Minicurso 5º CBMP
11-13 de agosto de 2009
Guarapari, ES
Introdução
Evolução no melhoramento genético
Seleção de Espécies
Seleção de População
Seleção de Famílias e
Indivíduos
Histórico da clonagem do eucalipto
1962: Libby e Jund iniciam os trabalhos com clonagem em árvores
1975: Congo: plantio de 3.000 ha de floresta clonal
1979: Silvicultura clonal massal no Espírito Santo (Aracruz)
1982: Eucalyptus urophylla “in vitro” – ESALQ
1985: Estudos em micropropagação de genótipos elite (Aracruz)
1992: Microestaquia (Acesita)
1996: Micropropagações em larga escala (Chamflora)
Início dos estudo com micropropagação vegetativa na Votorantim
Miniestaquia: maximização da micropropagação
Princípios básicos da clonagem
9 Objetivos: multiplicação de genótipos desejáveis, sendo uma árvore
uma unidade de propagação clonal. Com isto tem-se a maximização de
ganhos em uma única geração, mantendo as características favoráveis,
evitando a variabilidade encontrada em árvores obtidas a partir de
sementes.
ortete (planta matriz)
Nomenclatura:
rametes (brotações originárias da planta matriz)
9 Variação fenotípica entre os rametes dentro de um clone: “Efeito M”
e “Efeito C”. As causas das variações são, provavelmente, ambientais e
causadas por fatores relacionados ao propágulo, isto é, tamanho da
estaca, período que as estacas são coletadas e as condições do viveiro
(vigor do propágulo ou a qualidade do sistema radicular).
Melhoramento Genético
Programa de melhoramento
“(...) melhoramento genético de árvores
florestais através da utilização da variabilidade
genética de espécies florestais de forma a
aumentar a produção e/ou utilização dos
produtos florestais.”
Recombinação,
avaliação e seleção
3
abordagens
Propagação
vegetativa
Conservação
germoplasma
Espinha dorsal do melhoramento
Fase de trablho da propagação
POPULAÇÃO
BASE
POPULAÇÃO
MELHORADAS
CLONES
COMERCIAIS
Espinha dorsal do melhoramento
POPULAÇÃO
BASE
Rede experimental para
teste de progênies
POPULAÇÃO
MELHORADAS
Técnicas de propagação
e multiplicação de
material genético
CLONES
COMERCIAIS
Introduções de espécies e procedências via
aquisição de sementes de mercado, coleta em
áreas naturais, testes de populações
melhoradas de regiões com semelhança
edafo-climática,
Estabelecimento de programa de
melhoramento:
Programa de recombinação, teste e seleção.
Desenvolvimento clonal:
Teste clonais, avaliações em viveiro, testes
de espaçamento, adubação e pacote
tecnológico para captar o máximo do ganho
potencial.
Silvicultura Clonal
Silvicultura Clonal
Avaliação e seleção de
árvores superiores em testes clonais
Propagação vegetativa e
produção de mudas clonais
Estabelecimento e
manejo da floresta
Características Gerais
• Uniformidade e maior qualidade dos plantios e produtos.
• Aproveitamento de combinações genéticas raras,
propagando novos híbridos.
• Maximização do ganho em produtividade e qualidade da
madeira em um única geração de seleção.
• Possibilidade de contornar problemas de doenças e
adaptação fisiológica a estresses ambientais.
• Possibilidade de várias rotações operacionais
economicamente viáveis.
• Custo acessível e competitivo para as empresas.
Principais Espécies no Brasil
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Eucalipto
Seringueira
Liquidambar
Grevílea
Erva-mate
Cupresso
Teca
Criptomérica
Acácia-negra
Pupunha
Paricá
Eucalyptus grandis x E.urophylla
Hevea brasiliensis
Liquidambar styraciflua
Grevillea robusta
Ilex paraguariensis
Cupressus lusitanica
Tectona grandis
Cryptomeria japonica
Acacia mearnsii
Bactris gasipaes
Schizolobium amazonicum
Princípios Biológicos
Via Sexuada:
•• Reprodução
Reprodução por
por semente
semente
ou
ou semente
semente sintética
sintética
• Resultado da
• Resultado da
recombinação genética.
recombinação genética.
• Resulta da fecundação e
Resulta da fecundação
e
• desenvolvimento
do
desenvolvimento
óvulo
maduro. do
óvulo maduro.
Via Assexuada:
•• Reprodução
Reprodução por
por
propágulo
propágulo vegetativo.
vegetativo.
