“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...
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