T�picos a serem abordados

• Produ��o de trigo no Brasil

• Programa de melhoramento

• Resist�ncia completa e parcial

• Ferrugem do trigo

• Brusone do trigo

• Considera��es finais

Ano

População Mundial2,5 biliões 6,0 bilhões 9,0 bilhões10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

DESAFIO: Aumentar o rendimento das culturas de cereais

Trigo

Arroz

Milho

Principais fontes de calorias no mundo (2005-2007)

Trigo Milho Arroz Outros

Deficit

Demanda

Fig. 1. Produ��o e consumo de trigo no Brasil.

Estimativa de consumo de trigo no BR

2015 – 13 milh�es toneladas

Evolução do rendimento de trigo no Brasil

Rendimento do trigo no Brasil em 2010

2.773 Kg/ha

Dano potencial das doenças da cultura do trigo

Adaptado de Forcelini, 2005

Doenças foliares- Ferrugem 80% - Manchas foliares 38-80%- Oídio 62%

Doenças Espiga

-Giberela 20%-Brusone 40 -60%

Podridões de raízes 20%

Viroses

- VNAC 25-50%- Mosaico 32-85%

a habilidade da planta em suprimir, retardar ou prevenir a entrada ou a subseqüente atividade do patógeno (crescimento e desenvolvimento) em seus tecidos.

Parlevliet, 1997

Resistência

é aquela que se mantém efetiva em dada cultivar que é amplamente cultivada por longo tempo em ambiente favorável à doença.

Resistência Durável

Johnson, 1988

• o melhoramento gen�tico praticado pelo homem iniciou-se simultaneamente � fase de domestica��o das plantas, h� cerca de 9.000 anos;

• h� pouco mais de 100 anos come�aram-se a entender os detalhes da poliniza��o e fertiliza��o em plantas;

• no come�o do s�culo XX � que a ci�ncia deu-se conta da exist�ncia e import�ncia dos trabalhos de Mendel.

Melhoramento de Plantas ao Longo dos Tempos

Atividades na Embrapa Trigo

- Cerca de 4.000 cruzamentos por ano- 80% de eficiência nos cruzamentos- Desde 1974, mais de 120 cultivares de trigo já foram disponibilizadas

Fig. 2. Estrutura de estômato de folha planta cítrica resistente e suscetível ao cancro cítrico causado por Xanthomonas axonopodis pv. citri.

Fig. 3. Estrutura de defesa celular: bainha

Fig. 4. Diagrama mostrando as respostas no metabolismo das plantas após o contato com o patógeno

• Resist�ncia Horizontal (Van der Plank, 1963)

• Parcial (Parlevliet, 1975)

•N�o-ra�a espec�fica

• Quantitativa

• Resist�ncia Geral (Caldwell, 1968)

• N�o-hipersensitiva –pr�-haustorial

• Ferrugem lenta (Caldwell, 1968)

• Dur�vel (Johnson, 1988)

• Resist�ncia de Planta Adulta

Tipos de resistência

• Resist�ncia Vertical (Van der Plank,

1963)

• Completa (Parlevliet, 1975)

• Ra�a - espec�fica

• Qualitativa

• Hipersensitiva

• N�o-dur�vel

• Pl�ntula

X

Resistência horizontal, parcial ou quantitativa Resistência vertical, completa ou qualitativa

Susc. Res.

Res. Susc.

Notas de Escala0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

A- Resistência completa ou vertical

B -Resistência parcial ou horizontal

Fig. 5. Distribuição fenotípica de uma população de 100 plantas originadas de um cruzamento realizado entre pais contrastantes.

A

B

Reação de hipersensibilidade = Resistência completa

Raça 1Avirulenta AA

Raça 2Virulenta aa

Hospedeiro 1 Resistente RR

Patógeno

Hospedeiro 2 Suscetível rr

Fenótipo Genótipo

Plan

taTeoria gene-a-gene de Flor , 1942: Para cada gene que condiciona resistência no hospedeiro existe um gene complementar no patógeno que condiciona virulência

Resist�ncia horizontal, parcial ou quantitativa � derivada de muitos genes com efeito aditivo promovendo resist�ncia mais est�vel (ou dur�vel) contra doen�as.