• Qualquer estrutura capaz
• Qualquer estrutura capaz
de propagação vegetativa
de propagação vegetativa
• Não envolve
Não envolve genética.
• recombinação
recombinação genética.
• Resulta na reprodução
• fiel
Resulta
na reprodução
do genótipo.
fiel do genótipo.
Expressões fenotípicas decorrentes da forma de propagação
das plantas: propagação sexuada (sementes) e propagação
assexuada (propágulos vegetativos)
(f' = g' + e' + g'e')
Sementes
(Família)
Formas de propagação
(f' = G + e' + Ge')
(F = G + E + GE)
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Propágulos
vegetativos
(Clone)
Objetivos da clonagem
• Multiplicação de genótipos selecionados para uso em
programas de melhoramento (pomares, bancos).
• Pesquisa em geral, devido a uniformidade e
repetibilidade das plantas de um mesmo clone.
• Conservação de germoplasma in vitro e ex vitro.
• Método alternativo de propagação, principalmente,
quando a propagação seminal é difícil e de alto custo.
• Multiplicação de genótipos selecionados (clones elite),
para atender a demanda da silvicultura clonal industrial.
Biologia da Propagação
Ciclo de propagação de plantas
Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001
Mudanças de fases
• Árvores apresentam ciclos repetitivos sazonais
vegetativo-reprodutivos (anual, bianual, plurianual).
• Ciclos ocorrem em função das mudanças climáticas e,
também, pela resposta das plantas às mudanças.
• Mudanças morfofisiológicas, ocorridas durante estes
ciclos, são importantes para o processo de propagação.
• Regulação da mudança de fase pode ser determinado
pelo tamanho da planta e varia de espécie para espécie.
• Determinadas características dos ciclos são estáveis,
mas algumas podem ser reversíveis.
Fases do ciclo de vida das plantas
perenes
Senescência
Semente
Fase juvenil
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Fase de transição
Fase adulta
Fases do ciclo de vida
• Juvenil:
- estádio inicial de crescimento vegetativo das plantas.
- incapacidade dos meristemas apicais de florescimento.
- crescimento vegetativo vigoroso.
• Transição:
- transição entre fase vegetativa e reprodutiva.
- passagem da planta da fase juvenil para adulto.
• Adulta:
- dominância de características maduras em relação às juvenis.
- fase reprodutiva, ocorre o florescimento e frutificação.
Potencial de enraizamento de estacas
lenhosas em diferentes brotações da árvore
( 40
(6 0 –
–5
0%
70%
)
(80 – 100%)
Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001
RO
OT
IN G
)
Gradiente de juvenilidade em plantas
lenhosas
B
(B): região com maior grau de
maturidade ontogenética
(A): região com maior grau de
juvenilidade ontogenética;
A
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Gradiente de juvenilidade
• Juvenilidade ontogenética ocorre em algumas
espécies florestais.
• Gradiente de juvenilidade é maior em direção à base
da árvore.
• Maior Juvenilidade:
- estádio inicial de crescimento vegetativo das plantas.
- incapacidade dos meristemas apicais de florescimento.
- crescimento vegetativo vigoroso.
• Maior Maturidade:
- transição entre fase vegetativa e reprodutiva.
- passagem da planta da fase juvenil para adulto.
Gradiente de juvenilidade-maturidade em
plantas lenhosas e suas brotações
Gradiente do estado juvenil:
A > F > E > D > C >B
Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001
Gradiente do estado juvenil:
A>G
Importância da Juvenilidade
• Origem dos propágulos vegetativos possui forte efeito
na produção de mudas e na resposta da futura planta.
• Propágulos de diferentes posições da planta retêm os
níveis específicos de juvenilidade (ou maturidade).
• Características fisiológicas de estacas de diferentes
origens apresentam diferenças na resposta à clonagem.
• Escolha da origem do propágulo determina os objetivos
a serem alcançados:
– Propágulo da fase juvenil = comportamento juvenil da planta.
– Propágulo da fase adulta = comportamento maduro da planta.
Rejuvenescimento e revigoramento
• Na silvicultura clonal, a eficiência do processo seletivo
dos clones é inversamente relacionada com a
facilidade de propagação vegetativa.
• Para o sucesso da clonagem é necessário explorar a
capacidade de propagação de material juvenil.
• Rejuvenescimento é o processo de reverter a planta do
estádio adulto para juvenil, recuperando a competência
da totipotência.
