Melhoramento genMelhoramento genMelhoramento genético da ... · de uma variedade na herança de uma determinada característica Embrapa Cerrados Cruzamento aberto Área da colheita

Melhoramento genético da mangueiraMelhoramento genMelhoramento genéético da mangueiratico da mangueira

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

Programa de PPrograma de Póóss--GraduaGraduaçção em ão em GenGenéética e Melhoramento de Plantastica e Melhoramento de Plantas

LGN 5799 – SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

LGN 5799 – SEMINÁRIOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Doutoranda: Michelle da Fonseca SantosOrientador: José Baldin Pinheiro

Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 – Caixa Postal 83, CEP:13400-9710 – Piracicaba – São Paulo – Brasil

Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 – Fax: (0xx19) 3433-6706 – http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php

54%54%54%

15%15%15%

Figura 1. Principais Estados produtores de manga no Brasil em 2006.

Fonte: IBGE, 2008

6%6%6%

14%14%14%

A Mangicultura no Brasil

4%4%4%3%3%3%

2%2%2%54%54%54%


483 488 536 526 581667

842950

1.217

0200400600800

1.0001.2001.400

1 2 3 4 5 6 7 8 91990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Produção (mil t/ano)

Figura 2. Evolução da produção de manga no Brasil no período de 1990-2006.

Fonte: IBRAF e IBGE, 2008


Exportações(t) / ano

Figura 3: Exportações brasileiras de manga no período de 1982 a 2006.

Fonte: IBRAF, 2008

Principais importadores :América do Norte e Comunidade Européia (Souza et al., 2002)

020.00040.00060.00080.000

100.000120.000140.000

1 2 3 4 5 61982 1988 1994 1999 2000 2006

Origem

Uma das mais importantes frutas tropicais

Filipínica ou Indo-chinesa(poliembriônica)

Filipínico-Leste-Timor

Classificação de Vavilov (1950)

Originária do segundo grande Centro (Indiano)

Indico-Burma-Tailandês

Indiana (monoembriônica)

Ah Ping Man Doc Mai

Classe - Dicotiledônea

Família - Anacardeaceae

Gênero - Mangifera

69 espécies (Bompard, 1993)

Principal espécie – Mangifera indica

Outras espécies com frutos comestíveis:

M. altissimaM. caesia

M. sylvatica

M. lagenifera

M. macrocarpa

M. odorata

Taxonomia

Taxonomia

Raça indianaRaça indiana Raça IndochinesaRaça Indochinesa

Mangifera indicaMangifera indica

Hibridação intra-racialHibridação intra-racial Hibridação intra-racialHibridação intra-racial

Hibridação inter-racialHibridação inter-racial

Milhares de variedades distribuídas em todo mundoMilhares de variedades distribuídas em todo mundo

Figura 4. Diagrama da espécie Mangifera indica com suas raças e híbridos inter e intra-raciais (São José, 1996).

X

Dispersão

20º N

20º S

Obstáculo: longevidade das sementes (recalcitrantes)

Entre os Trópicos de Câncer e Capricórnio

latitudes: 20ºN a 20ºS (Mukherjee, 1985)

Temperatura ótima: 24 a 30ºC

Biologia Floral

Inflorescência: panícula (6 - 9 meses de idade)

Fonte: Ian. S. E. Bally, 2006

Flor monoclina (perfeita)

Flor estaminada (masculina)

Fonte: Juliana H. de Souza, 2004

Polinização

Figura 5. Moscas visitando flores de manga.

Fonte: Juliana H. de Souza, 2005

Lepidoptera – 33%

Diptera (moscas) – 51,6%

Polinização

Fator limitante (monoembriônicas)

Auto-incompatibilidade do tipo esporofítica(Mukherjee et al., 1968)

Embriões nucelares: fecundação e vingamentodos frutos sem polinização

Plantas poliembriônicas

Incompatibilidade

Auto-incompatibilidade parcial ou completa (Sharma & Singh, 1970; Ram et al., 1976; Pinto et al., 2002).