Resist�ncia vertical, completa ou qualitativa � frequentemente inst�vel e o surgimento de uma nova ra�a do pat�geno geralmente rompe esse tipo de resist�ncia.

Exce��es:

• Em cevada, o gene Rpg1 permaneceu efetivo por mais de 50 anos contra a ferrugem do colmo nos EUA e Canad�. Em 1989, a resist�ncia foi quebrada com surgimento da ra�a QCC;

• Os genes Nx e NB ainda s�o efetivos contra o v�rus X da batata desde 1955. O que existe � a ocorr�ncia de variantes virulentos do v�rus em baixa freq��ncia.

Caracter�sticas dos dois tipos de resist�ncia

O Triplo Sacrif�cio

• Festival da Robig�lia- 25 de Abril

• Deuses Robigo (feminino) e Robigus (masculino)

• Sacrif�cio de animais colora��o vermelha

• H� mais de 3.000 anos

Ferrugens da cultura do trigo

Ferrugem da folha

Puccinia triticina = P. recondita f.sp. tritici

Ferrugem do colmo

Puccinia graminis f.sp.tritici

Ferrugem amarela

Puccinia striiformis

Ferrugem da folha

A doen�a + comum (desde 1as folhas)BR – plantas volunt�riasRea��o diferencial de cultivares (ra�as e quebra)Condi��es – 20 �C; + de 6 h molhamento1 esporo/3000/dia/60.000 em 20 dias (16-22 �C)

ControleCultivares resistentesControle qu�mico (parte a�rea)

Sintomas e esporos no ciclo da ferrugem da folha

Urédias Télia

Uredósporo Teliósporo

Ocorrê

ncia

Rara

Raça A? Raça B? Raça C? Raça D? Raça E?

Trigo 1 (Lr 1) S R R R R

Trigo 2 (Lr2) R S R R R

Trigo 3 (Lr3) R R S R R

Trigo 4 (Lr4) R R R S R

Trigo 5 (Lr5) R R R R S

Virulência Lr1 Lr2 Lr3 Lr4 Lr5

Análise da patogenicidade: Caracterização de raçasR=Resistente S=Suscetível

Patógeno

Plan

ta

R a ç a B C ó d i g o P r t N º a m o s t r a s F r e q u ê n c i a ( % ) O c o r r ê n c i aB55 MFT MT 53 46,90 PR, SC, RS,

MDT MR SP, MSB 5 7 M D K M R 22 19,47 PR, SC, RS,

SP, MSB50 SPJ RS 20 17,70 PR, SC, RSB56 MFP CT 6 5,31 RS, SCB48 MHT RT 4 3,54 RS, PR

MHT MTMFK-MT

B34 MCT MS 4 3,54 RS, SCMCK RSMCJ MSMCK MS

B51 MFT CT 3 2,65 RS

B43 TDJ MR 1 0,88 SC1 1 3 1 0 0T o t a l d e i s o l a d o s

L E V A N T A M E N T O 2 0 0 6 - D A D O S P A R C I A I SLevantamento de raças - 2006

FREQ

ÜÊN

CIA

DE

RAÇ

AS(%

)

Segregação para Resistência Parcial

1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc. 1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc. 1Alt.Res. 2 Segre. 1 Alt. Susc.

RESISTENTESEGREGANTESUSCETÍVEL

RESISTENTESEGREGANTESUSCETÍVEL

Seleção para resistência à ferrugem no CIMMYT - México

- Ferrugem da folha- Ferrugem do colmo

- Ferrugem amarela

Campos experimentais com inoculação artificial

Dias após inoculação em faixas disseminadoras de inóculo

Des

envo

lvim

ento

dado

ença

Seve

ridad

e(%

)

• Genes de resist�ncia parcial identificados

• Efeito Pleiotr�pico

Tabela 1. Marcadores moleculares para resistência parcial.