• Revigoramento são práticas culturais que propiciam
maior vigor fisiológico à planta, resultando em
propágulos com melhor resposta aos estímulos.
Rejuvenescimento por estaquia seriada
• Consiste em enraizar em série propágulos adultos do
clone desejado.
• Macroestacas são coletados da planta matriz e, em
seguida, enraizados.
• A partir de sua brotação, são coletados miniestacas, as
quais são novamente enraizados.
• E, assim, repete-se o ciclo, seriadamente, até obter
resultados desejados.
• Resultados satisfatórios no enraizamento de eucalipto,
podem ser obtidos após duas ou três ciclos de estaquia.
Rejuvenescimento por micropropagação
• Consiste em estabelecer a cultura in vitro de brotos do
clone desejado e, subcultivar, sucessivamente, em meio
com fitoreguladores de crescimento.
• Nestas condições, obtêm-se melhorias no alongamento
e enraizamento de brotos, oriundos de material vegetal
de origem adulta.
• Esta técnica é genótipo-dependente e, também,
depende da otimização das condições de cultura in vitro.
• O principal fator de sucesso no rejuvenescimento é o
balanço entre citocininas e auxinas.
Efeito "C" (Efeito da Clonagem)
•
Refere-se aos efeitos não-genéticos, decorrentes das variações
fenotípicas e das interações entre ambiente x vigor do propágulo x
condições em viveiro, no processo de clonagem.
•
Efeitos ambientais:
– densidade plantio.
– competição nutricional.
– interação genótipo-ambiente.
•
Efeitos do padrão de qualidade de mudas:
– desuniformidade dos propágulos.
– heterogeneidade do processo produção.
•
Efeitos fisiológicos são reduzidos ma micropropagação:
– ciclófise (processo de maturação meristemas apicais).
– topófise (efeito da posição das gemas axilares, ao longo dos
ramos, no crescimento e diferenciação).
Propagação Clonal
por Miniestaquia
Estaquia
• Processo de propagação vegetativa.
• Segmento (caulinar, foliar ou radicular) em substrato.
• Indução do enraizamento e desenvolvimento do broto.
• Formação de uma muda completa.
10 c m
Macroestaquia
TOUÇA NO
CAMPO
BROTO
MACROESTACA
Miniestaquia
Miniestaquia apical
Miniestaquia
Vantagens:
Apical
• Maior sobrevivência na expedição
• Precocidade (ganho anual de 1 ciclo)
• Melhor qualidade da muda
• Redução de operações com tesoura
• Possível eliminação da pré-seleção
• Eliminação catação folhas CV e CS
• Redução no nº adubações de cobertura
Eficiência na Sobrevivência de Mudas no Processo (%)
Tipo
Enraiz.
Aclim.
Cresc.
Rustif.
Total
Estaca
CV (15 dias)
CS (15 dias)
PC (20 dias)
PR (30 dias)
(80 dias)
Apical
1,00
0,98
0,95
0,99
0,92
Mediana
1,00
0,90
0,89
0,92
0,74
Ganho (%)
0,0
8,9
6,7
7,6
24,8
Fases do enraizamento adventício
• Processo de desdiferenciação:
– Células diferenciadas não-meristemáticas reassume a divisão
celular e forma novos meristemas.
• Formação das raízes iniciais:
– Formação de estruturas morfogênicas nas células diferenciadas.
• Desenvolvimento dos primórdios radiculares:
– Estruturas morfogênicas se desenvolvem em primórdios
radiculares, visualmente, perceptíveis.
• Crescimento e emergência radicular:
– Formação radicial suficiente para proporcionar a sustentação da
nova planta.
Fases do processo organogênico do
enraizamento adventício de estacas
Aquisição de
competência
Estaca
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Determinação
Indução
Expressão
Diferenciação
Raiz adventícia
Bioquímica da rizogênese
• Peroxidases
– Alta atividade está relacionada com o aumento do enraizamento
– Baixa atividade em propágulos adultos é recomendada
• Polifenóis
– Atuam como inibidores ou promotores do enraizamento
– Alguns atual como antioxidantes e protetores das auxinas
• Carboidratos
– Fonte de carbono essencial para formação de raízes
– Atuam como promotores do enraizamento
• Fitoreguladores
– Auxinas endógenas e exógenas induzem o enraizamento
– Resposta é genótipo-dependente e tecido-específico
Esquema hipotético sobre o papel de fenólicos
e fitoreguladores nas fases do enraizamento
Fonte: Jarvis, 1986
Fatores importantes no enraizamento de
estacas
•
•
•
•
•
•
•
•
Genótipo
Condições fisiológicas da planta matriz
Nutrição mineral da planta matriz
Armazenamento das estacas
Sanidade das estacas
Aplicação de fitoreguladores de crescimento
Substratos e rizobacterização
Manipulação das condições ambientais
Controle do enraizamento
Controle do Enraizamento
Carboidrato foi identificado como
importante fator de enraizamento
O que controla a
quantidade e os tipos de
carboidratos na zona de
enraizamento?