Vingamento de Frutos

Baixo vingamento de frutos

~ 0,01% o número de frutos no estande final

no máximo 35% das flores são polinizadas

grande número de flores perfeitas não são polinizadas

alto número de flores masculinas na panícula

pequeno número de pólen por antera (fator genético)

deficiência de B (fator nutricional)

temperatura abaixo de 16oC

Retenção de Frutos

“Cabeça-de-alfinete”

“Bola de gude”

“Bola de bilhar”

> percentual de queda (67%)

a queda de 22% dos frutos vingados

percentual de queda inferior a 1%

EmbrioniaMangas monoembriônicas Mangas poliembriônicas

Manga poliembriônica porta-enxerto

1 embrião zigótico 1 ou mais embriões

Poliembrionia

Herança monogênica – gene dominante (Aron et al., 1998)

Herança mono ou poligênica – gene recessivo (Leroy, 1947; Sturrock, 1968)

Fonte: Rossetto, C. J.

Embrionia

Germinação de semente

monoembriônica

Semente poliembriônicagerminada

Fonte: Rossetto, C. J.

Citogenética da Mangueira

Alopoliplóide - anfidiplóide (alógama)

Mangifera indica - 2n=40

Utilização de outras espécies do gênero Mangifera

Obtenção de progênies em épocas cujos preços sejam mais vantajosos para o produtor

Plantas tetraplóides - 2n=80 (Singh, 1969)

Obtenção de híbridos interespecíficos

produção fora da época normal de colheita da M. indica

EX: Mangifera caesia

Melhoramento Genético

Tommy Atkins - 80% da área plantada (+ exportada)

alta produtividade

boa capacidade de adaptação a diferentes ambientes de cultivo

> tolerância a certas doenças

cor de casca atraente e boa conservação pós-colheita

alta suscetibilidade à malformação e ao

colapso interno da polpa

sabor regular / alternância de produção

Base comercial da mangicultura brasileirapoucas cultivares (todas de origem americana)

Cultivo monoclonalPinto et al. 2005

Melhoramento Genético

Outras cultivares plantadas no Brasil

Keitt

KentVan Dyke

Haden

Rosa

Palmer

Tabela 1 . Principais coleções de germoplasma de manga existentes no mundoPaís Instituição M. indica Mangifera sp. Avaliação Disponibilidade

Austrália DPI 63 - Parcial DisponívelBangladesh BARI 107 - Em desenv. Parcial

Brasil* Várias 407 - Em desenv. Disponível

Nicarágua Várias 54 - Em desenv. DisponívelPeru Várias 81 - Parcial Disponível

Espanha ICCRAT 59 - - -Taiwan TARI 176 - Parcial Disponível

Tailândia Várias 294 34 Parcial DisponívelUSA Várias 461 4 Parcial Disponível

Venezuela FONAIAP 140 - - -

Filipinas UPLB 343 9 Parcial DisponívelPortugal DP/NARS 100 - Parcial Disponível

África do Sul CSFRI 117 - Em desenv. Disponível

Colômbia Corpoica 59 1 Em desnv. DisponívelCosta Rica Várias 51 - - -

Cuba DICF 350 - Parcial DisponívelFiji Várias 143 - Em desenv Disponível

Índia IIHR 1100 6 Em desenv. DisponívelIndonésia Várias 292 9 Em desenv. DisponívelJamaica RDD/MA 63 - Parcial DisponívelMalásia MARDI 111 - Em desenv. DisponívelMéxico Várias 143 - Em desenv. Disponível

Moçambique INIA 119 - - -

Adaptado de Bettencourt et al. 1992. *Dados atualizados pelos autores

Coleções e Bancos Ativos de Germoplasma

cvcvcvcvcv

Embrapa/Cpatsa (Petrolina-PE) – 105 acessos

IAC/APTA (Pindorama-SP) ~ 90 acessos

Embrapa/CPAC (Planaltina-DF) – 72 acessos

Unesp/FACVJ (Jaboticabal-SP) – 60 acessos

UFV (Viçosa-MG) – 17 acessos

Maior coleção - Instituto de Pesquisa Hortícola da Índia

Campo na forma clonal (3 a 5 plantas/acesso)

Brasil

Manutenção

Programa de melhoramento da mangaEmbrapa Cerrados

Início – 1983

obtenção de cultivares com características superiores

Campo experimental em Planaltina - DF

Pinto et al., 2000 ; Cordeiro et al., 2005

Objetivo:

Resistência às principais doenças e desordens fisiológicas

Baixo porte

Produtividade

Melhor qualidade da fruta para o mercado de consumo

cv

cv

cv

cv

Embrapa Cerrados

Figura 6. Organograma de execução das etapas do programa de melhoramento de manga

