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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

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LGN 5799 - SEMINÁRIOS EM

GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Programa de Pós-Graduação em

Genética e Melhoramento de Plantas

Departamento de Genética

Avenida 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 DE MACADÂMIA

Aluna: Graciela da Rocha Sobierajski Orientador: Antonio Augusto Franco Garcia

(2)

Sumário

• Introdução à Espécie

• Programas de Melhoramento Genético

• Trabalhos Desenvolvidos

(3)

1. Introdução à Espécie

Família: Proteacea Gênero: Macadamia Espécies M. integrifolia M. tetraphylla Comestíveis

Classificação Botânica

(4)

Espécie longeva

Entre 8 a 15 metros de altura

Folhas

Simples

Grupamentos de 3 ou 4 Borda do limbo ondulada

(5)

Flores

Flores completas

Inflorescência em forma de rácemo

Floresce entre maio e setembro

Incompatibilidade: auto e entre diferentes variedades

M. tetraphylla

(6)

Frutos e nozes

Forma esférica e de tamanhos variados

Frutifica entre os meses de outubro e março Baixo pegamento de nozes (± 2%)

• NIS (Nut in Shell) - noz • Kernel - amêndoa

(7)

Aspectos Culturais

Região de Austrália (QLD e NSW) origem Floresta sub-tropical

Havaí África do Sul América Central

(8)

Plantios comerciais

Espaçamento 6 x 7 – 220 pl/ha

(espaçamento maiores: consórcio)

Entre 3 e 4 variedades (polinização)

Produção inicial no 4°ano (mudas enxertadas)

Produção comercial – 10 anos Ideal entre 30 e 40 kg/árvore

(9)

Aspectos Nutricionais

Óleos monoinsaturados > 70% Proteína 9,4%

Carboidratos 4,7%

Minerais (potássio, fósforo, magnésio, cálcio, selênio, zinco, cobre e ferro)

Vitaminas (complexo B, vit. E)

Antioxidantes (incluindo flavonóides)

(10)
(11)

Importância Econômica

Toledo-Piza, 2005. Mundial – NIS: 97.300 Kernel: 26.600 NIS – 3.200 t Kernel – 700t

(12)

Destino da Produção

Brasileira

Exportação Brasileira (95% da produção) Estados Unidos Europa

Japão e Oriente Médio

(13)

2. Programas de Melhoramento

Sistema de Reprodução Alogamia

Método utilizado Seleção Fenotípica

Dificuldade de manutenção das características selecionadas Propagação clonal ~1960

(14)

Domesticação recente ~ 1860 – incipiente na Austrália

1881 – primeiros estudos no Havaí

Pouco/nenhum registro sobre as populações nativas de origem do material

Seleção Massal

Variedades lançadas sem descrição dos parentais Sem conhecimento do pedigree

Com o conhecimento do genitor feminino

(15)

USA/Havaí

Primeiras introduções ~ 1881 – Havaí 1892

1892-1894

-1918 – Primeiros plantios comerciais

Árvores originadas por sementes Alternativa ao café

M. integrifolia M. tetraphylla

Peace, 2002.

1930 – Primeiro programa de melhoramento genético Hawaii Agricultural Experiment Station (HAES)

(16)

O programa revelou que M. tetraphylla era mais sucetível ao ataque de doenças

M. integrifolia como fonte de material genético

• melhor produtividade • casca mais fina

• melhores características para torrefação 1948 – Primeiro lançamento de variedades

1950 – Retorno à Austrália para expedição e coleta de material genético

1960 – Distribuição do material genético para diversos locais no mundo

(17)

Austrália

Domesticação ~ 1860

Potencial espécie para grandes cultivos Uso de M.integrifolia e M. tetraphylla

Grande variabilidade genética

Peace, 2002.

