LGN 0313
Melhoramento Genético
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 FUMO
(Nicotiana tabacum L.)
Eng. Agr. MSc.
Guilherme José Farias
Sumário
Importância da cultura e panorama atual Botânica, grupos varietais e manejo
Melhoramento Genético
Objetivos
Técnicas
Etapas
Fotos
Melhoramento de FUMO . . .
POR QUÊ ???
Maiores Produtores e Exportadores
(mil toneladas de fumo)
399 598
928
2410
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
EUA Índia Brasil China
Total mundial: 6.496,4 mil t
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
121 135
157 184
466
0 100 200 300 400 500
Índia Zimbábue EUA China Brasil
Produção
Exportação
399 598
928
2410
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
EUA Índia Brasil China
Total mundial: 6.496,4 mil t
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
121 135
157 184
466
0 100 200 300 400 500
Índia Zimbábue EUA China Brasil
Produção
Exportação
173
312 362
402
1800
0 500 1000 1500 2000
Indonésia Japão Rússia EUA China
Consumo (bilhões de cigarros)
Consumo
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Soja g rão
Açúcar
Carne
Avícola Farelo
de S oja Café Ca
rne Bo vina Fumo Óle
o de S oja Suco d
e Frutas Carne
Suína
7° Lugar
Exportações Agropecuárias Brasileiras
(valor em milhões de dólares)
Fonte: MAPA, 2006
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Soja Cana Café Fumo Algodão
4° Lugar
Introdução
Consumo mundial de cigarros: 5 trilhões / ano BRASIL:
Maior exportador e 2º maior produtor Indústria: US$ 5 bilhões
Impostos: US$ 4 bilhões
2,4 milhões de empregos diretos e indiretos 200 mil famílias de produtores
360 mil hectares cultivados
Realidade do Produtor
Preço médio recebido = R$ 4,30 / kg de folhas Produtividade média = 1.844 kg / ha
Rendimento médio = R$ 8.000 / ha plantado Tamanho médio das propriedades : 16,4 ha
Área média com fumo : 2,7 ha
Fonte: Afubra, 2006
Market Share Mundial
GLH 3,1%
JTC
6,4% ITL 3,6%
Altadis 2,0%
BAT Souza Cruz
15,1%
Altria Phillip Morris
17,6%
CNTC 33,7%
Outros 18,5%
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
Sistema Integrado de Produção
EMPRESA
• Assistência técnica
• Assistência financeira
• Sementes
• Seguro
• Insumos agrícolas
PRODUTOR
• Produção das mudas
• Plantio
• Colheita
• Cura / Secagem
• Separação
• Enfardamento
Venda integral da produção Compra integral da produção
Contrato anual
Planta Modelo
Transformação genética
Facilmente transformável
Cultivo in vitro
Fisiologia de solanáceas
Testes iniciais em N. tabacum
Expressão de proteínas recombinantes Fábricas de moléculas
Genética Quantitativa
Pesquisas com delineamentos básicos Luciferase de vaga-lume
Science (1986) 234: 856-859
Botânica
Família Solanaceae
Gênero Nicotiana (67 espécies) Espécie Nicotiana tabacum L.
1560: Jean Nicot fumo na Europa
2n = 4x = 48 (anfidiplóide) Autógama
Cleistogamia
Monóica
Flores completas
Detalhes da Flor
Origem e Adaptação
Região dos Andes e Noroeste da Argentina
38ºS 60ºN
(Akehurst, 1981)
Frutos e Sementes
10 mil sementes por grama ! PELETIZAÇÃO
Grupos Varietais
Oriental
Tibagi Amarelinho
Burley Comum
Virginia
Maryland
Fumo Aromático Dark
Principais Regionais Nordeste
Outros
Capação e Desbrotas
Eliminação do meristema apical da planta quando começa a emitir os
botões florais.
