melhoramento genético em citrus
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Genética na fruticultura na cultura da laranja. ano 2011TRANSCRIPT
MELHORAMENTO GENÉTICO EM
CITRUS E GÊNEROS
RELACIONADOS
Maria Carolina Cásares Wong
Melhoramento de Frutíferas
Dezembro, 2011
INTRODUÇÃO
Citricultura brasileira: Importante segmento
econômico
Valor de produção
Geração de empregos
Brasil: Maior produtor de citros e maior
produtor e exportador de suco concentrado
congelado de laranja
Produtividade média: 2,0 caixas/planta/ano.
Florida: 6 caixas/planta/ano
Aumento da produção explicada por
acréscimo nas áreas de plantío
INTRODUÇÃO
Baixa produtividade devida a:
Pomares sem irrigação
Fatores fitossanitários
Estratégias de manejo do pomar
Manejo pós-colheita dos frutos
Vulnerabilidade do setor:
Diversidade biológica vs. Pouco material utilizado
Necessidade de ampliação das bases
genéticas atuais dos citros e potencializacão
do germoplasma já existente
TAXONOMÍA
Orden Geraniales
Familia Rutaceae
Subfamilia Aurantioideae
(Swingle y Reece, 1967)
Dos tribus
Clauseneae; Citreae
(Tres sub-tribus)
Citrinae
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
* GLANDULAS DE ÓLEO
*OVARIO SOBRE UN DISCO COM
NECTARIOS
* FRUTO COM PLACENTAÇÃO AXILAR
Géneros
Citrus
Poncirus
Eremocitrus
Microcitrus
Fortunella
Clymenia
(Davies & Albrigo; 1994)
TAXONOMIA HÍBRIDOS
Laranja
(Tangerina x Toronja)
Pomelo
(Tangerina x Toronja x
Cidra)
Limão
(Cidra x Toronja)
Lima
(Cidra x Toronja x
Microcitrus)
VERDADEIRAS ESPÉCIES
Cidra
C. medica L.
Toronja
C. maxima L.
Tangerina
C. reticulata Blanco
(Davies & Albrigo; 1994)
GRUPOS HORTÍCOLAS
(Hodgson, 1967)
LARANJAS DOCES
C. sinesnsis L. Osbeck
Valencia, Pera, Hamlin, Natal,
Pineapple. Washington Navel,
Baianinha, Summerfield,
Navelate
Tarocco, Sanginello, Moro
GRUPOS HORTÍCOLAS
(Hodgson, 1967)
TANGERINAS
C. reticulata Blanco
C. unshiu Marc.
Satsuma: Miyagoma, Okitsu, Owari,
Clausellina
Común: Clementinas (Fina, Marisol,
Oroval), Dancy, Ponkan
LIMÕES
C. limon Burmann
Verna, Lisboa, Eureka
GRUPOS HORTÍCOLAS
(Hodgson, 1967)
POMELOS
C. paradisi Macf.
Duncan, Marsh Rosados. Foster, Thompson
Rojos: Star Ruby, Ray Ruby, Redblush, Rio Red
GRUPOS HORTÍCOLAS
(Hodgson, 1967)
Citrus aurantifolia L.
Citrus latifolia Tanaka
LIMAS KUMQUATS
Fortunella margarita “Nagami’
F. crassifolia “Meiwa’
F. japonica “Marumi’
NECESSIDADES DE MELHORAMENTO
Culturas sob diferentes condições de stress
Solos: Alcalinidade, acidez, salinidade
Inundações, secas
Geadas e altas temperaturas
Pragas e doenças em geral
Dificuldade para produzir frutas de qualidade: Falta
de adaptação, insuficiência de cultivares
Leprosis de los cítricos (CiLV)
(Machado et al., 2005; Pompeu Júnior, 2005)Tristeza de los cítricos (CTV)
MELHORAMENTO GENÉTICO EM
CITRUS
Melhoramento de cultivares para copa, para porta-
enxerto e as suas interações
Melhoramento tradicional:
Seleção clonal
Hibridação sexual
Mutagénesis induzida
Manipulação da ploidía
Alternativas atuais:
Manipulação da ploidia
Transformação genética
Variação somaclonal
Hibridação somática
SELEÇÃO CLONAL
Citrus com alto grau de mutação nas gemas
Origem da maioria dos materiais cultivados
Seleção e caracterização de laranjeiras-doces
(Citrus sinensis (L.) Osbeck) no estado do Acre.
