“Melhoramento de Ornamentais Diversas” - ESALQ - USP · Não é muito se considerarmos que no...

“Melhoramento de

Ornamentais Diversas”

“Melhoramento de

Ornamentais Diversas”

Eng. Agro. MSc. Dr. Paulo Hercílio Viegas Rodrigues

As necessidades do As necessidades do setor de ornamentaissetor de ornamentais

a) Novidades como mola propulsora para manter e estimular o interesse dos consumidores de flores e plantas ornamentais;

b) Modernas técnicas de melhoramento genético levam a variedades de:

- mais fácil cultivo

- maior apelo ao público

- maior durabilidade;

c) novas variedades selecionadas mais adequadas ao cultivo intensivo e de baixo custo;

d) aprimoramento das características desejadas pelos consumidores: cor da moda, durabilidade, altura, perfume....

As necessidades do As necessidades do setor de ornamentaissetor de ornamentais

MELHORAMENTO GENÉTICO

• Tradicional

• Cultura de Tecidos Vegetais (Biotecnologia)

Melhoramento Gladíolo Melhoramento Gladíolo -- IACIAC

• FATORES DE SELEÇÃO (cormos)

Alta taxa de propagação,

Cormo deve ter bom crescimento,

Resistência a pragas/doenças,

Condições climáticas adversas,

Adaptação à mecanização

Melhoramento GladíoloMelhoramento Gladíolo

• FATORES DE SELEÇÃO (flores)

Alta qualidade comercial (potencial ornamental) sob

grande variação de temperatura e luminosidade,

Sejam fáceis de manusear, embalar e armazenar,

Capacidade para a antese após 2-3 dias de

armazenamento a seco das hastes cortadas.

Melhoramento GladíoloMelhoramento Gladíolo

• COLETA E CONSERVAÇÃO DE PÓLEN

• POLINIZAÇÃO:

Melhoramento GladíoloMelhoramento Gladíolo

11 22

33 44

Melhoramento GladíoloMelhoramento Gladíolo

55 66

Melhoramento GladíoloMelhoramento Gladíolo

Melhoramento BroméliasMelhoramento Bromélias

Melhoramento Bromélias

Melhoramento Bromélias

Melhoramento Bromélias

MelhoramentoMelhoramento GenéticoGenético

A Experiência da Bromélias RioA Experiência da Bromélias Rio

Introdução

• Início das atividades 1993

• Local Campinas, SP

• Início programa de Melhoramento Genético 1995

• Principais gêneros Guzmania, Aechmea, Vriesea, Neoregelia e Tillandsia.

Área de Genética – 5000m2

Objetivos

- Obtenção de novas cultivares que possuam:

• Valor comercial

•• Competitividade no mercadoCompetitividade no mercado

• Novidade

• Vantagens culturais

Processo de polinização

Fig 1: Retirada do pólen

do parental masculino

Fig 2: Preparação da flor

do parental feminino

Fig 3: Processo de

Polinização

Formação de sementes

Fig 4: Detalhe das

cápsulas formadas

após a polinização

Fig 5: Cápsulas

maduras

Fig 6: Detalhe da

cápsula madura já

colhida

Fig 7: Sementes

prontas para

semeadura

Germinação sementes

• Colocadas em ambiente especial para germinação e crescimento

Fig 8: Germinação das

sementes

Fig 9: Transplante para

vaso comunitário

Fig 10: Transplante para

bandejas de células

individuais

Transplantes

Fig 11: Mudas

transplantadas para pote

intermediário

Fig 12: Mudas

transplantadas para pote

final

Avaliação das plantas

Fig 13: Plantas resultantes de

cruzamentos prontas para

avaliação

Fig 14: Plantas resultantes de

cruzamentos escolhidas após

avaliação

Etapas do processo de melhoramento e lançamento de novas cultivares

ETAPA INICIAL – Tempo (meses)