Fotossíntese
Respiração
Boro
Hormônios
Co-Fatores
Hormonais
Todos os fatores endógenos e ambientais possíveis?
Fator importante do enraizamento:
GENÓTIPO
• Capacidade de enraizar difere drasticamente entre as
espécies e clones florestais.
• Variações entre as espécies e variação entre clones de
uma mesma espécie.
• Classificação:
– Espécies de fácil enraizamento
• Ex.: Eucalyptus camaldulensis
– Espécies com respostas crescentes ao enraizamento
• Ex.: Eucalyptus urophylla
– Espécies com resposta pequena ou nula aos estímulos
• Ex.: Eucalyptus globulus
Fator importante do enraizamento:
FISIOLOGIA DA PLANTA MATRIZ
• Mudanças fisiológicas em plantas lenhosas influenciam
seus hábitos de crescimento, vigor vegetativo,
capacidade de enraizamento, mudanças de fase.
• Espécies de fácil enraizamento, a idade ontogenética
exerce pouca influência, enquanto que nas espécies de
difícil enraizamento, é fator decisivo para o sucesso.
• Plantas na fase adulta requer a utilização de propágulos
oriundos de partes juvenis ou, então, a promoção do
rejuvenescimento.
• Estacas devem ser coletadas no máximo de vigor
vegetativo e de turgidez da planta.
Fator importante do enraizamento:
NUTRIÇÃO DA PLANTA MATRIZ
•
Nutrição mineral:
– vigor vegetativo da planta matriz.
– próprio status nutricional da estaca coletada.
•
Alta relação C/N:
– menor teores de N fascilita o enraizamento.
– maiores teores de Carboidratos facilita o enraizamento.
•
Efeito do Potássio:
– ativação enzimática e controle estomático.
– aumentam a produtividade e biomassa de estacas.
•
Efeito do Cálcio:
– elongação e divisão celular
– aumentam a taxa de enraizamento e biomassa radicial
•
Efeitos do Fósforo e do Magnésio:
– correlação negativa com o enraizamento
Fator importante do enraizamento:
ARMAZENAMENTO DAS ESTACAS
•
Tempo transcorrido entre coleta e plantio:
– menor tempo de preparo e plantio aumentam o enraizamento.
– manter o vigor e a turgescência da estaca.
– minimizar atividades metabólicas das brotações.
– minimizar a penetração de ar (embolia) no xilema da estaca.
•
Sucesso e tempo de armazenamento depende de:
– minimização do estresse hídrico e umidade relativa.
– menor umidade realtiva e temperatura.
– redução da intensidade luminosa.
– aplicação de antitranspirantes.
•
Algumas técnicas:
– manter a base das estacas mergulhadas em água.
– utilizar câmaras frias com controle ambiental.
Fator importante do enraizamento:
SANIDADE DAS ESTACAS
•
Promover proteção às estacas após colheita:
– imersão em solução de Benomyl (0,2-0,5 % por 15-20 min).
– tratar base da estaca com Captan (2 %).
– aplicações preventivas de fungicidas nas estufas ou salas.
– desinfestação por imersão em NaOHCl (1 % por 5 min).
– lavagem em água corrente esterilizada (5-15 min).
•
Uso de materiais e equipamentos descontaminados:
– imersão em solução de fungicida + cloro + espalhante adesivo.
– desinfestação de recipientes em água quente (80°C por 30 seg).
•
Limpeza da parte aérea das brotações:
– manter matrizes protegidas da poeira e contaminações aéreas.
– manter matrizes livres de patógenos e resíduos vegetais mortos.
Fator importante do enraizamento:
USO DE FITOREGULADORES
•
Auxinas:
– maior percentagem, velocidade, qualidade e uniformidade.
– AIA, AIB, ANA, 2,4-D.
– dose adequada induz enquanto que dose supraótima inibe.
•
Dosagem depende de:
– espécie e clone.
– estado maturação.
– tipo estaca.
– condições ambientais.
– forma e tempo de aplicação.
