VANESSA CRISTINA PIOTTO Mitigação da emissão de gases de ... · + bainha, variaram (p
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LGN 313 – MELHORAMENTO GENÉTICO
Fernando Angelo Piotto
Departamento de Genética – Laboratório de Genética Bioquímica de Plantas
Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil
Telefone: (019) 3429-4475 / 4125 / 4126 - http://www.genetica.esalq.usp.br/phytogen/index.html
MELHORAMENTO GENÉTICO DO TOMATEIRO
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• 40 mil ha de tomate para mesa
– 2.453.700 t/ano (63,4 %)
– Produtividade de 63,5 t/ha
• 18 mil ha de tomate para processamento
– 1.414.000 t/ano (36,6 %)
– Produtividade de 70 t/ha
Introdução ao Tomateiro
R$ 4,2 Bilhões
Fonte: IBGE
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• Solanaceae
– Lycopersicon esculentum Mill.
– Solanum lycopersicum L.
• Espécie autógama
– 2n = 2x = 24 cromossomos
• 13 espécies relacionadas
• Genoma: 710 milhões de pb
Introdução ao Tomateiro
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Espécies ancestrais
auto-incompatíveis
Cultivares
Latino-Americanas
var. cerasiforme
Cultivares
modernas
Antigas cultivares
Européias e
Norte-Americanas
Evolução do Estilete
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Latitude 0° a 30° S
Ampla gama de habitats Ambientes contrastantes
• S. lycopersicum var. cerasiforme
• S. pimpinellifolium
• S. cheesmaniae
• S. galapagense
• S. neorickii
• S. chmielewskii
• S. habrochaites
• S. chilense
• S. pennellii
• S. peruvianum
São consideradas 14 espécies atualmente
Solanum ochranthum
Solanum juglandifolium
Solanum lycopersicoides
Solanum sitiens
Spooner et al., 2005 (Taxon)
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Bai & Lindhout, 2007 (Annals of Botany)
Melo et al., 2009 (Acta Horticulturae)
1524
1554 “pomi d’oro”
1711 1850 melhoramento
1870
3 gargalos de garrafa (bottlenecks)
Domesticação fora do centro de origem
Poucos acessos levados para Europa
Práticas de melhoramento genético
Processo de Domesticação do Tomateiro
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Estreitamento na Base Genética
http://www.taps.org.br
Grande diversidade morfológica
Baixa diversidade genética
Espécie cultivada
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Melhoramento
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Hibridação
S. lycopersicum
S. lycopersicum var. cerasiforme
S. pimpinellifolium
S. cheesmaniae
S. galapagense
S. chmielewskii
S. neorickii
S. habrochaites
S. pennellii
S. peruvianum
S. chilense
Atherton & Rudich, 1986
(The Tomato Crop)
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Morfologia Floral
Pétalas
Sépalas
Ovário
Estilete Anteras
Camada de
abscisão
Camada de
abscisão
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Cachos Florais
Escolha das flores
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Emasculação
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Emasculação
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Emasculação
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Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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• Coleta de pólen
• Cones de anteras
• Saquinhos ou potes
• Armazenamento
Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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Coleta do Pólen Hibridação
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Cruzamento Hibridação
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Hibridação Cruzamento
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Hibridação Cruzamento
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Hibridação Cruzamento
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Métodos de Melhoramento
• Introdução e Seleção
• Seleção Genealógica (Pedigree)*
• SSD (Single-Seed Descent)*
• População (Bulk)
• Retrocruzamentos*
• Seleção Recorrente
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Avaliação de Produção
• Avaliações escalonadas
• 10 cachos por planta
• Parcelas de 18 a 20 plantas
• Produção Total e Comercial
• Frutos do tipos A – AA – AAA
• Frutos danificados
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Avaliação de Produção
Salada
A
AA
AAA
Italiano
A
AA
AAA
Tipo Diâmetro transversal do fruto (SALADA)
AAA Maior que 85 mm
AA Entre 65 e 85 mm
A Menor que 65 mm
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Melhoramento
• O que melhorar?
• Características
• A qual mercado o produto é destinado?
• Consumo in natura (para mesa), Indústria
• Qual grupo de mercado será o alvo (para mesa)?