Polinização Maturação Semeadura 1º transplante

até formação sementes 1º transplante até

sementes multivaso

AECHMEA 3 3 2,5 2,5

VRIESEA 3 3 6 3,5

GUZMANIA 3 3 3 3

NEOREGELIA 3 3 2,5 2,5

Etapas do processo de melhoramento e lançamento de novas cultivares

ETAPA INTERMEDIÁRIA - Tempo (meses)

MT PI PF Indução Formação

para para até até auge matrizeiro

PI PF indução flor

AECHMEA 3 4 8 2,5 1,5

VRIESEA 4 4,2 14 3,5 2

GUZMANIA 4 5 10 3 2

NEOREGELIA 3,5 4 8 2 1,5

Etapas do processo de melhoramento e lançamento de novas cultivares

ETAPA FINAL - Tempo (meses)

Isolamento Cultivo Tempo Tempo

micropropagação Comercial total total

LAB (meses) (anos)

AECHMEA 18 18 66 5,5

VRIESEA 24 24 91,2 7,6

GUZMANIA 24 20 80 6,7

NEOREGELIA 20 20 70 5,8

Resultados dos cruzamentos

• Tempo total para obtenção de uma nova cultivar 7 anos

• Aproveitamento: máx. 1% das plantas obtidas

• Cruzamentos realizados: 1500 guzmania; 1500 vriesea; 500 demais gêneros

Exemplo de uma nova cultivar obtida por cruzamento - Aechmea

Mãe: Aechmea chantinii x

Aechmea tesmanii loreto

Pai: Aechmea fasciata

sem espinho

Filho: Aechmea

416C

Exemplo de uma nova cultivar obtida por cruzamento - Guzmania

Mãe: Guzmania Hilda

Filho: Guzmania 509

Pai: Guzmania

lingulata amarela

Exemplo de melhoramento

Aechmea sem espinho

melhorada

Aechmea com espinho

original

VARIAÇÃO SOMACLONAL EM DIVERSOS

SISTEMAS DE CULTURA DE TECIDO

VARIAÇÃO SOMACLONAL EM VARIAÇÃO SOMACLONAL EM DIVERSOS DIVERSOS

SISTEMAS DE CULTURA DE TECIDOSISTEMAS DE CULTURA DE TECIDO

33

Exemplo de uma nova cultivar Exemplo de uma nova cultivar obtida por mutação obtida por mutação -- GuzmaniaGuzmania

Guzmania Aurora (variação) Guzmania Compact (original)

Variantes Variantes SomaclonaisSomaclonais de de H.bihaiH.bihai, ,

obtidas obtidas in in vitrovitro..

Variação Somaclonal Heliconia rostrata cv. Esalqueana

Proteção e Registro de CultivaresProteção e Registro de Cultivares

Vantagens de uma proteçãoVantagens de uma proteção efetiva para ornamentaisefetiva para ornamentais

a) amplo acesso via licenciamento aos produtos de vanguarda no mercado internacional.

b) maior satisfação do consumidor, maior competitividade e maior absorção de mão-de-obra.

c) Consolidação do Brasil como exportador de ornamentais no mercado internacional de flores (avaliado em US$ 48 bilhões anuais) e abertura de novos mercados.

• Participação nacional neste mercado é de apenas 0,22% , mas o

potencial do país permite um crescimento para cerca de 1,5% nos próximos anos.

Vantagens de uma proteçãoVantagens de uma proteção

efetiva para ornamentaisefetiva para ornamentais

d) Desenvolvimento de empresas nacionais de melhoramento genético em floricultura, que utilizem nossa diversidade natural para pesquisas de variedades novas brasileiras;

e) AutoAuto--sustentaçãosustentação, via royalties, dos setores de

pesquisa governamentais ligados ao agro-negócio, (Embrapa, EPAGRI, IAC, ESALQ, FAPESP, entre outras Universidades).

Vantagens de uma proteçãoVantagens de uma proteção efetiva para ornamentaisefetiva para ornamentais

Situação atual: ornamentais já Situação atual: ornamentais já passíveis de proteçãopassíveis de proteção

A Lei nº 9.456 de 25 de abril de 1997, promulgada juntamente

com o Decreto nº 2366 de 5 de Novembro de 1997, criou o

Sistema de Proteção de Cultivares no BrasilSistema de Proteção de Cultivares no Brasil.