Embrapa CerradosIntrodução

78 cultivares de diferentes países e regiões

Manutenção de uma coleção ativa

Mínimo de 4 plantas/variedade (número de acesso)

Variedades com 2 características negativas marcantes

Não devem ser mantidas na coleção!!!

cvcv

Pinto, 1995 e 2001

Seleção de parentais (seleção fenotípica)

Plantas de porte anão

Alta produtividade e regularidade de produção

Elevada qualidade comercial dos frutos

Resistência a pragas e doenças

Seleção recorrente ou individualcvcvcvcv

Embrapa Cerrados

Polinização controlada ou manual

Técnica Antiga de Hibridação

Polinização em muitas flores/panícula e poucas panículas/planta

1981 a 1983 - Técnica de Mukherjee et al. (1961)

Polinização em poucas flores/panícula e muitas panículas/planta

Pinto, 1995 e 2001

Embrapa Cerrados

1984 - Aperfeiçoamento da Técnica de Mukherjee

Perfuração dos sacos plásticos que envolvem as panículas

Escalonamento na abertura das anteras a campo

Seleção de flores na parte interna da ráquis floral

1 flor masculina para polinizar 2 flores hermafroditas

Pulverização semanalmente com água e/ou calda fúngica das

flores usadas nos cruzamentos

Ensacamento dos frutos híbridos resultantes

Pinto, 1995 e 2001

cvcvcvcvcv

cv

Fonte: Pinto, 2001

Híbridos ObtidosTécnica e Período

Flores polinizadas

(Quantidade)Quantidade %

108

1408

1638

Técnica antiga

(1961-1985)17512 0,62

Técnica de Mukherjee

(1961-1985)95911 1,47

Técnica da Embrapa/CPAPC

(1986-1999)27300 6,00

Tabela 2 – Comparação da eficiência de técnicas de hibridação de manga no período de 1946 a 1999.

Embrapa Cerrados

4,53%

Técnica de recuperação de copa (Pinto, 1987) - multicopa

Montículos de esterco de galinha

Pinto, 2001

Proliferação de moscas domésticas

(polinizadoras)

Policruzamento

Embrapa Cerrados

Variedades com épocas de florescimento diferentes

indução floral (sincronia de abertura das flores)

Figura 7. Desenho esquemático mostrando a área experimental de manga em quadrado latinoPinto, 2001

Técnica do quadrado latino

100 frutos

Probabilidade máxima de 50% de uma variedade na herança de uma determinada característica

Embrapa CerradosCruzamento aberto

Área da colheita dos frutosVariedades com características desejáveis

Cordeiro, et al. 2006. RAPD RAPD markersmarkers utilizationutilization and and otherother parametersparameters in in thethe determinationdeterminationof mango of mango hybridshybrids genitorsgenitors. Revista Brasileira de Fruticultura, v.28, n. 2, p.164-167.A

RTI

GO

AR

TIG

O

M1 e M2

R M K A T M1 M2

Figura 8. Desenho esquemático mostrando a área experimental de manga em quadrado latino. / demonstra a face de Mallika onde foram colhidos os frutos.

Figura 9. Produtos de amplificação RAPD com os 5 possíveis parentais e os 2 híbridos analisados utilizando o primer decâmero OPE15


RTI

GO

AR

TIG

O

Progenitores/híbridos M1 M2Roxa 0,77 0,90

Mallika (mãe) 0,84 0,91

Keitt 0,75 0,77

Alfa 0,83 0,87

Tommy Atkins 0,83 0,88

Tabela 3. Índice de similaridade genética entre progenitores e híbridos obtido pelo coeficiente de similaridade de Nei & Li (1979) baseado na matriz binária de 134 bandas de RAPD.

Híbridos M1 M2

Possíveis Progenitores Masculinos Alfa Tommy Roxa Keit Alfa Tommy Roxa Keit

Similaridade genética 1 1 0,5 0,25 0,75 0,75 1 0,25Proximidade de planta 0,5 0,25 1 0,5 0,5 0,25 1 0,5

Época e taxa de florescimento 1 1 1 0,25 1 1 1 0,25

Número de fragmentos homólogos 1 0,5 0,5 0 1 0,25 0,75 0

Total 3,5 2,75 3,0 1,0 3,25 2,25 3,75 1,0


RTI

GO

AR

TIG

O

Tabela 4. Teste final para estimar prováveis parentais machos baseados nos quatro parâmetros.