Gondim et al., 2001
Caracterização e seleção de plantas segundo: Idade,
aspetos fenológicos e fisiológicos
Média de 22 anos de idade (12-100)
54+1 (‘Aquiri’) materiais avaliados/limão Cravo
Comprovado valor agronômico e/ou adaptativo ao
ambiente e resistência/tolerância a doenças
SELEÇÃO CLONAL
Materiais promissores
Porta-enxerto
Variedade-copa precoce
Variedade-copa meia estação
Variedade-copa tardia
Variedade-copa continua
HIBRIDAÇÃO SEXUAL
Obtida pela polinização dirigida de flores
previamente emasculadas, com pólen da espécie
ou cultivar com os caracteres desejados
Gêneros, espécies e cultivares afines: Grande
variedade de caracteres disponíveis
Necessário conhecer: Biologia floral, influência dos
fatores climáticos e biológicos que afetam a
hibridação.
Temperatura Pistilos abortivos Doenças
(Agustí, 2003; Machado et al., 2005; Robles et al., 2010)
HIBRIDAÇÃO SEXUAL
(Machado et al., 2005)
HIBRIDAÇÃO SEXUAL
Tangor 14/22: un nuevo híbrido seleccionado.
Bello et al., 2004
Cruzamentos:Tangerina ‘Clementina’ (Citrus clementina
hort ex. Tan.)
Laranja ‘Victoria’ (Citrus clementina hort ex. Tan. X
Citrus sinensis (L.) Osb.)
Progenie Enxertia: Citrus macrophylla Wester
Preseleção e enxertia: Citrumelo ‘Swingle’ e laranja
azeda ‘Agrio-1’
HIBRIDAÇÃO SEXUAL
Crescimento vigoroso, e folhagem denso
Produção de 190 kg/árvore aos 10 anos
Frutos pequenos, poucas ou nenhuma semente,
bom conteúdo de suco e SST e acidez adequada
Características físicas e químicas do híbrido Tangor 14/22 em dois porta
enxertos e quatro datas de avaliação (Bello et al., 2004)
MUTAGÉNESIS INDUZIDA
Tratamento de gemas ou sementes com agentes
mutagênicos (físicos ou químicos) induze câmbios
no genoma
Raios Gamma em sementes (tolerantes)
Development of promising seedless Citrus
mutants through Gamma irradiation. Sutarto et
al., 2009
Tangerina (Citrus reticulata L. Blanco) cvs. Soe e Garut
Pomelo (Citrus grandis L. Osbeck) cv. Nambangan
(Agustí, 2003; Robles et al., 2010)
Raios Gamma: 20, 40 e
60 Gy
MUTAGÉNESIS INDUZIDA
Sobrevivência de gemas diferente, segundo
espécie e dose de irradiação
Variação no número de sementes/fruto
(Sutarto et al., 2009)
MUTAGÉNESIS INDUZIDA Mutantes sem sementes de Citrus reticulata L. Blanco cvs.
Keprok Garut and Keprok SoE
(Sutarto et al., 2009)
Mutantes sem sementes e cores diferentes de Citrus grandis
L. Osbeck cv. Nambangan
MANIPULAÇÃO DA PLOIDIA
A DIPLOIDIA é regra geral nos Citrus e gêneros
relacionados
Euploidia: monoplóides, diplóides, triplóides,
tetraplóides, pentaplóides e octoplóides
Origem: Sexual e somático
Processos naturais: Mutações de gema e
embriogénesis nucelar
Processos artificiais: Colchicina e cultura de tecidos
Outros: Hibridações interespecíficas, grau de
ploidia e natureza mono/poliembriónica da
variedade
(Machado et al., 2005)
MANIPULAÇÃO DA PLOIDIA
Frequency of triploids in different interploidal
crosses of Citrus. Jaskani et al., 2007
Tangerina Kinnow e Laranja doce Succari
Cruzamentos: 2x X 4x e 4x X 2x
Maior rendimento de triploides: Kinnow tetra x
diploide
Kinnow diplo x tetraploide: 2x, 3x e 4x
Succari 2x X Kinnow 4x: diploides nucelares, tri e
tetraploides sexuais
Triploides aumentam variabilidade genêtica
Tetraploides fértiles podem ser usados em programas
de melhoramento
LIMITAÇÕES PARA O MELHORAMENTO
TRADICIONAL
Complexa biologia reprodutiva: Esterilidade e
incompatibilidade sexual (não autopolinização)
Embrionia nucelar (Apomixia parcial): Competência
e dificuldade na identificação
