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
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MELHORAMENTO GENÉTICO DE MACADÂMIA
Aluna: Graciela da Rocha Sobierajski Orientador: Antonio Augusto Franco Garcia
Sumário
• Introdução à Espécie
• Programas de Melhoramento Genético
• Trabalhos Desenvolvidos
1. Introdução à Espécie
Família: Proteacea Gênero: Macadamia Espécies M. integrifolia M. tetraphylla ComestíveisClassificação Botânica
Espécie longeva
Entre 8 a 15 metros de altura
Folhas
Simples
Grupamentos de 3 ou 4 Borda do limbo ondulada
Flores
Flores completas
Inflorescência em forma de rácemo
Floresce entre maio e setembro
Incompatibilidade: auto e entre diferentes variedades
M. tetraphylla
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
Aspectos Culturais
Região de Austrália (QLD e NSW) origem Floresta sub-tropical
Havaí África do Sul América Central
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
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)
Importância Econômica
Toledo-Piza, 2005. Mundial – NIS: 97.300 Kernel: 26.600 NIS – 3.200 t Kernel – 700tDestino da Produção
Brasileira
Exportação Brasileira (95% da produção) Estados Unidos EuropaJapão e Oriente Médio
2. Programas de Melhoramento
Sistema de Reprodução Alogamia
Método utilizado Seleção Fenotípica
Dificuldade de manutenção das características selecionadas Propagação clonal ~1960
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
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)
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
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
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
Brasil
Introdução ~ 1930 Dierberger Agrícola
Sementes provenientes do Havaí
1940 – Instituto Agronômico
M. integrifolia
1970 – Primeiras variedades
1981 – Segunda geração de melhoramento no Brasil
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
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
Caracterização de 39 variedades de macadâmia
M. integrifolia M. tetraphylla
Híbridos
RAF – Randomly Amplified DNA Fingerprinting marcador dominante
• 40 variedades
• 6 locais
• 3 a 10 anos
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
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
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*
56 progênies (F1) Keauhou x A16
84% das 382 marcas (321) Estratégia pseudo-testcross
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)
4. Estudos em Desenvolvimento
Atual Programa de
Melhoramento Genético do IAC (2006-2007)
Histórico de produção e qualidade (ABM) Variedades Havaianas e IAC
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)
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
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
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 13Loco 7-8
Loco 9-10
Loco 11-12
Loco 17-18
Loco 19-20
Loco 15-16
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
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
Após a caracterização das variedades
Seleção dos parentais Genotipagem
Mapa Genético
Delineamento estatístico QTL’s
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
OBRIGADO!
Graciela Sobierajski sobierajski@iac.sp.gov.br