No sistema atual brasileiro de proteção de cultivares uma flor

ou planta só pode ser protegida se tiver seus descritores

(características diferenciadoras de cada espécie ou gênero)

publicados pelo Ministério de Agricultura, via órgão de

proteção, no caso SNPC - Serviço de Proteção de Cultivares.

Somente em 2002 foi publicado os descritores da primeira ornamental: a ROSA. Até o momento são protegíveis e dispõem de formulários com descritores publicados no site do MAPA link SNPC as seguintes espécies vegetais e/ou gêneros:

1. Amarílis ( Hippeastrum Herbl)

2. Antúrio (Anthurium Schott)

3. Aster (Aster L)

4. Begônia elator ( Begonia x Helmatis Forsch)

Situação atual: ornamentais já Situação atual: ornamentais já

passíveis de proteçãopassíveis de proteção

5. Bromélia (Guzmania spp)

6. Calanchoe (Kalanchoe Adans)

7. Cimbídio (Cymbidium Sw.)

8. Cravo ( Dianthus L)

9. Crisântemo (Chrysanthemun spp)

10. Estatice (Limonium Mill.,Goniolimon Boiss. E Psythostachys (Jausb e Spach) Nevski).

11. Gérbera ( Gerbera Cass)

12. Grama Esmeralda e Santo Agostinho (Zoysia japonica Stend e Slenolaphrumn Secundatum (Walt) Rutze)

Situação atual: ornamentais já Situação atual: ornamentais já passíveis de proteçãopassíveis de proteção

Situação atual: ornamentais já Situação atual: ornamentais já passíveis de proteçãopassíveis de proteção

13. Gipsofila (Gypsophila spp)

14. Hibisco ( Hibiscus rosa-sinensis)

15. Hipérico ( Hypericum L)

16. Lírio (Lilium L)

17. Poinsetia (Euphorbia pulcherrima Willd.Exklotzsch)

18. Rosa (Rosa L)

19. Solidago ( Solidago virgaurea L)

20. Violeta ( Saintpaulia H. Wendl)

Quantidade de ornamentais Quantidade de ornamentais protegidas hoje por espécie ou gênero:protegidas hoje por espécie ou gênero:

15 variedades de ROSA

3 variedades de GRAMA

1 variedade de CRISÂNTEMO

Em andamento atualmente processos de proteção para cerca de 40 novas variedades de ornamentais, incluindo crisântemos, rosas, bromélia, violeta e begônia.

Não é muito se considerarmos que no mundo, 60 % das Não é muito se considerarmos que no mundo, 60 % das proteções concedidas são de ornamentais.proteções concedidas são de ornamentais.

Perigo !Perigo ! Syngonathus chrisanthus (Sempre viva)

Campo, rupestre (Santa Catarina)

Inovações Tecnológicas no Inovações Tecnológicas no

Melhoramento Genético de Melhoramento Genético de

Plantas OrnamentaisPlantas Ornamentais

Estratégias Tradicionais de Melhoramento

• Cruzamento e seleção

• Indução de mutação

• Técnicas biotecnológicas • micropropagação

• variação somaclonal

• limpeza de vírus

Principais flores na Holanda e capacidade de transformação

Espécie % exportação Transgênica

Rosa 29,1 rotina

Cravo 13,8 rotina

Tulipa 12,7 rotina

Crisântemo 14,9 rotina

Gerbera 5,2 +

Lily 4,9 +

Mol et al. (1995)

Principais flores comercializadas na Holambra e transformação

Espécie Transformação

Rosa rotina

Violeta rotina

Crisântemo rotina

Azalea +

Cravo rotina

Gerbera rotina

Novas TecnologiasNovas Tecnologias Complementares ao Complementares ao

MelhoramentoMelhoramento

• Introdução de genes - Transgênicos

• Marcadores moleculares

–melhoramento assistido (MAS)

–descritores para proteção de cultivares

Transformação de PlantasTransformação de Plantas

• Seleção de tecido vegetal competente para propagação ou regeneração,

• Método de transferência de gene,

• Identificação de células transformadas por seleção,

• Regeneração de plantas de células transformadas,

• Plantas transgênicas analisadas para confirmar presença do transgene,

•• PlantasPlantas transgênicastransgênicas avaliadasavaliadas parapara performanceperformance..