•
Concentrações recomendadas:
– macroestacas: 6.000 a 8.000 mg/L
– miniestacas:
500 a 2.000 mg/L
Hipóteses do controle do crescimento
vegetativo na estaquia do eucalipto
SACAROSE
AUXINA
FLOEMA
CAMBIO
RAIZ
↑ Área Foliar
E
DESEQUILÍBRIO
A
I N OS
X
R
AU C A
SA
AUXINA / CITOCININA
XILEMA
↑ Auxina / Citocinina
↑ Estaca Juvenil
↑ Sombreamento
↓ Injúria Corte
↓ Sacarose
AU
SA XINA
CA
RO
SE
BROTO
↑ Nutrientes
↑ Citocinina / Auxina
CALO
↓ Sombreamento
↑ Sacarose
↓ Carbono / Nitrogênio
Fator importante do enraizamento:
SUBSTRATOS
•
Capacidade de aeração:
– macroporosidade (30-50 %) e microporosidade (10-30 %).
– porosidade total > 85% >>>> permitir trocas gasosas.
•
Condutividade elétrica:
– em substratos, é expressada em mS/cm.
– faixas satisfatória (1,5 – 2,0) e inadequada (< 1,0 e > 3,0).
•
pH:
– Muito alto / baixo
>>> danos diretos às raízes.
– levemente alto / baixo >>> decréscimo no crescimento.
•
CTC
– capacidade de tampão, habilidade de absorver e liberar cátions.
– em substratos, é expressada em me/100 cm³.
•
Produtos:
– fibra coco, casca pinus, casca arroz, turfa, vermiculita, areia.
Comparação entre plantas sob deficiência de
oxigênio e plantas crescendo em solos bem arejados
Solo com
déficit de O²
Epnastia
Aumento de AIA
Alta produção de
etileno
Aumento do ABA
Estômatos fechados
Acúmulo de ACC
nas raízes
Metabolismo
fermentativo
Absorção deficiente
dos íons
Solo bem
arejado
Ângulo normal das
folhas
AIA normal
Pouco etileno
Pouco ABA
Estômatos abertos
Ausência de ACC
nas raizes
Metabolismo
aeróbico
Absorção normal dos
íons
Fator importante do enraizamento:
SELEÇÃO COMPONENTES SUBSTRATO
Econômicos
Químicos/Biológicos Físicos
• Custo
• Capacidade Troca
Cátions
• Aeração
• Disponibilidade
• Nível nutrientes
• Capacidade
Retenção Água
• Reprodutibilidade
• pH
• Tamanho partícula
• Facilidade mistura • Condutividade Elétrica
• Densidade
• Aparência
• Uniformidade
• Esterilidade
• Rizobacterização
Fator importante do enraizamento:
FATORES AMBIENTAIS
• Luminosidade:
–
–
–
–
–
energia para fotossíntese, síntese carboidratos e auxinas
baixa irradiância estimula auxinas e enraizamento
alta irradiância favoresce citocininas e crescimento broto
fotoperíodo
qualidade
• Temperatura:
– função regulatória no metabolismo e afeta o enraizamento.
– condiciona e regula a produção raízes adventícias.
• Umidade:
– umidade ar ao redor da estaca afeta turgescência dos tecidos.
– excesso umidade no substrato é prejudicial ao enraizamento.
– variações de umidade são prejudiciais ao enraizamento.
Manipulação dos ambientes microclimáticos,
edáficos e bióticos na propagação
Climáticos
Bióticos
• Luminosidade
• Pragas e doenças
• Temperatura
• Trocas gasosas: O2, CO2, C2H4
• Água e Umidade
Edáficos
• Temperatura
• Trocas gasosas: O2, CO2, C2H4
• Água e Umidade
• Substrato de plantio
• Recipiente de cultivo
• Nutrientes minerais
Fonte: Hartmann, Kester, Davies, Geneve, 2001
Bióticos
• Microorganismos da
rizosfera (micorrizas e
rizobactérias)
• Pragas, doenças e
plantas infestantes
Movimento da água no
sistema solo-planta-atmosfera
Fonte: Paiva & Oliveira, 2006
Destinos da luz incidente sobre as plantas
ENERGIA
SOLAR
TOTAL
(100%)
ENERGIA
INCIDENTE
SOBRE AS
FOLHAS
(60-80%)
ENERGIA
RFA
FIXADA
(5%)
• Radiação incidente pode ser: refletida, absorvida e transmitida
• Absorção depende dos pigmentos nos cloroplastídeos
• Apenas uma pequena fração é fixada na forma de energia química
Fonte: Paiva & Oliveira, 2006
Efeito da luz artificial elétrica sobre as
plantas matrizes no jardim clonal
Produtividade de estacas por cepa vs tipo de lâmpada
3
2,5
2,57
2,32
2,37
2
32864
% 1,5
37423
1,14
1
1,04
1,07
0,5
0
250
400
test
Tipo Lâmpada (watts)
Ganho de 17 % na produtividade de estacas relativo à testemunha.
