Melhoramento para resistência a pragas e doenças

Conceito de melhoramento genético:
É um conjunto de processos para modificação das frequências alélicas das populações, com a finalidade de torná-las mais úteis à humanidade.

1. Centro de Ciências Agrárias e Biológicas – CCAB Curso: Agronomia Setor de Estudo: Melhoramento e Biotecnologia Vegetal Melhoramento para resistência a pragas e doenças Profa: Eveline Nogueira Lima [email protected]

2. Aula anterior Melhoramento para resistência de plantas a estresses abióticos e qualidade nutricional: A fisiologia dos estresses abióticos; Melhoramento para eficiência no uso e tolerância a fatores abióticos; Qualidade nutricional.

3. Aula de Hoje Melhoramento para resistência a pragas e doenças: Introdução; Literatura.

4. INTRODUÇÃO Conceito de melhoramento genético: É um conjunto de processos para modificação das frequências alélicas das populações, com a finalidade de torná-las mais úteis à humanidade. Bernardo (2002), “É a ciência e a arte de melhorar plantas para beneficio humano.”

5. OBJETIVO Os objetivos mais comuns do melhoramento são: Aumento da produtividade; Desenvolvimento de cultivares adaptadas a uma região geográfica; Resistência aos estresses abióticos Resistência a pragas e doenças bióticos; Melhor qualidade nutricional.

6. Segundo Rossetto (1973), Planta resistente: É aquela que devido à sua constituição genotípica é menos danificada que outra, em igualdade de condições. Planta Resistente R Planta Suscetível S

7. Sucesso obtido no melhoramento genético: seleção visando à resistência ao estresse (TOLLENNAR; LEE, 2002). EXEMPLOS HISTÓRICOS: 1840-1845: produção de batata na Europa (Irlanda e Inglaterra): infestação de Phytophthora infestans (requeima da batata): morte de 1,5 milhão de pessoas na Irlanda

8. 1920: plantio de extensas áreas de seringueiras em Fordlândia (Pará): mal das folhas ( Microcyclus ulei ).

9. 1940: “tristeza dos citros” - CTV ( Citrus tristeza virus ) Milhões de plantas foram eliminadas ou tornaram-se improdutivas em função da tristeza na Argentina, Brasil, Estados Unidos, Espanha e Israel. Na década de 40, das 11 milhões de plantas cítricas existentes no Brasil, 9 milhões enxertadas sobre laranjeira ‘Azeda’ foram perdidas.

10. 2006-2011: Ferrugem asiática ( Phakopsora pachyrhizi ): perdas de 37 a 67% da produtividade (US$ 4 bilhões). Ásia alcançou perdas de até 80% da produção.

11. Também é muito grande o nº de insetos-praga que podem prejudicar as culturas, incluindo aqueles que atacam as plantas em início de desenvolvimento, ou que se alimentam das folhas, ou, que atacam vagens, raízes ou grãos armazenados: A incorporação de resistência tem efeito estabilizador sobre as cultivares, evitando oscilação de rendimento, de plantio para plantio, por maior ou menor ataque. Não sendo atingido por moléstias ou insetos, os cultivares podem exibir a maior parte do seu potencial de produção.

12. O melhoramento para resistência a doenças e pragas é um dos principais objetivos do melhoramento; Isto porque o controle de doenças e pragas através do uso de variedades resistentes é o mais barato e de fácil utilização; Outras vantagens são a menor agressão ao meio ambiente (comparado com o uso de agrotóxicos), ao agricultor (que fica menos exposto aos agrotóxicos) e ao consumidor que pode consumir produtos sem agrotóxicos

13. MELHORAMENTO PARA RESISTÊNCIA A DOENÇAS O QUE É UMA DOENÇA? Condição anormal da planta ocasionada por um organismo. “Desordem fisiológica ou anormalidade estrutural que é deletéria para a planta ou parte desta ou ainda ao seu produto ou que venha a reduzir seu valor econômico” ( Stakman and Harrar,1957). Desvio nocivo do funcionamento normal de processos fisiológicos da planta ( Anon , 1950).

14. ESTRATÉGIAS DE CONTROLE DAS DOENÇAS Estratégia mais eficaz e econômica: CULTIVARES RESISTENTES; Algumas doenças de graves consequências somente podem ser controladas através do uso de cultivares resistentes. Ex.: viroses da cana-de-açúcar, do feijão e de outras culturas; várias doenças fúngicas e bacterioses (murchas vasculares); Para a obtenção de CULTIVARES RESISTENTES considerar (Vieira, 1971):

15. Em algumas espécies, o controle de importantes doenças só é feito através da utilização de variedades resistentes. Ferrugens em cana-de-açúcar Carvões em cana-de-açúcar Virose em maracujá Murchas vasculares

16. Três etapas básicas devem consideradas em qualquer programa de obtenção e utilização de variedades resistentes: Identificar fontes de resistência, ou seja, identificar no germoplasma genótipos que possuam genes de resistência; Incorporar estes genes em cultivares comerciais por meio dos métodos de melhoramento; Após a obtenção de um cultivar resistente, traçar a melhor estratégia para que a resistência seja durável face à natureza dinâmica das populações patogênicas.

