LGN 5799 - SEMINÁRIOS EM
GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
MELHORAMENTO GENÉTICO DO MILHO DOCE
Aluno: Vitor Hugo Barbosa Barbieri
Orientador: Dr. Cláudio Lopes de Souza Júnior
SUMÁRIO
• Introdução
• Objetivos do Melhoramento
• Base Genética
• Estratégias do Melhoramento
• Considerações Finais
Processamento industrial
INTRODUÇÃO
Importância Econômica
Consumo in natura
País Área (ha)
EUA 300.000
França 50.000 Hungria 42.000 Tailândia 40.000 Brasil 38.000 Outros 50.000
Fonte: USDA, 2007
País Área (ha)
EUA 200.000
China 120.000 India 85.000 Brasil ? 80.000 Outros 60.000
Importância Econômica – Segmento indústria (38 mil ha) INTRODUÇÃO
Valor de mercado (varejo): R$ 550 milhões
32.000 ha
Cristalina –Goiás Verde Goianésia -GOIALLI
Luziânia -BRASFRIGO
Morrinhos –OLÉ / DEZ /Cizal Nerópolis -QUERO
Orizona -Oderich Nova Gloria -CIRIO
INTRODUÇÃO
Importância Econômica – Oportunidade de exportação
Classificação Botânica
Classificação botânica do milho doce
Milho Comum Milho Doce
Família Poacea Poacea
Gênero Zea Zea
Espécie
Zea mays Zea maysGrupo Indentata/endurata Saccharata
INTRODUÇÃO
Classificação Vegetal
INTRODUÇÃO
Hortaliça é um termo agrícola e culinário que se referem a plantas ou suas partes, geralmente consumida por humanos como alimento.
• Colhido in natura (fresco)
• Cultivo intensivo
• Alto valor agregado
OBJETIVOS DO MELHORAMENTO
Industria processamento
Tolerância à Doenças/pragas
Produtividade
Estresse Abiótico
Qualidade semente Sabor
Cor
Aparência
Textura
Agricultores Consumidores
Rendimento
Industrial Comportamento após processado
OBJETIVOS DO MELHORAMENTO
Tolerância à Doenças/pragas
Produtividade
Estresse Abiótico
Qualidade semente Sabor
Cor
Aparência
Textura
Agricultores
Rendimento Industrial
GERMOPLASMA TROPICAL
Milho comum Milho doce
Fontes de Germoplasma
OBJETIVOS DO MELHORAMENTO
Processamento Industrial
Estresse Abiótico
Sabor Cor
Aparência
Textura
Consumidores
Rendimento
Industrial Comportamento após processado
Fontes de Germoplasma
GERMOPLASMA TEMPERADO
25% - Milho doce americano
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Pericarpo Imaturo Endosperma Teor de açúcar
Textura Aroma
Espessura do Pericarpo
Alelo Símbolo Crom. Enzima
brittle-1
bt15 Starch granule bound phospho- oligosaccharide synthase
brittle-2
bt24 ADP-glucose pyrophosphorylase shrunken-2
sh23 ADP-glucose pyrophosphorylase amylose-extender-1
ae15 Starch branching enzime IIb
dull-1
du110 Soluble starch synthase
sugary-1
su14 Starch debranching isoamylase sugary enhancer-1
se12 Desconhecida
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Endospermas Mutantes
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Endospermas Mutantes – Ação Bioquímica
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Classe Genótipo Amido
(%)
Sacarose (%)
Açúcares Redutores (%)
Fitoglicogênio (%)
Comum 48,9 7,3 3,9 2,8
Super doce shrunken-2 17,4 27,4 6,5 0,3
Doce sugary-1 20,6 11,6 4,3 27,7
Endospermas Mutantes – Classes
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Genótipo Dias após floresc.
Amido (%)
Amilose (%)
Açúcar Total (% )
Carboidrato Total (%)
Doce 16 23,3 14,3 25,7 65,3
20 28,0 22,8 15,6 66,5
24 29,2 28,5 13,1 70,8
28 35,4 24,2 8,3 69,6
SuperDoce 16 22,3 5,6 28,3 56,1
20 18,4 4,4 34,8 57,6
24 19,6 2,4 29,4 51,4
28 21,9 5,1 25,7 52,8
Endospermas Mutantes – Efeito da Maturidade
Série Isogênica
Genótipo A B C D E F G Média
du 22,3 25,7 18,3 16,1 24,5 18,4 24,9 21,5
su2 18,2 26,8 17,4 19,6 13,7 11,1 20,1 18,1
wx 17,2 24,6 15,1 11,9 10,4 11,0 17,8 15,4
sh2 38,3 39,5 40,4 38,0 46,3 41,2 41,3 40,7
su1 22,5 26,3 16,5 15,2 13,0 14,4 18,5 18,1
su1du 26,0 26,0 18,7 15,3 18,7 17,0 25,0 21,0
su1su2 23,7 27,2 20,7 17,1 17,0 19,0 22,1 21,0
su1duwx 25,1 27,6 20,4 18,7 16,4 17,2 25,9 21,6
Média 24,5 28,2 21,3 19,0 19,9 18,5 24,2 22,2
Produção de açúcares de 8 genótipos em 7 séries de linhagens isogênicas.