Evolução e tendências na
propagação clonal de eucalyptus
Plantio Clonal
Banco Clonal
Estacas
Jardim Clonal
Minijardim Clonal
MINIESTACAS
Microjardim Clonal
MICROESTACAS
Enraizamento
(?)
(?)
Laboratório - Micropropagação Via Gemas Axilares
(?)
Laboratório - Embriogênese Somática
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
(?)
Sementes sintéticas
Extensão dos danos causados
por estresse de temperatura baixa
• Distribuição espacial e percentual dos órgão afetados.
• Danos varia em função do ógão da planta
Fonte: Paiva & Oliveira, 2006
Extensão dos danos causados
por estresse hídrico
ESTRESSE HÍDRICO
Percepção
Ácido abscísico
(aumento)
Etileno
(aumento)
• Fechamento dos
estômagos;
• Abscisão foliar;
• Aumento no conteúdo de
açúcares e prolina;
• Aumento do diâmetro do
caule;
• Senescência.
• Senescência.
• Decréscimo da transpiração;
• Maior estoque de água;
• Aumento na tolerância à
dessecação;
• Maior estoque de assimilados.
Fonte: Paiva & Oliveira, 2006
Extensão dos danos causados
por estresse salino
RESISTÊNCIA A SALINIDADE
Exclusão do sal
Barreiras de
transporte nas
raízes e parte
aérea.
Eliminação do sal
• Exudação do
sal por glândulas
ou pêlos.
• Abscisão das
partes contendo
o sal.
• Liberação
através de
produtos.
Fonte: Paiva & Oliveira, 2006
Diluição
• Controle da
suculência.
• Redistribuição
do sal.
Compartimentalização
Acúmulo de sal
nos vacúolos.
Extensão dos danos causados
por deficiência de oxigênio
Gradiente de facilidade de enraizamento
em diferentes grupos de plantas
AUMENTO DA FACILIDADE DE ENRAIZAMENTO
ESTACAS CAULINARES
PRESENÇA DE
TRATAMENTO
ADICIONAL
PLANTAS INTEIRAS
AUSÊNCIA DE
TRATAMENTO
ADICIONAL
FASE
ADULTA
FASE
JUVENIL
PRIMORDIO PRÉ-FORMADO
LENHOSA
LENHOSA
ADULTA
JUVENIL
+
fitoreguladores
rejuvenescimento
Fonte: Lovell & White, 1986
HERBÁCEA BROTOS DE
RAIZES
ADVENTÍCIAS
RAMOS
AÉREOS
BROTOS
EPICÓRMICOS
ESTOLÕES
RIZOMAS
Efeito do tipo de corte basal na estaca
no enraizamento e biomassa radicial
O tipo de corte na estaca
afetou a produção de
biomassa de raíz em híbridos
de E. globulus. Corte em
incisão resultou em maior
biomassa.
O tipo de corte na estaca não
influenciou no enraizamento
em híbridos de E. globulus
para o mesmo clone.