Objetivo:
direcionar produção de
fotoassimilados para as
folhas
Fumo Oriental
Virginia x Burley
Secagem das Folhas : Cura
ESTUFA GALPÃO
Secagem das Folhas - Cura
Secagem em ESTUFA
Fumo Virginia e Amarelinho Amadurecimento desuniforme Colheita em etapas
Tipos:
Estufa convencional Estufa de ar-forçado
– Estufa L.L. = Loose Leaf = Folha Solta
Secagem das Folhas - Cura
Secagem em GALPÃO
Fumos Burley, Maryland, Comum, Oriental Amadurecimento uniforme
Colheita = planta inteira Tipos:
Galpão convencional GB1
GB2
Chapecó
Tabela 1. Desempenho dos estados da região sul do Brasil na safra de fumo 2004/05, nos aspectos de número de produtores, área plantada (em hectares), produção de folhas curadas (em toneladas) e
produtividade (em quilogramas por hectare), para os fumos do tipo Virgínia, Burley e Comum.
Tipo de fumo Estado
Virgínia Burley Comum Total
Nº de Produtores
Rio Grande do Sul 77.405 21.097 751 99.253
Santa Catarina 39.348 21.009 698 61.055
Paraná 20.201 13.551 2.507 36.259
Total 136.954 55.657 3.956 196.567
Área (ha)
Rio Grande do Sul 185.663 29.554 670 215.887
Santa Catarina 112.390 29.340 768 142.498
Paraná 52.288 19.151 3.139 74.578
Total 350.341 78.045 4.577 432.963
Produção (t)
Rio Grande do Sul 367.470 53.179 952 421.601
Santa Catarina 227.923 49.749 1.124 278.796
Paraná 98.865 34.512 5.352 138.729
Total 694.258 137.440 7.428 839.126
Produtividade (kg/ha)
Rio Grande do Sul 1.979 1.799 1.421 1.953
Santa Catarina 2.028 1.696 1.464 1.956
Paraná 1.891 1.802 1.705 1.860
Total 1.982 1.761 1.623 1.938
Fonte: Anuário Brasileiro do Fumo 2005.
83%
Classificação das Folhas
→ T: Ponteiras
→ B: Meeiras
→ C: Semi-meeiras
→ X: Baixeiras
} } }
}
Classes:
Classificação das Folhas
Subclasses (Virginia)
O (alaranjadas) L (verde limão) R (castanhas)
Tipo
1 : Primeira 2 : Segunda 3 : Terceira
Ideal (Virginia):
BO1
Cotação (2008) = R$6,25 / kg
Alcalóides do Fumo
Nicotina (90 a 95%)
Substância alcalóide básica Princípio ativo do tabaco
Proteção contra herbivoria
Outros alcalóides (5 a 10%)
Nornicotina Anabasina Anatabina
Nitrosaminas (TSNA’s): cancerígenas
Genetic Engineering on Nicotiana tabacum for Reduced Nornicotine Content
Conversão: Nicotina - Nornicotina Nornicotina: precursora de TSNA Gene da N-Demetilase: CYP82E4 Silenciamento com RNAi
A estratégia se mostrou eficaz
J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 9071-9078
Lily B. Gavilano, Nicholas P. Coleman, Leigh-Emma Burnley, Melissa L. Bowman, Newton E. Kalengamaliro, Alec Hayes,
Lowell Bush, and Balazs Siminszky
Formação de TSNA
NICOTINA
NORNICOTINA
NNN (TSNA)
N - Demetilase
Nitrosação
GENE CYP82E4
Senescência e Cura
Cura e Processamento
GAVILANO et al., 2006
RNAi
PROGRAMAS DE MELHORAMENTO
Principais Empresas
Objetivos do Melhoramento
Principais linhas de pesquisa:
Melhora da qualidade;
Aumento da produtividade;
Resistência às principais viroses (TMV, PVY, TSWV);
Resistência à murcha bacteriana;
Resistência aos nematóides de galhas;
Tolerância a amarelão;
Cultivares com baixos níveis de alcalóides.
