004 los desafios del mejoramiento genetico para la zona templada de lac, renata da cruz

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004 los desafios del mejoramiento genetico para la zona templada de lac, renata da cruz

  1. 1. XI CONFERENCIA INTERNACIONAL DE ARROZ PARA AMERICA LATINA Y EL CARIBE “Desafíos Arroceros Siglo XXI” Cali, 21 a 24 de setembro de 2010 OS DESAFIOS DO MELHORAMENTO GENÉTICO PARA A ZONA TEMPERADA DA AMÉRICA LATINA Renata Pereira da Cruz Doutora em Melhoramento Genético é Pesquisadora do IRGA
  2. 2. Zona Temperada da América Latina Chile Rio Grande do Sul Uruguai Argentina
  3. 3. 30 25 mperatura méd (oC) 20 dia 15 Tem 10 Argentina Rio Grande do Sul 5 Uruguai Chile 0 SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR Período de cultivo do arroz Figura 1. Temperatura média ao longo do período de cultivo do arroz na Zona Temperada da América Latina. FONTE: IRGA, INTA, INIA
  4. 4. Tabela 1. Dados gerais sobre a produção e o consumo de arroz nos países da Zona Temperada da América Latina RIO GRANDE CHILE ARGENTINA URUGUAI DO SUL Área total (ha) 20.960 20 960 182.460 182 460 168.300 168 300 1.070.000 1 070 000 Produção(t) 121.400 1.245.800 1.330.000 7.905.000 Rendimento 5,8 6,8 7,9 7,1 (t/ha) Consumo 7,2 6,2 11,4 33,2* (kg/capita/ano) * Refere-se ao consumo brasileiro. FONTE: Faostat (2008) e IRGA (2009)
  5. 5. URUGUAI CHILE 1400 200 odução de arro (mil odução de arro (mil 1200 150 oz oz toneladas)) 1000 toneladas)) 800 100 600 400 50 200 Pro Pro 0 0 Safras ár e a ( e m mi l ha ) Safras ár e a ( e m mi l ha ) P r odução ( mi l t on. ) P r odução ( mi l t on. ) ARGENTINA RIO GRANDE DO SUL 2000 10.000,0 dução de grãos (mil dução de arroz (mil 1500 8.000,0 toneladas) toneladas) 6.000,0 1000 4.000,0 500 2.000,0 Prod Prod 0 - ár e a ( e m mi l ha ) ár e a ( e m mi l ha ) Safras P r odução ( mi l t on. ) Safras P r odução ( mi l t on. ) Figura 2. Produção de arroz (mil ton.) e área cultivada (mil ha) com arroz irrigado nos quatro países da zona temperada da América Latina. FONTE: Faostat (2010)
  6. 6. Tabela 2. Média de rendimento de grãos dos países da zona temperada da América Latina, da América Latina e do mundo na safra 2008/09. País/região / g Rendimento de grãos g (t/ha) Chile 5,8 Argentina 6,6 Brasil (RS) 7,3 73 Uruguai 8,0 América Latina é 4,8 Mundo 4,3 FONTE: Faostat (2010)
  7. 7. Rendimento de grãos FORA dos Centros de Origem (Evans, 1993) (Evans 1. Desenvolvimento econômico 2. Condições ambientais latitudes maiores: • dias mais longos; • maior radiação/dia; • temperaturas mais amenas; • ciclos maiores 3. Menor incidência de pragas e doenças 4. Vigor vegetativo
  8. 8. Índice de colheita = 0 42 0,42 Índice de colheita = 0,54 1961 a 2004: 102 kg/ha (ganho genético no RS) – Lopes et al. (2005)
  9. 9. Evolução histórica da produtividade de arroz irrigado no Rio Grande do Sul no período de 1921 a 2007 7000 000 mento de grãos (kg ha ) -1 6000 Segundo período: (1970 a 1981) y = 3.501 + 19,40 x , g Primeiro período: 2 ns 5000 r = 0,09 (1922 a 1969) Média = 3.608 kg ha -1 y = 2.072 + 16,03 x 4000 r2 = 0,52** -1 1 Média 2.449 kg ha Médi = 2 449 k h Terceiro período: (1982 a 2007) 3000 y = 4.357+ 68,74 x r2 = 0,60** -1 Rendim 2000 Média = 5.216 kg ha 1000 0 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Ano