P eso S eco raiz vs Tipo de corte
Enraizamento vs Tipo de corte
0.07
120.00
0.06
100.00
0.05
80.00
0.04
%
37219
60.00
37423
40.00
37219
37423
g/muda
0.03
0.02
20.00
0.01
0.00
Bizel
Incisão
Transversal
0
B izel
Incisão
Transversal
Efeito da composição do substrato
no enraizamento e produção de mudas
Enraizamento
Estacas
(%)
Sobrevivência
Mudas
(%)
Mudas
Pequenas
(%)
Mudas
Médias
(%)
Mudas
Grandes
(%)
50% Casca Arroz
+
50% Vermiculita
82
87
33
18
49
50% Fibra Coco
+
50% Casca Pinus
98
92
15
23
62
19 %
6%
54 %
28 %
26 %
Composição
Básica do
Substrato
Ganhos
Operacionais
Características Físicas
CA + V
FC + CP
Porosidade total (%)
79
79
Macroporosidade (%)
25
34
Microporosidade (%)
54
45
Tipos de recipientes plásticos
para a produção de mudas
Características
MP T53
MP Aerado
Aerotubo
Propitek
Fabricante
MecPrec
MecPrec
JKS
JKS
Formato
Redondo
Quadrado
Redondo
Redondo
Volume (cm³)
53
65
54
54
Estrias (nº)
4
4
4
4
Fendas laterais
0
8
4
12
Fendas basais
0
4
4
6
Pastilha expansível biodegradável
para a produção de mudas
Tubetes ou plugs de papel biodegradável
para a produção de mudas
Tubetes de amido biodegradável
para a produção de mudas
Composição do Grão de Milho
AMIDO - 60,0 %
CASCA - 6,5 %
GLÚTEN - 10,0 %
GERME
TORTA - 5,0 %
ÓLEO - 3,5 %
ÁGUA - 15,0 %
Blocos prensados de substrato
para a produção de mudas
Parâmetros de avaliação do padrão de
qualidade de mudas para plantio
Canela
Preta
Parâmetros:
ALTURA DO BROTO
RELAÇÃO COPA/BROTO
Dobra
COMPRIMENTO DO TORRÃO
Estrangulamento
DEFORMAÇÃO RADICULAR
20
1
10
ÂNGULO DO TORRÃO
CANELA PRETA
Broto
Copa
B
Espiralamento
Avaliação para mancha bacteriana
C
Entre
Entre70
70ee110
110dias
dias
DIÂMETRO DO COLETO
IDADE DA MUDA
MANCHAS FOLIARES
1
Dobra
2
3
0
0
04
Avaliação para manc ha de C ylindrocladium
e outras doenças em folhas velhas
1
0
PARES DE FOLHAS
ASPECTO DE RUSTICIDADE
Pré-tratamentos de estiolamento e
bandagem para propagação de estacas
Fonte: Maynard & Bassuk, 1988
Enraizamento adventício de estaca caulinar
apical herbácea de eucalipto
Propagação Clonal
por Microestaquia
Etapas envolvidas na regeneração de uma planta em
um processo de propagação por organogênese in vitro
Propágulo
Desdiferenciação
Aquisição de
competência
Indução
Planta
Regeneração
Diferenciação
Determinação
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Propagação clonal de eucalipto pela
miniestaquia e microestaquia
Fonte: Xavier, Wendling, Silva, 2009
Etapas do processo de
micropropagação do eucalipto
Introdução
Multiplicação
Alongamento
Enraizamento
Aclimatação
Plântulas
Viveiro
Laboratório
Novo Processo
Introdução
Multiplicação
Laboratório
Alongamento
Enraizamento
Aclimatização
Estufim
Aclimatação
Plântulas
Viveiro
Aplicações, vantagens e avanços da
micropropagação na área florestal
Aplicações na área florestal:
9 aceleração dos programas de melhoramento de novos clones
9 rejuvenescimento de clones recalcitrantes à clonagem
9 limpeza clonal para obtenção de cultura livres de patógenos
9 plataforma base para outras técnicas biotecnológicas
Principais vantagens de mudas micropropagadas no JC:
9 mudas livres de fitopatógenos endógenos (Ralstonia sp)
9 cepas com maior produtividade de estacas por explante
9 cepas com maior precocidade de produção de estacas
Avanços em biotecnologia e silvicultura clonal têm permitido:
9 desenvolvimento de novos equipamentos e substâncias
9 aumento exponencial de novas metodologias alternativas
9 tecnologia mais acessível e economicamente viável
Tecnologia de biorreatores de imersão
temporária na propagação vegetativa
Recipiente contendo uma reação biológica; utilizado para a cultura aeróbica
de células, fermentadores, colunas de células imobilizadas ou enzimas.
Desvantagens
Vantagens
• Alta produtividade
• Plantas precoces e
assépticas
• Melhor controle das
condições da cultura
• Suprimento ótimo de
nutriente/biorregulador
• Automação do processo
• Mudança e adequação do
meio
• Pouco conhecimento
da tecnologia
• Vitrificação do
explante
• Variação do
tamanho da plântula
• Recalcitrância de
algumas espécies
Tipos de biorreatores de imersão temporária
Uso de biorreatores na produção
de mudas clonais de eucalipto
• Multiplicação e alongamento de gemas em alto-volume.
• Produção de microestacas com alta capacidade de enraizamento.
• Produção em alta-escala de mudas precoces e sadias.