17. TIPOS DE REAÇÕES AO PATÓGENO: Imunidade, resistência, suscetibilidade e tolerância. Imunidade: O patógeno não consegue se estabelecer no hospedeiro, não havendo nenhuma reação fisiológica do hospedeiro contra o patógeno; Ex.: genótipos de Vigna unguiculata imunes a Uromyces phaseoli f.sp . vignae .

18. Resistência de Plântulas: manifesta-se somente na fase inicial de desenvolvimento. Resistência de Campo: manifesta-se somente em condições de campo Suscetibilidade: reação do hospedeiro em que permite a penetração, o estabelecimento e a multiplicação do patógeno, resultando em danos fisiológicos. Tolerância: permite o estabelecimento do patógeno, porém, não há redução significativa da produtividade do hospedeiro em relação á uma testemunha sádia .

19. VARIABILIDADE DOS PATÓGENOS/RAÇAS FISIOLÓGICAS Um dos problemas que os melhoristas têm que enfrentar é a variabilidade dos organismos fitopatogênicos: Patógeno: Serve para se referir a qualquer tipo de micro-organismo com capacidade para causar danos em plantas. Fungos Bactérias Nematoides Vírus

20. Um dos problemas que o melhoristas enfrentam é a variabilidade dos organismos fitopatogênicos; Populações de raças fisiológicas ; Raça fisiológica : Vem sendo utilizado para descrever os patógenos da mesma espécie, morfologicamente semelhantes e com mesma virulência. Patógenos de distintas raças fisiológicas apresentam diferentes níveis de virulência; Resistência e susceptibilidade.

21. IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE A relação hospedeiro-patógeno torna-se mais complexa, pois além da multiplicidade de raças fisiológicas especializadas, ocorre, quase sempre, a influência do ambiente.

22. FONTES DE RESISTÊNCIA Melhor fonte Variedades adaptadas com alto potencial produtivo Variedades crioulas Falta de resistência no material comercial Germoplasma selvagem (Centro de Origem) Resistência não é encontrada no germoplasma da espécie Espécies aparentadas Cruzamento interespecífico Biotecnologia - transgênicos

23. Ex.: cultivar IAPAR 59 originou-se do cruzamento entre Coffea arabica , Villa Sarchi 971/10 e o Hibrido de Timor 832/2

24. RESISTÊNCIA VERTICAL E HORIZONTAL A resistência pode ser classificada de acordo com sua efetividade contra raças do patógeno: Resistência vertical ou monogênica: Herança monogênica (1 gene) ou oligogênica (2 a 3 genes), efêmera, resistência á raça-específica. A resistência verti cal é efêmera podendo durar em torno de 2 a 5 anos, dependendo do manejo vertical

25. Resistência Horizontal ou Poligênica : herança poligênica (vários genes com ação aditiva), durável, quantitativa, não-específica, geral; A resistência horizontal tende a ser perdida quando as culturas são melhoradas para resistência vertical, ou quando elas são melhoradas sobre proteção de agroquímicos.

26. TEORIA GENE-A-GENE DE FLOR Hipótese de Flor “Para cada gene que condiciona uma reação de resistência no hospedeiro existe um gene complementar no patógeno que condiciona a virulência”. Plantas com gene dominante de resistência ( gene R - moléculas receptoras); Patógenos com gene dominante de avirulência ( gene Avr – moléculas indutoras).

27. ESTRATÉGIAS PARA MANTER A ESTABILIDADE DA RESISTÊNCIA VERTICAL Piramidação de genes: Vários genes de R. Vertical em um único cultivar; Super raça do patógeno – pouca probabilidade; Dificuldade: Muito lento e custoso. Rotação de genes: Mesmo princípio da rotação de culturas; Reduzir a pressão para o aparecimento de novas raças.

28. Multilinhas: Mistura de linhagens isogênicas; Cada linhagem possui genes de resistência verticais a determinada raça; Autógamas. Mistura Varietal: Mistura de diferentes variedades; Similaridade suficiente para serem plantadas juntas; Mais fácil de serem obtidas que as multilinhas.

29. MELHORAMENTO PARA RESISTÊNCIA ÀS PRAGAS Um programa de melhoramento visando resistência a insetos envolve diversas etapas, sendo essencial que o programa conte com uma equipe multidisciplinar , havendo uma cooperação entre entomologistas e melhoristas. Inicialmente deve-se identificar qual inseto praga ocasiona maior prejuízo para a espécie de interesse, e então buscar fontes de resistência para início do melhoramento genético.