  10. 10. Tabela 3. Cultivares utilizadas atualmente nos países da zona temperada da América Latina. País Cultivares em uso comercial Brasil (RS) Puitá INTA CL, IRGA 424, IRGA 417, IRGA 422 CL, BR-IRGA 409, EPAGRI’S, BRS QUERÊNCIA, QUERÊNCIA BRS TAIM INIA OLIMAR TAIM, OLIMAR, Híbridos (Avaxi, Sator, Inov) Argentina Puitá INTA CL, BRS TAIM, Supremo 13, Camba INTA, El Paso L144, Híbridos Uruguai El Paso L144, INIA Olimar, INIA Tacuari Chile Chil Oro, Di O Diamante-INIA, B ill t INIA A b t INIA Brillante-INIA, Ambar- INIA
  11. 11. Produtor “Brecha” de “B h ”d rendimento de X grãos Pesquisa
  12. 12. Tabela 4. Rendimento de grãos obtidos por alguns produtores de arroz de diferentes locais do RS na safra 2007/08. Produtividade Município Região Produtor (kg/ha) Bagé CMP Cláudio Schitz 13.550 Dom Pedrito CMP Anselmo Marchesan 10.010 A. Grande ZS Paulo Hadler 9.931 Jaguarão ZS Ricardo Gonçalves 9.890 Santa Vitória ZS Renato Amaral 12.312 Cachoeirinha PCE EEA 10.360 D. Francisca DC Rogério Pisirico 12.250
  13. 13. DESAFIOS DO MELHORAMENTO GENÉTICO PARA A ZONA TEMPERADA DA AMÉRICA LATINA Rendimento de grãos Qualidade de grãos + COMO????
  14. 14. PRODUTIVIDADE POTENCIAL RELAÇÃO FONTE / DRENO
  15. 15. 1. SELEÇÃO DE CARACTERÍSTICAS MORFOFISIOLÓGICAS ASSOCIADAS AO RENDIMENTO DE GRÃOS Vigor inicial Biomassa “Stay green” Ângulo foliar Maior índice de colheita
  16. 16. Tabela 5. Características fisiológicas associadas ao aumento no rendimento de grãos e mapeadas em arroz. Característica Cromossomos Referência - Taxa fotossintética 4e6 Teng et al. ( g (2004) ) líquida lí id - Conteúdo de clorofila 1,3 e 8 Teng et al. (2004) Ashrafuzzaman et al. (2009) - Resistência estomática 4 Teng et al. (2004) Teng et al. (2004) - Taxa de transpiração 4e7 - Armazenamento de carboidratos não 6 Ishimaru (2003) estruturais 1,2,3,6 e 9 Takai et al. (2005)
  17. 17. SAFRA 2006/07: Unidade demonstrativa em Santa Vitória BR-IRGA 410 IRGA 424 Diferença em rendimento de grãos = 3 ton/ha a mais
  18. 18. 16 14 12 10 8 6 4 2 0 IRGA 423 QM 13 AVAXI IRGA 424 Produtividade (t/ha) Figura 3 Rendimento de grãos (t/ha) obtido a nível de produtor 3. com três cultivares de arroz e um híbrido em Uruguaiana na safra 2006/07.
  19. 19. BASE GENÉTICA DAS CULTIVARES DE ARROZ É ESTREITA! Local Base genética das cultivares Referência RS 6 ancestrais: 86% dos genes Rangel et al. (1996) EUA 22 ancestrais a cest a s Dilday (1990) day ( 990) América Cuevas-Pérez et al. 2 ancestrais: 36% dos genes Latina ( 99 ) (1992)
  20. 20. 2. AMPLIAÇÃO DA BASE GENÉTICA Estratégia de melhoramento inteligente: Uso da variação genética “natural” existente nos parentes silvestres e cultivares antigas para “revitalizar” as cultivares modernas (McCouch, 2004) - 30% de aumento no rendimento de grãos de híbrido na China proveniente de duas introgressões de um parente silvestre (Deng et al., 2004)
  21. 21. OUTROS DESAFIOS DESAFIOS...