• Salada, Santa Cruz, Italiano, Cereja
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Características Importantes no
Melhoramento do Tomateiro
Vegetativa
Hábito de crescimento
Altura
Arquitetura Foliar
Enfolhamento
Arquitetura de raiz
Reprodutiva
Quantidade Flores
Formato dos frutos
Cor dos frutos
Tamanho dos frutos
Frutos longa vida
Sabor
Textura
Tolerâncias e
Resistências
Pragas
Doenças
Desordens
Fisiológicas
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• Hábito de crescimento
• Porte da planta
– Tomate para mesa
– Tomate para processamento industrial
Melhoramento: órgãos vegetativos
Diferenças Importantes
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Tomate Indústria
Plantas de Crescimento Determinado
Tomate rasteiro
Uniformidade de maturação
Possibilidade de colheita mecanizada
Impacto no Teor de Sólidos Solúveis Totais (ºBrix)
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Tomate para Mesa
Plantas de Crescimento Determinado
Cultivo em Sistema “Mexicano”
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Tomate Para Mesa
Plantas de Crescimento Indeterminado
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Tomate Para Mesa
Crescimento Indeterminado
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Tomate Para Mesa
Plantas de Crescimento Indeterminado
Necessidade de tutoramento
Colheita escalonada
Maior qualidade de frutos
Tamanho padrão
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Carmel-Goren et al., 2003
(Plant Molecular Biology)
1
2
3 1
2
1 1
Determinado
1
2
3
Indeterminado
1
3
2
1
3
2
Hábitos de Crescimento
Crescimento Indeterminado – SELF-PRUNING (SP)
Crescimento Determinado – self-pruning (sp)
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• Variações tamanho dos frutos
– Poligenes
– fasciated (f)
– QTL fw2.2
Melhoramento: órgãos reprodutivos
Frary et al., 2000 (Science)
fasciated (f)
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Grande diversidade no tamanho, formato e cor dos frutos
Coloração dos frutos
Beta-carotene (B) – Laranja
Delta-carotene (Del) – Amarelo
yellow flesh (r) – Amarelo
colorless fruit epidermis (y) – Rosa
Anthocyanin fruit (Aft) – Escuro
Formato dos frutos
ovate (o) – Formato oval
Sun (Sun) – Alongado
fasciated fruit (f) – Multilocular
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• Variações na cor dos frutos
– Tipos de carotenóides
– Nutracêutica (Alimentos Funcionais)
– Culinárias típicas
Melhoramento: órgãos reprodutivos
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Diversidade de Cores e Formas
Mercado Europeu x Mercado Brasileiro
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Salada ou Caqui Santa Cruz Italiano
Cereja
Grupos de Mercado no Brasil
Salada = 60%
Outros = 30% Mercado
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Frutos Longa Vida
• Tipos
– Normal
– Longa Vida Estrutural
– Longa vida
• non ripening (nor)
• alcobaça (alc ou norA)
• ripening inhibitor (rin)
Della Vecchia & Koch, 2002
Variações na cutícula dos frutos
Saladié et al., 2007 (Plant Physiology)
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Frutos Longa Vida
• Híbrido (heterozigoto):
• Aspecto “mesclado”
• Sabor comprometido
• Pleiotropia
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Melhoramento: órgãos reprodutivos
Genótipo Classe Vida Média Pós-Colheita
Tipo de Tomate Longa Vida
Homozigoto (var) Normal – Mole 4 dias Tradicional
Homozigoto (var) Normal – Firme 8 – 12 dias Estrutural
Heterozigoto (híb) alc – Firme 12 – 16 dias alc
Heterozigoto (híb) rin – Firme 12 – 20 dias rin
Heterozigoto (híb) nor – Firme 16 – 20 dias nor
Heterozigoto (híb) rin e nor – Firme 20 – 28 dias rin/nor
var = variedade; híb = híbrido
No inverno, os frutos duram em média 4 dias a mais Della Vecchia & Koch, 2002
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Tolerâncias e Resistências
• Fungos
• Bactérias
• Vírus
• Nematóides
• Insetos
• Desordens Fisiológicas
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Fusarium – raça 3
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• Fungos
– I1, I2, I3 (Fusarium oxysporium f. lycopersici)
– Ve (Verticiulium albo atrum)
– Sw (Stemphylium solani; Stemphylium lycopersici )
– Cf1... Cf9 (Cladosporium fulvum)
• Bactérias
– Pto (Pseudomonas syringae pv. Tomato)
• Vírus
– Tm-1, Tm-2, Tm-3 (TMV)
– Ty1, Ty-2, Ty-3 (TYLCV)
• Pragas
– Mi (Nematóides do gênero Meloidogyne)
Tolerâncias e Resistências
Pacote Mínimo
I1, I2, Ve, Mi
Híbridos com até
12 resistências
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• Transgenia
• Seleção assistida por marcadores
• Mapeamento de QTLs
• Mutagênese
• Sequenciamento
Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
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http://www.sgn.cornell.edu/about/tomato_sequencing.pl
Acesso: 18/05/2010
Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
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Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
http://www.eppo.org
www.agric.nsw.gov.au Helicoverpa armigera
(Broca-dos-Frutos)
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Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
Kumal & Kumal, 2004 (Crop Protection)
• Transgênico:
• Expressa a proteína Cry1Ab de Bacillus thuringiensis
• Resistência a Helicoverpa armigera (Broca-dos-Frutos)
Controle Transgênico
Controle
Transgênico
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Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
• Proteção contra o câncer
• Doenças cardiovasculares
• Doenças degenerativas relacionadas à idade
• Anti-inflamatórios
• Promotores de acuidade visual
• Retardadores da obesidade e diabetes
Acúmulo de Antocianinas nos Frutos
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Biotecnologia no Melhoramento do Tomateiro
Butelli et al., 2008 (Nature Biotechnology) Barra = 2cm
Delila (Del) / Rosea1 (Ros1)
Genes de Boca-de-Dragão
(Antirrhinum majus)
http://www.dkimages.com
Boca-de-Dragão
(Antirrhinum majus)
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Comerciantes (pós-colheita)
Tolerâncias:
Pragas e Doenças
Produtividade
Estresses
abióticos
Arquitetura
e hábito
Firmesa
Sabor
Cor
Textura
Longa
vida
Nutracêutica
Produtor Consumidor
O que é necessário melhorar no tomateiro?