Primeiros plantios comerciais ~ 1880 Árvores originadas por sementes 1952 – Primeiras seleções australianas

Perdidas devido segregação ~1960 – Técnica de propagação clonal

(18)

USA/Califórnia

África do Sul

Introdução

1931 – Material proveniente do Havaí 1935 – Material proveniente da Austrália

Atualmente: híbridos Introdução ~ 1880 M. integrifolia

M. tetraphylla

1960 – Expedição à Austrália novas coletas de material

(19)

Brasil

Introdução ~ 1930 Dierberger Agrícola

Sementes provenientes do Havaí

1940 – Instituto Agronômico

M. integrifolia

1970 – Primeiras variedades

1981 – Segunda geração de melhoramento no Brasil

(20)

USA/Havaí

HAES 344, HAES 660, HAES 741, HAES 816, HAES 246

Brasil

Alohá, IAC 4-20, IAC 1-21, IAC 9-20, IAC 4-12B, IAC Campinas B

Austrália

Beaumont (695), A4, A16, Teddington

África do Sul

Nelmak (n), Reim’s Int (n), Reim’s Tet (n), UNP, W(n)

USA/Califórnia

Faulkner

(21)

3. Trabalhos Desenvolvidos

Início dos programas de melhoramento Falta de informações sobre a genealogia das variedades Desenvolvimento de trabalhos Investigação da variabilidade genética Alguns exemplos....

Aradhya et al., 1998 – Isoenzimas Waldron et al., 2002 – RAF

Peace et al., 2002 – RAF Steiger et al., 2003 – AFLP Peace et al., 2005 – RAF

(22)

Caracterização de 39 variedades de macadâmia

M. integrifolia M. tetraphylla

Híbridos

RAF – Randomly Amplified DNA Fingerprinting marcador dominante

(23)
(24)

• 40 variedades

• 6 locais

• 3 a 10 anos

(25)

Hardner et al., 2001 Parâmetros • Peso de noz • Peso de amêndoa • Taxa de recuperação (TR%) • Óleo > 72% “1st grade” • Amêndoas inteiras “Whole kernel” TR% = peso amêndoa x 100 peso noz

(26)

Hardner et al., 2001 Herdabilidades Peso de nozes Peso de amêndoa 0,63 Taxa de recuperação Amêndoas inteiras – 0,31 Teor de óleo – 0,18 •Peso de nozes Amêndoas – 0,81 Noz – 0,85 Avelã – 0,84 •Peso de amêndoas Amêndoas – 0,44 a 0,71 Noz – 0,82 a 0,87 Pecã – 0,35 •Taxa de recuperação Amêndoas – 0,19 Noz – 0,22 Avelã – 0,92 Pecã – 0,35

(27)

Hardner et al., 2001 Correlações Genéticas Peso de amêndoas - 0,79** ● Peso de nozes Teor de óleo - 0,40* Taxa de recuperação - 0,48* ● Peso de amêndoas Amêndoas inteiras – 0,41*

(28)

56 progênies (F1) Keauhou x A16

84% das 382 marcas (321) Estratégia pseudo-testcross

(29)

Poucos estudos citogenéticos

tribo Macadamieae – n = x = 14 (Stace et al.,1998)

Prof. Mateus Mondin (ESALQ/USP)

• 24 grupos de ligação • Cobertura do genoma

Parental Keauhou – 570 cM (48-53% genoma) 16 grupos de ligação Parental A16 – 920 cM (61 a 69% genoma)

(30)
(31)

4. Estudos em Desenvolvimento

Atual Programa de

Melhoramento Genético do IAC (2006-2007)

Histórico de produção e qualidade (ABM) Variedades Havaianas e IAC

(32)

produção IAC qualidade adaptação Variedade 2004 2005 2006 HAES 344 7,03 6,72 19,95 HAES 660 6,55 7,89 14,55 HAES 816 4,23 5,58 7,31 IAC 4-12B 7,87 15,87 19,28 IAC 4-20 NA 10,61 15,96 IAC 9-20 NA 13,39 19,91 IAC 1-21 NA NA 39,36 NA – não avaliado Valores: kg/árvore

Dados não experimentais (pomar comercial; diferentes idades)

(33)