Valores: 1 (Probabilidade alta); 0,75 (provável); 0,5 (probabilidade média); 0,25 (baixa probabilidade)

RAPD é uma técnica eficiente para agregar informações em teste de paternidade de híbridos;

A eficiência da estimativa na identificação parental aumenta utilizando-se os parâmentrosde similaridade genética, amplificação dos fragmentos homólogos, época e taxa de florescimento e proximidade das plantas.


RTI

GO

AR

TIG

O

Avaliação, seleção e caracterização de progênies

Plantio com alto adensamento (4 x 2 m)

Indução floral – avaliação e seleção precoces

Pinto, 1995 e 2001

Embrapa Cerrados

Avaliação por 3 anos (no mínimo)

cv Eliminação das progênies indesejáveis

Embrapa Cerrados

1º ano – 5% de intensidade de seleção (nanismo)

Correlação entre parâmentros morfológicos e fisiológicos

altura e comprimento de internódios

Densidade estomática e relação casca/xilema

Resistência ou tolerância a doenças e insetos

Pinto, 1994 e 2001


Parâmetros de crescimento da planta

Altura (m)

Perímetro do tronco (cm) a 20 cm do chão

Média do diâmetro (m) da copa entre plantas e na linha das plantas

Parâmetros de rendimento de frutos

Quantidade em número e peso total dos frutos colhidos (Kg)

Pinto, 1995

Embrapa Cerrados


cvcvcv

cv

Características físico-químicas das frutas

Peso do fruto (g)

Forma do fruto

Percentagem da casca, do caroço e da polpa

Brix

Acidez

Relação brix/acidez (RBA)

Pinto, 1995

Embrapa Cerrados

Produção e qualidade dos frutos

Intensidade de seleção de 2%


cvcvcvcvcvcv

cv

Mangueira Longo período juvenil

Alternância de produção

Coeficiente de repetibilidade

Caracteres r R2 = 0,851 R2 = 0,90 R2 = 0,95

NTF 0,51 6 (5,5) 9 (8,7) 19 (18,5)

PFP 0,53 5 (5,1) 8 (8,1) 17 (17,1)

PMF 0,81 2 (1,3) 3 (2,1) 5 (4,5)

Tabela 5. Número de medições associado a vários coeficientes de determinação (R2), com base na repetibilidade estimada para os caracteres númrto total de frutos/planta (NTF), produção de frutos/planta (PFP) e peso médio do fruto (PMF).

1 Número aproximado (número calculado)

Costa, 2003. Estimativas de Estimativas de repetibilidaderepetibilidade de alguns caracteres de produde alguns caracteres de produçção em ão em mangueiramangueira. Ciência Rural, v.33, n. 2, p.263-266.A

RTI

GO

AR

TIG

O

Pinto, 2001

Antes do lançamento da variedade

Liberação de própagulos para viveiristas idôneos

Multiplicação do material em larga escala

Plano de negócio pela instituição criadora

Nome fantasia e código de registro da variedade

Embrapa Cerrados

Marketing

cv

cv

cv

IncidênciasMosca-das-frutas Malformação Floral Colapso da Polpa

MA A M B MB S MA A M B MB S Presente Ausente

Tommy Atkins X X X

Heidi X X X

BRS Ômega X X X

CPAC 22/93 X X X

CPAC 165/93 X X X

CPAC 263/94 X X X

CPAC 329/94 X X XCPAC 463/94 X X X

CPAC 58/95 X X X

Cultivar / Híbrido

Cultivar BRS Ômega para o Cerrado Brasileiro

Pinto et al., 2005

Incidência de mosca-das-frutas: MA - ≥ 75%, A - 50% e 75%, M - 25% e 50%, B - 10 e 25%, MB - até 10%, S - nenhum fruto atacado.Incidência de malformação floral: MA - >50%, A - 30% e ≤50%, M - 10% e ≤ 30%, B - 5% e ≤ 10%, MB - 1% e ≤ 5%, S - nenhuma panícula com malformação floral