Gene Marcador Referência

Reação à ferrugem da folha no campo (Hot spot, Obregon, México, 2010)

Brusone do trigo: Brusone do trigo: Um desafio para o Brasil desde 1985Um desafio para o Brasil desde 1985

Ocorrência de brusone do trigo em 2009

Grãos danificados

Sintomas de Brusone do Trigo

Espigas Ráquis

Ocorrência de brusone do trigo no Brasil

Variabilidade de Variabilidade de Magnaporthe oryzae Magnaporthe oryzae do trigodo trigo

Bras�lia

Goi�nia

Londrina

Cascavel

Palotina

S�o Borja

Coromandel

Perdizes

Indian�polis

Cristalina

Una�

Uberaba

2005 - 27 2006 – 37 2007 – 34 2008 – 56

Caaracter�sticas dos isolados de Magnaporthe oryzae

N�mero total de isolados: 169

Ano e local de obten��o dos isolados do trigo

Trigo - 142 Arroz - 26Azev�m - 1

Buritis

Cv. BRS 229Cv. Anahuac 75

Isolado Py 36.1

Inoculações plântulas

1 - BR-18 2 - MGS-Brilhante 3 - BRS Buriti4 - BRS 2295 - BRS 2206 - BR 24

7 - Anahuac 75

8 –Cevada – Cv. Pleasante9 – Arroz – Cv. Marateli

Suscet�vel

N�o - Hospedeiro

Tipo 1 Tipo 3 Tipo 4Tipo 2

Resistente Suscetível

Grupos de Virulência BR-18 BRS-Buriti Anahuac 75 BR-24 BRS-220 BRS-229 MGS-Brilhante Rice

Cv. MaratelliBarley

Cv. Pleasant N0 Isolados % Isolados

A 1 1 1 1 1 1 1 0 1 45 60.0B 1 1 1 1 1 0 1 0 1 2 2.7C 1 0 1 1 1 1 1 0 1 8 10.7D 1 0 1 1 1 0 1 0 1 16 21.3E 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1.3F 0 0 1 0 0 0 0 0 1 3 4.0

Total 75 100

Grupos de virulência de acordo com a reação em plântulas de trigo, arroz e cevada.

0 - Resistência1- Suscetibilidade

Mais Agressivo

Menos Agressivo

A-F - Grupos de virulência

BrasíliaGoiânia

Londrina

Cascavel

Palotina

São Borja

Coromandel

Perdizes

Unaí

Uberaba

Local versus grupos de virulência dos isolados de Magnaporthe oryzae do trigo avaliados.

A, B, C, D

A, C, D

A, DA, C, D, F

A

F

D

C, D

A, C, D

AE

Buritis

A, D

Cristalina

75 Isolados avaliados

Fig. 6. Distribuição dos grupos de virulência de Magnaporthe oryzae do trigo de acordo com a região tritícola onde os isolados foram obtidos.

Brasil Central

Triângulo Mineiro

Sul do Brasil

Bras�liaGoi�nia

Londrina

Cascavel

Palotina

S�o Borja

Coromandel

Perdizes

Indian�polis

Una�

Uberaba

1, 2, 3, 4, 5, 6

8, 29, 30, 31, 32

10, 11, 12, 13, 153, 7, 8, 10, 11, 14, 21, 22, 23, 24,25, 26, 27, 28, 33, 34, 36, 37

2

8

23

15

6, 16

7, 9

2038

Buritis

17, 18, 19

Cristalina

Padr�es moleculares observados em dois locais – 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 15, 23

137 isolados foram avaliados

Local versus padr�o molecular dos isolados de Magnaporthe oryzae do trigo avaliados.

A

C

B

E

F

D

237

8

101113

28

35

202122

25

29

19

343331

36

5 9 12

14 1516

18 26

1

3237

17624 30

23 38

Relação entre padrão molecular e grupos de virulência.

A – F = Grupos de virul�ncia1 – 38 = Padr�es moleculares

Hot spots

Brasília, DF

Dourados, MS

Londrina, PR

Considera��es finais

• S�o poucos os exemplos de durabilidade da resist�ncia completa;

• “Quebra” de resist�ncia � um evento comum;

• � muito importante conhecer a variabilidade do agente causal da doen�a que se est� procurando obter resist�ncia;

• Avalia��es da rea��o das plantas em hot spots � fundamental;

• Melhoramento Assistido por Marcadores � uma alternativa. No entanto, a presen�a de 3 genomas no trigo aumenta as dificuldades.