Melhoramento para resistência a doenças:Peculiaridades e perspectivas

Luis E. Aranha CamargoDepto. Fitopatologia e Nematologia

ESALQ/USP

V Workshop em Melhoramento Florestal

Importância de doenças de plantas

Estimativa de perdas devido a doenças, por região, 1988–90

Região US$bilhões % da produção

Asia 43.8 14.2

Antiga URRS 8.2 15.2

America Norte 7.1 9.7

America Latina 7.1 13.5

Europa 5.8 9.8

Africa 4.1 15.7

http://www.apsnet.org/Education/feature/FoodSecurity/

Importância de doenças de plantas ilustrada por desastres florestais: seringueira

• Fordlândia e BelterraSonho de Henry Ford de quebrar o monopólio inglês-holandês

da borracha

1927: Governo brasileiro doou terra para plantio de seringueira (1,4 milhões)Em troca de 9% do lucro após 12 anos...

Problemas de Fordlândia:

• Erosão• Malária• Mal-das-folhas• Saúvas

Nunca houve uma colheita em Fordlândia!!

• Resultado:

Brasil responde hoje por apenas 1% da produção mundial de

borracha natural

Moniliophthora perniciosa x cacaueiro na Bahia

Importância de doenças de plantas ilustrada por desastres florestais: cacaueiro

1746Introdução do cacau

no sul da Bahia: 1746

O auge: 1890 -1920

• Baixa variabilidade genética (erosão genética – efeito vertifolia)

• Continuidade espacial• Densidade• Negligência• Crime!?! (1989)

A entrada do patógeno na área cacaueira

da Bahia em 1989: o desastre

Peculiaridade do melhoramento para resistência :

F = μ + g + a + (ga)

Melhoramento para resistência a doenças:

F = μh + gh + ah + (ga)h + μp + gp + ap + (ga)p+ (ghgp)

hospedeiro patógeno h*p

O triângulo da doença

sintomas

O quê avaliar?Como avaliarQuando avaliar?Conhecer sintomas...

sintomas

O quê avaliar?• Incidência: porcentagem de plantas

doentes ou de suas partes

Só deve ser usada para doenças que atacam a planta toda (sistêmicas)

• Severidade: porcentagem da área ou volume de tecido afetado

Indicada para doenças foliares

Como avaliar?

• chaves descritivas

• escalas diagramáticas

• análises de imagens por vídeo

A elaboração de escalas deve obedecer certas regras:

-Lei de Weber –Fechner (olho lê em escala logarítmica)-Escala não deve ir além do máximo de doenças observado em campo-Acima de 50% de severidade, avaliar tecido sadio.

Escalas diagramáticas: Lei de Weber-Fechner

Quando avaliar?

http://www.grdc.com.au/growers/res_upd/south/s06/images/hollaway1.gif

área sob a a curva de progresso da doença – é a integral da quantidadede doença ao longo do tempo

Conhecer os sintomas...

Especialização em relação ao hospedeiro (gh*gp)?Identificação de raçasManutenção de isoladosReprodução da doença

Resistência Agressividade

Resistência depende, em maior ou menor grau, do genótipo do patógeno

(Van der Plank, 1968)Resistência de duas variedades de batata a raças de P. infestans

Especialização em relação ao hospedeiro

Resistência raça-específicaou

vertical (epidemiologia)

Resistência do “tudo ou nada”;

A preferida dos melhoristas

Geralmente monogênica

Geralmente não-durável

Resistênciaraça-específica

Efeito “Vertifolia” – erosão genéticaPerda de poligenes de resistência em função de seleção

de resistência raça-específica

Exs:

Phythophtora em batata, Europa (1958)

Bipolaris maydis raça T em milho, EUA (1970)

Cercospora em milho, Brasil (2000)

e o impacto da transgenia na erosão genética?

Raças: dificuldades para um programa de melhoramento

1) Identificação de raças

2) Monitoramento de raças

3) Manutenção de isolados

Identificação e monitoramento de raças

Genótipos hosp.(testadores) Raça0 Raça1 Raça2 Raç3

Clone 1 R S S S

Clone 2 S S S S

Clone 3 R R S S

Clone 4 S R R S

se resistência for monogênica e do tipo “tudo ou nada”, então com ntestadores, podemos definir 2n raças!!

genótipos do patógeno

Manutenção de isolados

Sem falar em doenças de etiologiadesconhecida ou complexa, como os declínios…

Tolerância ou resistência?

TOLERÂNCIA:

“Capacidade de uma cultivar de sustentar certos níveisde doença (ou de patógeno) com mínimos danos (produção)

quando comparadaa outras cultivares da mesma cultura”.

(Schafer, 1971).

Tolerância

Como identificar?

tolerância não é sinônimo de resistência!!!

• Perspectivas no melhoramento para resistência a doenças

Genômica

Melhoramento para resistência a doenças:

F = μh + gh + ah + (ga)h + μp + gp + ap + (ga)p+ (ghgp)

hospedeiro patógeno h*p

• Perspectivas no melhoramento para resistência a doenças – lado bom

GENÔMICA

MELHORAMENTO

para análise de ligação em cruzamentos experimentais

Avanços significativos no entedimento das interações genéticaspatógeno-hospedeiro

Genes R

Resist. não-hospedeiro

RSA

Resis. insetos

Transgenia e genes R

Pirâmides gênicas Multi-linhas

variedade resistente0% doença

variedade suscetível60% doença

pal atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtglox cggtacacgtttaccagggtcA cggtacacgtttaccagggtcGpr-1 ggcttgacatgcaaatcagga ggcttgacatgcaaatcaggaetc...

Associação de alelos com fenótipos– cruzamentos experimentais/ scanning genômico, etc.

Progênie de linhagens recombinantes é classificada de acordo com genótipos esperados no gene pal

genótiposparentais

em gene candidatos

genes candidatos

atccctcatttggGatctaggtg atccctcatttggTatctaggtg

Doença 17% 37%

Presença do alelo G a no locus pal está associada com uma reduçaõ de 54% na quantidade de doença

Plataformas para genotipagem de em larga escala

http://www.illumina.com/

Plataformas para genotipagem de em larga escala

http://www.illumina.com/

Perspectivas no melhoramento para resistência a doenças – lado ruim

A pirâmide da doença é dinâmica...

Importância de doenças de plantas ilustrada por patógenos

“latentes”: Phytophthoracinnamomi

Importância de doenças de plantas ilustrada por

patógenos “emergentes”: Phytophthora ramorum

Considerações finais• Avaliação fenotípica para resistência requer conhecimento de fundamentos em Fitopatologia.

• O componente patógeno acresce peculiaridades e dificuldades ao programa – apoio de Setor de

Fitopatologia é necessário.

• Distância entre melhoramento e conhecimento acadêmico sobre vias de defesa de planta começa a

diminuir, com bom potencial de aplicação no melhoramento

• Novos problemas: certamente surgirão em função de mudanças no triângulo