Heterozigosis: Mutação gênica freqüente,
Polinização cruzada, Embrionia nucelar
Depressão por endogamia
Desconhecimento da genética básica da herança
dos caracteres horticolas de interesse
Periodo juvenil cumprido: Avaliações econômicas e
horticolas
(Machado et al., 2005)
ALTERNATIVAS. MANIPULAÇÃO DA PLOIDIA
Tratamento de gemas ou sementes com agentes
mutagênicos físicos ou químicos para induzir
câmbios no genoma
In vitro induction, regeneration and analysis of
autotetraploids derived from protoplasts and
callus treated with colchicine in Citrus. Zeng et
al., 2006
Protoplastos de Kumquat ‘Meiwa’
Calo embriogênico de laranja Navel ‘Frost’
Colchicina para duplicar o número de cromossomas
Redução na viabilidade do protoplasto, retraso na
divisão do protoplasto e inibição no crescimento do calo
Autotetraploides usados em fusão de protoplastos para
criar germoplasmas valiosos
ALTERNATIVAS. MANIPULAÇÃO DA PLOIDIA
Efeito da colchicina em diferentes concentrações sobre
a viabilidade do protoplasto em Kumquat ‘Meiwa’
Comparação morfológica entre células diploide
(branca) e tetraploide (preta) em uma
população mista
ALTERNATIVAS. TRANSFORMAÇÃO
GENÉTICA
Introdução em genoma de plantas, genes
procedentes da mesma espécie, de outras espécies
de plantas ou de organismos como bactérias,
leveduras ou vírus
Mais utilizado: Transformação mediada por
Agrobacterium
Transformação de laranja visando resistência ao
cancro cítrico usando genes de peptídeos
antibacterianos. Bespalhok Filho et al., 2001
Controle do cancro das cítricas
Gene da sarcotoxina (peptídeo antibacteriano)
Estirpe EHA-105 de Agrobacterium tumefasciens
ALTERNATIVAS. TRANSFORMAÇÃO
GENÉTICA
Plantas inoculadas com
Xanthomonas axonopodis pv. citri.
A. Planta expressando gene da
sarcotoxina. B. planta não
transgênica
Bespalhok Filho et al., 2001
ALTERNATIVAS. VARIAÇÃO SOMACLONAL
Formação de plantas mutantes como resultado das
diferenças genéticas preexistentes em células
somáticas cultivadas in vitro ou induzidas pelos
componentes do meio de cultivo (Gutierrez, 2003)
In Vitro Mutagenesis and Somaclonal Variation
Assisted Salt Tolerance in ‘Rough Lemon’
(Citrus jambhiri Lush.). Kumar et al., 2010
Calo de 40 e 60 dias
Mutagénesis física: 0, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 Gy.
Mutagénesis química: Etil Metano Sulfonato, Metil
Metano Sulfonato. 0,1; 0,2; 0,3; 0,4%
Concentracoes de NaCl: 0, 25(4), 50(1), 75 e 100(1) mM
ALTERNATIVAS. VARIAÇÃO SOMACLONAL
Seleção de variantes somaclonais de limão rugoso
em meios de regeneração contendo sal (NaCl)
(Kumar et al., 2010)
ALTERNATIVAS. HIBRIDAÇÃO SOMÁTICA
Fusão de protoplastos (sem parede celular)
procedentes de dois parentais diferentes
Calo embriogênico obtido de cultivo in vitro de
óvulos e pedaços pequenos de folhas
Citrus somatic hybridization with potential for
improved blight and CTV resistance. Mendes et
al., 2001
Isolamento de protoplastos, fusão e regeneração de
plantas
Parental embriogênico: Laranja doce Caipira
Parentais não-embriogênicos: Limão Volkameriano ,
tangerina Cleópatra e limão rugoso
ALTERNATIVAS. HIBRIDAÇÃO SOMÁTICA
Combinações de
parentais e plantas
geradas mediante fusão
de protoplastos
Potencial como porta
enxertos, prévia
avaliação das
características hortícolas
Aclimatização,
enraizamento,
propagação por estaquia,
enxertia
(Mendes et al., 2001)
OBRIGADA PELA
ATENÇÃO
MELHORAMENTO GENÉTICO EM CITRUS E
GÊNEROS RELACIONADOS
Maria Carolina Cásares Wong
Melhoramento de Frutíferas
Dezembro, 2011