Impacto dos Cultivares
2,1 1,1 26,8
6,6
0 5 10 15 20 25 30
1980 1991 1998 2005
(i.a. kg/ha)
Sistema Float +Cultivares Resistentes
Fonte: Souza Cruz, 2006
T
Geração de Variabilidade
Métodos Convencionais
Cruzamentos
Biparentais, multiparentais, retrocruzamentos, dialélicos Método da População (Bulk) e Genealógico (Pedigree), Seleção Recorrente
Biotecnologia
Obtenção de somaclones Cultura de tecidos
Cultura de células
Hibridação somática (fusão de protoplastos) Produção de haplóides e duplo-haplóides
Indução de mutação Não há cultivares
comerciais transgênicos
Suporte ao Melhoramento
M E L H O R A M E N T O D O F U M O
Casas de Vegetação
Banco de Germoplasma
Análises Químicas Cultura de Tecidos
Marcadores
Germoplasma
Fontes de resistências
N. repanda: nematóides, TMV, fogo selvagem, mancha
angular;
N. lagsdorfii: fogo selvagem, mofo azul, antracnose, PVY, TMV;
N. suaveolens: mofo azul, PVY, TMV, fogo selvagem, mancha angular
N. repanda
Técnicas Auxiliares
Seleção assistida por marcadores Fusão de Protoplastos:
Superação de incompatibilidade
Cultura de Tecidos e de Células
Técnicas Auxiliares
Caracteres Avaliados
Resistência a nematóides e viroses Dias do plantio ao florescimento
Número de folhas emitidas até florescimento Altura da planta no florescimento
Data para capação Valor agronômico
Produtividade de fumo curado
Desenvolvimento do Germoplasma
DOENÇAS
AGRONÔMICAS
QUÍMICA FUMAÇA
Tipos de seleções:
Nematóides Murcha bacteriana Viroses Amarelão Qualidade Produtividade Florescimento Maturação
Alcalóides totais / individuais Nitrato Açúcar Éster de sacarose Cloretos
Química da fumaça Flavour Degustação
Características de Interesse
VIRGINIA
M. incognita M. javanica
TMV, PVY, TSWV Murcha bacteriana Nitrato no talo
BURLEY
M. incognita
TMV, PVY, TSWV Murcha bacteriana Amarelão
Nitrato na lâmina
Linhagem A x Linhagem B
F
115 plantas x 5 frutos (bulk)
F
2100 plantas no campo Sementes colhidas em bulk
Geração de Variabilidade por Cruzamentos
3000 plantas
Método da População (Bulk)
Auto-Fecundação
F
3F
2Geração de Variabilidade por Cruzamentos
F
43000 plantas (bulk)
3000 plantas (bulk)
3000 plantas (bulk) Auto-Fecundação
Auto-Fecundação
Geração de Variabilidade por Cruzamentos
F
4SELEÇÕES
Testes de
Progênies
Esterilização de linhagens
Retrocruzamentos
Avaliação do Germoplasma
Avaliações Preliminares
Avaliações Intermediárias
Avaliação Final Testes de Progênies
Competição de Cultivares
CULTIVAR COMERCIAL
Difusão e Transferência de Tecnologia
Lavoura Teste
Lavoura Demonstrativa
Dias de Campo Macroparcelas
PRODUTOR
Produção de cigarros Análise de fumaça
Orientadores de Produtores
Produção de Sementes
Sementes Genéticas
Sementes Básicas
Sementes Experimentais
Sementes Semi Comerciais
Sementes Comerciais
Industrialização de Sementes
Sementes Nuas Registro
Proteção Certificação
Semi Comerciais Comerciais
U I S
Controle de Qualidade:
Laboratório de Análise de Sementes
Sementes peletizadas
Sementes envelopadas
Unidades de faturamento Produtor
Exportação
Beneficiamento Peletização
Envase / Envelopamento Armazenamento
U P S
FOTOS:
Etapas do Melhoramento
CMF – Souza Cruz
Rio Negro - PR
Unidade Rio Negro - PR
Unidades do CMF
Centro de Melhoramento de Fumo
UMF
Unidade de Melhoramento de
Fumo
UPS
Unidade de Produção de
Sementes
UIS
Unidade de Industrialização de
Sementes
Bandejas no Float
Etapas realizadas com produtores
Casas de Vegetação
Colheita de Frutos
Polinizações
Replante
Transplante.
Seleções Inoculações
Repicagem Semeação
Planejamento
Podas
ANO
AGRÍCOLA
Coleta de Dados
Tratos Culturais
Estaqueamento
Croquis Escolha e Preparo
das áreas
Adubação
Envelopes com Sementes
Semeação
Caixas com Tratamentos
Caixas com tratamentos
Tamanho ideal para Repicagem
Plântulas recém repicadas
Após 1 semana