Transferindo DNA para células de plantas

Célula Vegetal

núcleo

parede celular membrana citoplasmática

transgene

1. DNA pode ser transferido por meio biológico (Agrobacterium) ou físico (bombardeamento) 2. DNA deve cruzar várias barreiras 3. DNA deve integrar no cromosoma no núcleo da células 4. Cada célula transformada é única 5. Número de células transformadas é mínimo

citoplasma

Transformação por Bombardeamento

Aplicações de Transgênicos

• Características de Produção -”Input” – visam redução de custo de produção

• resistência à doenças, pragas, herbicidas

• “performance” - produtividade e eficiência

• Características de Consumo -”Output” – acrescentam valor - “value added”

• novas cores, formas, tamanho, conservação, fragrância

Riscos associados a Transgênicos

• Vazamento de Informação Genética • resistência à pragas, doença, herbicidas para

ervas daninhas aparentadas

• Efeitos Ambientais Adversos • invasão de habitats como ervas

• Alergia • resistência a degradação digestiva

• estabilidade ao calor e ácido

Preocupação de Consumidores

• Desconhecimento da práticas agrícolas atuais favorecem resistência a aceitação

• Inglaterra – consumidores mais confiantes com ornamentais

transgênicos do que alimentos transgênicos (Kinderlerer et al., 1998)

Tecnologias x Aceitação

Ex. Forno de Microondas

X

Fogão à Gás Fogão à Lenha

-Não, não é modificado geneticamente!

É apenas berinjela !!!!

Ex. Resistência a virose do Mamoeiro

Área afetada Transgênica Controle

Cultivo de Mamão Transgênico “UH Rainbow” cercado controles

Aplicações de Transgênicos para Consumo - “Output”

• Novas cores * – alteração da biossíntese de antocianinas

• Redução da senescência - “longa vida” * – inibição da síntese/ação de etileno

• Alteração de Tamanho e Forma de Plantas e Flores * – alteração sensibilidade à fitohormônios, genes

homeóticos

• Alteração da fragrância – biossíntese de monoterpenos

Pigmentação de FloresPigmentação de Flores

• Função: – atração de polinizadores

– repelir herbívora

– proteção contra UV

• Mutação de cor afeta isolamento genético e especiação na natureza

• Estudos em Petúnia e Antirrhinum (boca de leão)

Pigmentação de FloresPigmentação de Flores

• Antocianinas - principais pigmentos

• Genética • Gregor Mendel e cor de flor

• Vários mutantes disponíveis

• Correlação entre genes únicos e alteração em antocianinas

• Ausência de efeitos deletérios

Rota de Biossíntese de Antocianina cont.

OH

OH

OH

HO O

Cianidina-3-glucosídeo

O-GlucoseOH

OH

O

OH

OH HO

O-Glucose

Delfinidina-3-glucosídeo

O

OH

OHHO

O-Gluc

Pelargonidina-3-glucose

Alteração da Cor por Alteração da Cor por Introdução de Introdução de GeneGene--EnzimaEnzima

1. baixa atividade de DFR de Petunia > ausência de flor laranja (pelargonidina)

2. ausência de F3’5’H em rosa e cravo > ausência de flores azuis (delfinidinas)