Diversidade Genética

Coleta e identificação de material genético Caracterização morfológica

Desenvolvimento de primers SSR Caracterização molecular

Seleção de parentais para os cruzamentos Mapa genético de ligação

(34)

Desenvolvimento de marcador molecular microssatélites

DNA da variedade IAC 9-20

Digestão DNA

Ligação dos adaptadores

Amplificação, purificação e seleção dos fragmentos Ligação dos fragmentos a um vetor de clonagem Isolamento dos fragmentos

Sequenciamento

(35)

Loco3-4

Loco5-6

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 12 11 11 12 24 14 12 12 22 13

(36)

Loco 7-8

Loco 9-10

Loco 11-12

(37)

Loco 17-18

Loco 19-20

Loco 15-16

(38)

Até o momento: teste de 10 locos em 30 genótipos 7 polimórficos 2 monomórficos 1 não avaliado Locos •3-4: 1 alelo •5-6 : 4 alelos •7-8: 3 alelos •9-10: 5 alelos •11-12: 9 alelos •13-14: 2 alelos •15-16: 7 alelos •17-18: 1 alelo •19-20: 4 alelos

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Cruzamento entre variedades promissoras

Produção

Qualidade das nozes (TR%, óleo) Resistência

Instalação do Teste de Progênies

Instalação do teste de progênie – março 2009 Centro de Fruticultura (IAC) 8 cruzamentos

Entre 55 e 80 plantas/progênie Área: 2,5 ha

(41)
(42)

Após a caracterização das variedades

Seleção dos parentais Genotipagem

Mapa Genético

Delineamento estatístico QTL’s

(43)

5. Referências Bibliográficas

DIERBERGER, J.E.; MARINO NETTO, L. Noz Macadâmia: uma nova opção para a fruticultura

brasileira. Ed. Nobel. 1981. 120p.

HARDNER, C.; WINKS, C.; STEPHENSON, R.; GALLAGHER, E. Genetic parameters for nut and kernel traits in macadamia. Euphytica, 117: 151–161, 2001.

PEACE, C.P. Genetic characterisation of macadamia with DNA markers. PhD dissertation. University of Queensland, Australia. 2002.

PEACE, C.P.; VITHANAGE, V.; TURNBULL, C.G. N.; CARROLL, B. J. A genetic map of macadamia based on randomly amplified DNA fingerprinting (RAF) markers. Euphytica, 134: 17–26, 2003.

PEACE, C.P.; ALLAN, P.; VITHANAGE, V.; TURNBULL, C.G. N.; CARROLL, B. J. Genetic relationship amongst macadamia varieties grown in South Africaas assessed byRAF markers. South Africa

Journal of Plant Soil, 22 (2): 71-75, 2005.

PIZA, I.T.; TOLEDO PIZA, P.; VILHENA, S.; MORIYA, L.; RAMOS, O. Different aspects of Macadamia cultivars in Brazil. In.: Simpósio Internacional de Noz Macadâmia, III, 2006, Águas de São Pedro.

Anais... Água de São Pedro: Associação Brasileira de Noz Macadâmia (ABM), p. 47-51.

SOBIERAJSKI, G.R.; FRANCISCO, V.L.F.S.; ROCHA, P.; GHILARDI, A.A.; MAIA, M.L. Noz Macadâmia: produção, mercado e situação no Estado de São Paulo. Informações Econômicas, 36(5): 25-36, 2006.

STACE, H.M; DOUGLAS, A.W.; SAMPSON, J.F. Did ‘paleopolyploidy’ really occur in Proteaceae?

Australian Systematic Botany, 11: 613–629, 1998.

STEPHENSON, R. Macadamia: domestication and commercialisation. Chronica Horticulturae, 45(2): 11-15, 2005.

TOLEDO PIZA, P. Programa: Brazilian macadamia export. São Paulo: Associação Brasileira dos

Produtores de Macadâmia, 2005. 36 p.

WORLD HORTICULTURAL TRADE & U.S. EXPORT OPPORTUNITIES. Situation and outlook for

(44)

OBRIGADO!

Graciela Sobierajski sobierajski@iac.sp.gov.br

Referências

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