. 8. Grasslands Innovation • AgResearch • Provedora de tecnologia científica (Endófitos, e tecnologia de DNA) • 10 melhoristas, além do corpo técnico na NZ New Zealand • 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 Australia na NZ, Austrália e Uruguai • Produção de sementes e comercialização • Estações de pesquisa na NZ, Austrália e Uruguai UruguayOrçamento de US$ 7m para P&D– financiado por royalties das sementes
  9. 9. 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”
  10. 10. Parcerias internacionais em melhoramentoNova Zelândia AgResearch Plant and Food Colaboração Internacional Pastoral GenomicsEUA Melhoramento visando condições Noble Institute locais University of Kentucky University of Georgia Texas A & M University Novas tecnologias University of WisconsinAustralia University of Sydney Melhoramento genético de espécies University of Queensland pouco utilizadas na NZ NSW Depart Primary Industry • Cornichão (Lotus corniculatus) Gramina • Trevo subterrâneo (TrifoliumUruguai – INIA subteranean)Brazil – Epagri – Testes de Cultivares (VCU) • Alfafa (Medicago sativa)Argentina Testes de cultivares localmente
  11. 11. Parceria de Melhoramento de Gramíneas com o INIA - Uruguai Melhoramento no centro da região URUGUAY
  12. 12. 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
  13. 13. 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
  14. 14. 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
  15. 15. Estimativa do uso de sementes 6000 Festuca 5000 Annual ryegrass 4000 Perennial ryegrass 3000 2000 1000 0 South America Australia New Zealand
  16. 16. Adaptação e crescimento em condições de invernos amenos Europa Nova Zelândia Invernos mais Invernos amenos rigorosos
  17. 17. 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
  18. 18. 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
  19. 19. Mais Trevo melhora a performance animal The effect of increasedclover in pasture on Animal O efeito do aumento Production da pastagem de250 trevo na produção animal20015010050 0 0 10 20 30 % white clover % Trevo Branco
  20. 20. Evolução do Rendimento de Trevo Branco sob pastejo na NZ150140130120110100 90 80 70 60 50 Huia Kopu Sustain Tribute Kopu II 1953 2001
  21. 21. 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?
  22. 22. 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!!
  23. 23. 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, CO2• 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?
  24. 24. 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
  25. 25. 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!
  26. 26. 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
  27. 27. 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
  28. 28. Taninos GM em Trevo BrancoColoração por DMACA de cultivares deTrevobranco GM expressando Taninos condensados:• Redução de Timpanismo• Aumento da utilização de proteína• Aumento da performance animal• Redução na emissão de gases de efeito estufaSerá muito importante em Alfafa
  29. 29. 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%
  30. 30. Testes de Campo da Gramina - 2009 Hamilton, Australia
  31. 31. 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
  32. 32. EndófitosHifas do Fungodesenvolvem-seentre ascélulas, mas nãoinfectam as células
  33. 33. Cepas de endófitos em laboratório
  34. 34. Aumento da resistência a insetos Endófito Seguro Sem EndófitoTecnologia Desruptiva de pastagem em AzevémPerene e Festuca
  35. 35. Efeito de Endófitos seguros no crescimento animal Azevém com Azevém Azevém sem endófito natural com AR37 endófito tóxico endófito 44 g/dia 129 g/ dia 131 g/diaMuitas vezes, a produção animal com endófitos“seguros” pode ser 3 vezes maior do que utilizando“natural tóxico”(em Festuca e Azevém Perene)
  36. 36. Novos Endófitos “Seguros”• AR1 e AR37 em Azevém• MaxQ e MaxP em festuca 70 AR1 uptake in New Zealand 60 50 40 30 20 10 0 2001 2002 2003 2004 2005
  37. 37. Desenvolvimento de Gramíneas Tropicais para Austrália e América do SulEspécies Nome comumChloris gayana Capim-de-RhodesDigitaria eriantha DigitáriaUrochloa mosambicensis Capim UrocloaPanicum coloratum Panicum coloratumPaspalum notatum PensacolaPaspalaum dilatatum Paspalum dilatatumPaspalum guenoarum Capim ramirezPaspalum atratum Capim PojucaPaspalum nicorae Paspalum nicoraeSetaria anceps Capim Setaria• Seleção para produção de sementes e multiplicação para avaliação em pastejo
  38. 38. 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, ColzaAlguns tipos tolerantes a herbicidas
  39. 39. Nabo forrageiro (Brassica napus) pastoreado em período secoTurnips também podem ser utilizados emperíodos de seca (Brassica campetris)
  40. 40. Kale (Brassica oleracea)– pastoreio no inverno
  41. 41. Turnip Kale
  42. 42. 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
  43. 43. 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
  44. 44. Obrigado!Bred for Grazing

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