Endospermas Mutantes – Efeito do Background Genético
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Juvik et al. 1993, J. Amer. Soc. Hort. Sci.
Variável C0 C10 GS(%)
Emergência (%) 31 61 96,8
Sacarose (mg/grão) 3,4 4,2 23,1
Peso do Grão (mg) 145 180 24,1
Amido (mg/grão) 16,6 27,6 66,3
Efeito de 10 ciclos de seleção recorrente em uma população de endosperma sh2sh2.
Endospermas Mutantes – Efeito do Background Genético
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Sabor dos Grãos – Espessura do Pericarpo BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
• Herança simples com dominância parcial para pericarpo fino (Martin et al., 1980).
• Ito & Brewbaker (1991):
AA8(55 Mm) x Hi55 (82 Mm) – 2 genes AA8(55 Mm) x B37 (108 Mm) – 3 genes AA8(55 Mm) x B68 (132 Mm) – 6 genes
• Herdabilidade: 80% - baixo efeito do ambiente (Helm & Zuber, 1972, Ho et al.
1975, Ito & Brewbaker, 1991).
• Resistência à mastigação.
• Afetada pelo estágio de maturidade dos grãos.
• Penetrômetros vs análise sensorial (Teri et al, 2004).
Sabor dos Grãos – Espessura do Pericarpo
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Quantitative Trait Loci Affecting Pericarp Thickness of Corn Kernels
B. Wang, J.L. Brewbaker. Maydica 46 (2001): 159-165.
• O pericarpo foi extraído dos grãos e medido com micrômetro.
•127 marcadores RFLP
• Mapeamento por intervalo composto
Posição
Hi31 Ki14 RILs Média 120,1 68,9 91,7
Espessura do Pericarpo (µm) Cromoss. Marker LOD R2
1 umc132 3,5
6 umc198 3,4
37,5
Componente Aroma Sulfeto de hidrogênio ovo podre Methanethiol Sulfuroso, fecal
Acetaldeído Frutas
Dimethyl sulfide Corny (Milho) Desconhecidos Musty, grainy
Flora & Wiley, 1974. J. Food Sci.
Sabor dos Grãos – Aroma
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Teste Sensorial
Aparência das Espigas – Coloração do Pericarpo e Sabugo BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Loco P1 P1-rr P1-wr P1-rw P1-ww
Amarela Branca Bicolor
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Aparência das Espigas – Coloração do Endosperma
P1-Y1Y1 amarelo
P2-y1y1 branca
F1-Y1y1 amarelo
F2- 1Y1Y1:2Y1y1:1y1y1 75% amarelos: 25% branco
X
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Aparência das Espigas – Coloração do Endosperma
Amarelo
claro Laranja
Amarelo c/ Brilho
Amarelo s/ Brilho
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Aparência das Espigas – Coloração do Endosperma
Segregação 3 : 1 lw1/lw1
Alelo lw1
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Aparência das Espigas – Coloração do Endosperma
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Produtividade de Espigas (ton/ha)
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Rendimento Industrial (peso grãos/peso espiga)*100
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Aparência das Espigas – Formato
Espiga cilíndrica e reta
Espiga cônica e curva
As causas dos baixos índices de emergência são complexas e fortemente afetadas por 2 principais fatores (Hallauer, 2001).
• Genéticos
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Germinação e Vigor inicial - Causas
•Baixa concentração de amido (Douglas et al, 1993).
•Baixa atividade da alfa-amilase (Beck & Zeigler, 1989).
•Alto potencial osmótico (Wann et al, 1985).
•Infecção por patógenos (Styer & Canfliffe, 1993).
•Condições de produção de sementes
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Produção de semente
BASE GENÉTICA DO MILHO DOCE
Syngenta, 2007
Classes Fêmea Macho Semente Doce Superdoce
Normal Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2 Su1 Su1Sh2 Sh2
Doce su1 su1Sh2 Sh2 su1 su1Sh2 Sh2 su1 su1Sh2 Sh2 100%
Superdoce Su1 Su1sh2 sh2 Su1 Su1sh2 sh2 Su1 Su1sh2 sh2 100%
Duplo doce su1 su1Sh2Sh2 su1 su1sh2sh2 su1 su1Sh2sh2 75% 25%
Genótipo F1 (agricultor)
Fenótipo F2 (consumidor) Produção de Sementes