3. introdução de chalcone redutase > formação de cor amarela

sem F3’5’H

com F3’5’H

Introdução de F3’5’H em cravo

Alteração da Cor por Antisenso ou Senso

• Antisenso de CHS - inibe síntese de antocianina e flavonóis

Alteração da Cor por Antisenso ou Senso

-> transgênico com F3’5’H

-> mutante sem F3’5’H

Gene F3’5’H em Senso

Co-supressão por introdução de CHS (cópia extra)

normal normal transgênico

transgênico transgênico transgênico

Produtos Transgênicos Comerciais

• Florigene - Austrália – A partir de cravo branco - gene F3’5’H

• Cravo “Moondust” - 1996

• Cravo “Moonshadow” - 1998

• Novartis – introdução de Dfr de gérbera em petúnia

• Petúnia laranja

Moondust Moonshadow

INDUÇÕES DE MUTAÇÕES EM ORNAMENTAIS:

AMPLIAÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA

cena

ORIGINAL

MUTANTE

MUTANTES ESPONTÂNEOS EM TREVO (Trifolium repens L.)

MUTAÇÕES INDUZIDASMUTAÇÕES INDUZIDAS

Mutagênicos físicos e Mutagênicos químicos

OBJETIVOS:

Aumento da variabilidade genética:

IMPORTÂNCIA EM ORNAMENTAISIMPORTÂNCIA EM ORNAMENTAIS

Cultivares mutantes liberados

ornamentais - 552

culturas - 1700

= 2225

PRINCÍPIOS BÁSICOSPRINCÍPIOS BÁSICOS

- A ocorrência é ao acaso

- Método eficaz de seleção

- A mutação é um evento unicelular

-- A maioria das mutações são deletériasA maioria das mutações são deletérias

- Usar grandes populações

TRATAMENTOS E PARTES DAS PLANTASTRATAMENTOS E PARTES DAS PLANTAS

IN VIVO IN VITRO

Sementes Sementes

Estacas Estacas

Folhas Folhas

Pólen Pólen

Plantas Plantas

Ápices

Brotos axilares

Pecíolo

Raiz

Suspensões celulares

Protoplastos

MUTAÇÕES INDUZIDAS E MUTAÇÕES INDUZIDAS E

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

Radiações mutagênicas ionizantes:Radiações mutagênicas ionizantes:

RaiosRaios--X, RaiosX, Raios--gama; Nêutrons, U.V*gama; Nêutrons, U.V*

Energia transferida Energia transferida → → EfeitosEfeitos

Alta penetração nos tecidos* (Alta penetração nos tecidos* (GoiâniaGoiânia))

Doses: energia absorvida: Gray (Doses: energia absorvida: Gray (GyGy))

MUTAGÊNICOS QUÍMICOSMUTAGÊNICOS QUÍMICOS

- Agentes alquilantes:

EMS – metanossulfonato de etila PM 124

Uso:Uso: concentração, tempo, pH

Ex.: EMS 0,1 M (12,4 g/l), 5 horas pH 7.0

SELEÇÃO DA DOSE SELEÇÃO DA DOSE in vivoin vivo

Desenvolvimento de

quimeras

Indução de mutação em crisântemo de vaso

“Cherry Dark”

SELEÇÃO DOS MUTANTES

• Realizada no período de

florescimento

•Coloração

•Morfologia

•Cor e Morfologia

Empresa: Dekker de Wit

EXEMPLOS

SELEÇÃO DOS MUTANTES

DADOS ENSAIO DE AVALIAÇÃO

110

* - Classificação: 1 = altura e florescimento irregular da planta

Nº do

mutante

Reação

(semanas)

Regulador

de

crescimento

Altura

(cm)

Durabilidade pós-colheita

Formação da

copa*

Dose

(Gy)

Cherry

Dark

8,0 1 10,5 4,4 5 -

08 8,6 1 13,5 3,5 5 10,0

13 8,6 1 15,5 4,5 5 10,0

22 8,6 1 12,5 3,5 5 15,0

36 8,6 1 15,0 4,4 5 20,0

63 8,0 1 14,0 4,5 5 17,5

110 8,6 1 13,0 4,5 5 20,0

5 = altura e florescimento uniforme da planta

08

63 36

22

110

13

Cherry Dark

Em Tropicais...

Em Tropicais...