Impacto do uso de biorreatores
•
•
•
•
•
Redução Mão Obra
Redução número frascos
Aumento volume frascos
Redução da freqüência
de repicagens
Menor tempo na troca de
meio cultura
Menor tempo
etiquetagem
Maior segurança quanto
pureza e limpeza
•
•
•
•
Redução Energia
Uso frascos descartáveis
estéreis
Dispensa esterilização
em autoclave
Esterilização do meio em
filtros, UHT, química
Menor demanda
autoclave
Menor custo
de produção
Maior flexibilidade de
produção
Novas versões otimizadas e modulares
de biorreatores para eucalipto
• Permite o enriquecimento da atmosfera com CO2 O2 e H2O.
• Cilindros podem ser construídos com capacidade de 0,5 a 15,0 litros.
• Concepção modular de biorreator que reúne versatilidade e praticidade de operação.
Operacionalização de
clones novos no viveiro
Contextualização
• Os ganhos obtidos com melhoramento genético só serão efetivamente capitalizados pela empresa após o plantio comercial dos novos clones.
• Assim, os clones novos devem ser introduzidos e propagados vegetativamente no viveiro o mais rápido possível.
• Porém, algumas particularidades impedem a substituição imediata dos clones novos no viveiro:
↘
Impacto na produção de mudas, afetando o cronograma de plantio do ano;
↘
Falta de know‐how da operação e pesquisa com os clones novos no viveiro;
↘
Desconhecimento de algumas informações importantes dos clones novos (Ex.: eficiência fisiológica e nutricional, confirmação de qualidade da madeira, resistência à doenças)
Ciclo do desenvolvimento clonal
Cruzamentos controlados (Recombinação) ‐ Composto
Introdução de germoplasma
Obtenção de sementes
2 ‐ 3 anos
Avaliação em testes de progênies
Seleção precoce (2 – 3 anos) de clones potenciais
Seleção de genitores para recombinação
4 anos
Avaliação em testes clonais
• Avaliação de doenças
• Comportamento de viveiro
• Confirmação da qualidade da madeira
• Eficiência nutricional
• Identidade genética
• Introdução laboratório de micropropagação
Seleção 20 clones superiores para IMAcel
4 anos
Operacionalização de novos clones
Operacionalização de novos clones
Recomendação de ≅ 5 clones superiores
1 ‐ 2 anos
Tempo para desenvolvimento de clones: 10
‐11 Tempo para desenvolvimento de clones: 10‐11 anos ((sem
sem considerar a operacionalização)
a operacionalização)
Operacionalização de clones novos
Teste clonal no campo
Corte das árvore dos clones selecionados
Produção de mudas clonais por macroestaquia
Produção de mudas clonais por miniestaquia
Reavaliação de crescimento (obtenção de estimativa de IMA mais próxima da idade de rotação)
Madeira vai para laboratório (qualidade da madeira)
Avaliação de biomassa (eficiência nutricional)
Mudas plantadas no JC – comportamento de viveiro
Fenotipagem doenças
Introdução laboratório de micropropagação ‐
Identidade genética – confirmação Plantio de áreas de acompanhamento
Plantio de áreas operacionais
Referências bibliográficas
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Gupta SD; Ibaraki Y. 2006. Plant Tissue Culture Engineering. Springer-Verlag, Dordrecht,
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Hartmann HT; Kester DE; Davies FT; Geneve RL. 2001. Plant Propagation: principles and
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Loreti F. 1988. International Symposium on Vegetative Propagation of Woody Species. ISHS Acta
Horticulturae 227, Pisa, Italy, CD-R 2009.
Paiva R; Oliveira LM. 2006. Fisiologia e Produção Vegetal. Editora Ufla, Lavras, MG, 104 p.
Suzuki K; Ishii K; Sakurai S; Sasaki S. 2006. Plantation Technology in Tropical Forest Science.
Springer-Verlag, Tokyo, 292 p.
Xavier A; Wendling I; Silva RL. 2009. Silvicultura Clonal: princípios e técnicas. Editora UFV,
Viçosa, MG, 272 p.
Contato
Ricardo M. Penchel
Engº Agrº, M.Sci., Ph.D.
Pesquisador Sênior em
Fisiologia & Biotecnologia Florestal
Aracruz Celulose S.A.
Centro de Pesquisa e Tecnologia
Rodovia ES-257, km 25
Cep: 29197-900, Aracruz, ES
Tel: (27) 3270-2773 - Fax: (27) 3270-2379
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