103

240

345395 398

231

12075 68

0

100

200

300

400

500

Hei

diTo

mm

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BRS

Ôm

ega

CPA

C

22/9

3C

PAC

16

5/93

CPA

C

263/

94C

PAC

32

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CPA

C

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94C

PAC

58

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8,4 5,8

21,8

11 137,2

39

46,9

15,6

35,7

10,2

34,6

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10

20

30

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BRS

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81

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Alfa

Lita

Beta

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Tom

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Atki

ns Ubá

Van

Dyk

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rapa

li

Pinto et al., 2005

Pinto et al., 2005

Cultivar BRS Ômega para o Cerrado Brasileiro

81,9263,28,326,814,948321CPAC 58/95

77,5350,68,136,614,365452CPAC 463/94

75,2224,210,130,015,446298CPAC 329/94

88,2485,46,435,415,887550CPAC 263/94

82,9389,85,425,211,755470CPAC 165/93

72,6196,811,130,218,149271CPAC 22/93

71,3178,411,428,414,837250BRS Ômega

71,3258,09,434,019,972362Heidi

72,0418,08,046,020,0116580Tommy Atkins

%(g)%(g)%(g)(g)PolpaSementeCascaFruto

Peso do Fruto e Porcentagem de RendimentoCultivar / Híbrido

BRS Ômega e seleções híbridasCor: amarelo-ouro a amarelo escuro Sabor: bom a excelente

Norte-americano (250 a 600g)

Europeu (300 a 450g) > 60%

Selecionar variedades de “supermangas”

Objetivos:

Resistência múltipla às principais pragas e moléstias

Ótima produtividade e qualidade das frutas

Programa de melhoramento da mangaInstituto Agronômico de Campinas (IAC)

IAC 103 Espada Vermelha

Selecionar porta-enxertos resistentes ao fungo Ceratocystis fimbriata, dentro da população da variedade coquinho (Seleção Massal)

cvcv

1º ciclo de seleção recorrente:

Copa

Instituto Agronômico de Campinas (IAC)

Espada Vermelha

Rosa “Rosa de

Pernambuco”

IAC 111Alfa


2º ciclo de seleção recorrente:Seleção de pais: Alfa, IAC 111, Rosa e Espada Stahl

Alfa Alfa

Alfa

Alfa Alfa

Alfa

Alfa

AlfaAlfaAlfa

Alfa

Alfa

Alfa

AlfaIAC111

IAC111

IAC111

Alfa

IAC111

Alfa

Policruzamento(Embrapa)

Combinações específicas

Copa

cv


1 a 1,5m de altura: resistência à seca-da-mangueira, bacteriose, malformação, antracnose e oídio

Frutificação: resistência à mosca- das-frutas e qualidade das frutas


Materiais selecionados:

Clonados por enxertia

Testes regionais: avaliar a regularidade de produção

Copa

cv

cv


Porta-enxertos resistentes:

2 anos: 2.000 sementes de Coquinho Canteiro

~ 1.000 plantas (150 cm de altura)

Inoculação do fungo Ceratocystis fimbriata (3X)


Resistente Resistente Suscetível

90 dias após inoculaçãocvEliminação das plantas suscetíveis


941 plantas

202 plantas

1a aplicação do fungo

2a aplicação do fungo

32 plantas


3 inoculações sucessivas do fungo (intervalo de 90 dias)

Plantas sobreviventes frutificação

Seleção das plantas semelhantes à planta mãe

Teste finais:

Verificar se os frutos fornecem plantas resistentes

Campo: verificar a produtividade que o porta-enxerto confere às copas nele enxertadas

cv

cv

cv

Perspectivas

Embriogênese somática e criopreservação

Wu et al. 2007

Variação somaclonal / seleção in vitro

Perspectivas

Biologia molecular

Transformação genética

Conservação de germoplasma in vitro

Identificação de cultivares

Diversidade genética

Mapeamento genético

Clonagem de genes

Seleção de clones dentro das variedades brasileiras

Informação pessoal do Dr. Carlos Jorge Rosseto, 2008 & Wu et al. 2007

Considerações finais

O melhoramento genético proporciona a geração de cultivares com os atributos necessários e assegura a competitividade da mangiculturanacional;

A associação dos métodos clássicos de melhoramento genético com as modernas técnicas de biologia molecular poderá acelerar o desenvolvimento de cultivares.

OBRIGADAOBRIGADA

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Melhoramento genMelhoramento genMelhoramento genético da ... · de uma variedade na herança de uma determinada característica Embrapa Cerrados Cruzamento aberto Área da colheita