  22. 22. 16,0 Chile 14,0 RS ento de grã (t/ha) 12,0 ãos 10,0 , 8,0 endim m 6,0 60 4,0 R 2,0 0,0 1a. 2a. 1a. 2a. 1a. 2a. 1a. 2a. Quinzena / Quinzena / Quinzena / Quinzena / Quinzena / Quinzena / Quinzena / Quinzena / Set Set Out Out Nov Nov Dez Dez Épocas de semeadura Figura 4. Rendimento de grãos em diferentes épocas de semeadura no Chile e no Rio Grande do Sul (RS). FONTE: Alvarado e Hernaiz (2002); Mariot el at. (2007)
  23. 23. Problemas limitantes para a produção de arroz na zona temperada d 1. Estabelecimento i i i l velocidade e uniformidade d 1 E t b l i t inicial: l id d if id d de emergência nas semeaduras precoces
  24. 24. Problemas limitantes para a produção de arroz na zona temperada o p d 2. Doenças
  25. 25. ESTRATÉGIAS S G S
  26. 26. Marcadores moleculares: -Ferramentas para “catalogar” e organizar a variabilidade genética (Xu et al., 2004); - Introgressão seletiva de características úteis a partir de germoplasma exótico e/ou silvestre (Brondani et al., 2002; McCouch, 2004); - Aceleração da recuperação do genótipo recorrente no método ç p ç g p de retrocruzamento.
  27. 27. “MELHORAMENTO DE PRECISÃO” RETROCRUZAMENTOS ASSISTIDOS POR MARCADORES MOLECULARES Característica Gene Cromossomo Referência Teor de amilose wx 6 Bao et al. (2006a); Chen et al. (2010) SS1 6 Bao et al. (2006a) Temperatura de alk/SSIIa 6 Bao et al.(2006b) ( ) gelatinização l ti i ã Tamanho do grão GS3 3 Fan et al. (2006) Peso do grão P d ã GW2 2 Song et al. (2007) l ( )
  28. 28. “MELHORAMENTO DE PRECISÃO” RETROCRUZAMENTOS ASSISTIDOS POR MARCADORES MOLECULARES Característica Gene Cromossomo Referência Tolerância ao frio Ctb1 4 Saito et al. (2010) Ctb Ctb2 4 Sa to Saito et al. (2001) a ( 00 ) Cts12 12 Andaya and Tai (2006) Resistência à Pi1 11 Mew et al. (1994) al brusone Pi2 6 Yu et al. (1991) Tolerância à Sub1 9 Xu et al. (2006) submersão
  29. 29. INFRA-ESTRUTURA É FUNDAMENTAL
  30. 30. Sequenom MassARRAY (Henry and Waters, 2008): Diferenças em unidades de massa X Ensaio multiplex para os seguintes genes: - baixa estatura (Sd1); ( ); - amilose (wx); - temperatura de gelatinização (alk); - aroma (fgr); - resistência à brusone (Pi’s)
  31. 31. “MELHORAMENTO DE PRECISÃO” RETROCRUZAMENTOS ASSISTIDOS POR SELEÇÃO FENOTÍPICA EFICIENTE (Ali et al., 2006) Tolerância à submersão Tolerância ao frio Qualidade de grão
  32. 32. Problemas limitantes para a produção de arroz na zona temperada d 3. Áreas infestadas com arroz vermelho
  33. 33. PARA O ARROZ VERMELHO... AA Aa aa
  34. 34. NECESSIDADES FUTURAS - Aumento no investimento em pesquisa pública: infraestrutura; - Treinamento e capacitação de pesquisadores; -M i Maior fl fluxo d germoplasma; de l - Maior integração entre centros nacionais e internacionais de pesquisa; - Capacidade de competir e/ou associar se a empresas privadas associar-se
  35. 35. CONSIDERAÇÕES FINAIS Zona temperada da América Latina tem poucas restrições à obtenção de elevado potencial de rendimento Oportunidade única para usar as ferramentas disponíveis para o aumento no potencial de rendimento das cultivares Não precisamos fazer coisas novas, mas mudar a FORMA como fazemos...
  36. 36. MUCHAS GRACIAS! CONTATO: renata-cruz@irga.rs.gov.br t @i b

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