30. Pulgão da soja ( Aphis glycines matsumura )

31. GRAUS DE RESISTÊNCIA Imunidade: Diz-se que uma planta é imune a determinado inseto quando ela não sofre dano. Alta Resistência: Considera-se altamente resistente uma planta que, em determinadas condições, sofre pouco dano em relação ao dano médio sofrido pelas cultivares em geral.

32. Resistência moderada: Quando uma planta sofre um dano pouco menor que o dano médio sofrido pelas cultivares com as quais é confrontada. Suscetibilidade: Uma planta é suscetível quando sofre dano semelhante ao dano médio sofrido pelas cultivares com as quais é comparada. Alta resistência: Quando a planta sofre dano bem maior do que o dano médio sofrido pelas cultivares com que é comparada.

33. TIPOS DE RESISTÊNCIA

34. PRINCIPAIS RAZÕES DA RESISTÊNCIA Morfológicos: cor, forma, espessura da parede celular, tricomas, incrustação minerais, depósitos superficiais de ceras, adaptações anatômicas de órgãos (efeito na alimentação, oviposição, locomoção, comportamento, etc ).

35. Bioquímicos: substâncias inorgânicas (EX: selênio), metabólitos primários e secundários (ácido cítrico, aminoácidos aromáticos) e substâncias secundárias (alcalóides, isoprenóides, glicosídeos, cumarinas, taninos, etc.) EX: Isoprenóides: alfa-pineno em Pinus, gossypol em Gossypium hirsutum (algodão do méxico), cucurbitacin em Cucurbitáceas.

36. HEREDITARIEDADE DA RESISTÊNCIA Herança simples Condicionada por um ou poucos genes de efeito principal, podendo haver genes modificadores, de pequeno efeito; Herança complexa ou poligênica Ocorre quando o controle é feito por muitos genes. Se o controle é feito por mais de três genes, o caráter é considerado poligênico.

37. OBTENÇÃO DE CULTIVARES RESISTENTES A INSETOS Três etapas preliminares a um programa de obtenção de cultivares a insetos: Estabelecimento de estoques do inseto em laboratório. Para isso é necessários um reconhecimento completo da bioecologia da praga; A fonte de resistência deve ser pesquisada em cultivares introduzidas ou exóticas, e, também em cultivares adaptadas, pois estas podem ter utilização comercial imediata; Desenvolvimento de estudos para se conhecer detalhadamente o controle genético da agressividade apresentada pelo inseto.

38. Métodos artificiais de infecção e infestação, critérios de avaliação de doenças e pragas e seleção de plantas resistentes: Na condução de um programa de melhoramento, para o desenvolvimento de variedades resistentes, é necessário expor as plantas ao patógeno e praga com adequada intensidade e em ambiente apropriado, tornando possível a visualização de plantas resistentes e suscetíveis. Dentre as formas de provocar uma epidemia artificialmente, as principais são: utilização de partes vegetais, sementes, estacas etc.,

39. Após a instalação da epidemia ou infestação, o fitomelhorista define o critério de avaliação para selecionar as plantas resistentes; Diante dos critérios existentes a escala de notas configura como um dos mais utilizados na prática; O índice de sobrevivência (IS) e o índice de resistência (IR) são utilizados na obtenção de variedades resistentes.

40. Infestação artificial em gaiolas de tela, colocadas no campo ou em casas de vegetação.

41. MÉTODOS DE MELHORAMENTO Pode ser utilizado qualquer um dos métodos de melhoramento utilizados no aperfeiçoamento de outros caracteres das plantas cultivadas; Contudo, no caso do melhorando visando a resistência a doenças e pragas, é importante considerar a população inicial para fazer essa escolha; Retrocruzamentos; Método genealógico; Método SSD.

42. BIOTECNOLOGIA A biotecnologia pode ser utilizada para obtenção de variedades com maior resistência a pragas e doenças; Podemos utilizar a biotecnologia para entendermos melhor o processo de infecção, para introdução de transgênicos e para auxiliar na seleção de materiais resistentes com o uso de marcadores moleculares .

43. BIBLIOGRAFIA FERREIRA, P. V. v.6 Resistência às doenças e aos insetos praga in .: Melhoramento de plantas Maceió: EDUFAL, 2006. BUENO, L.C.S; MENDES, A.N.G.; CARVALHO, S.P.  Melhoramento .  Genético de Plantas  –  Princípios e Procedimentos . Ed. UFLA, 2001. 4. VALOIS, A. C. C. Biodiversidade, biotecnologia e organismos transgênicos. Embrapa, 2016.

44. Dúvida? Bons Estudos [email protected]

45. Exercício de fixação do conhecimento