A participação do melhoramento de plantas na produção de biocombustíveis

O melhoramento de soja

Natal Antonio Vello, ESALQ/USP Gilberto Ken-ItiYokomizo, EMBRAPA Amapá

23 a 26 de abril de 2007, São Lourenço, MG

Potencialidade regional para o desenvolvimento sustentável com biodiesel IMPORTANTE: Soja presente em todas as regiões

Fonte: ABIOVE e EMBRAPA

REGIÃO NORDESTE Babaçu/Soja/ Ma mona/Pal ma/Algodão

REGIÃO SUDESTE Soja/ Ma mona/Algodão/Girassol

REGIÃO N0RTE Palma / Soja

Soja/Mamona/Algodão /

REGIÃO CENTRO-OESTE Girassol

REGIÃO SUL Soja/Colza/Girassol/Algodão

90 milhões hectares para agricultura

Fonte: Gazzoni, Felici, Coronato, http://www.biodiesel.gov.br/2006

Tabela 2. Saídas e entradas no sistema de produção de energia nos complexos Girassol e Soja, com alto retorno para a segunda cultura no balanço geral.

Adaptado de Colletti(2006) Adaptado de Colletti(2006)

ENFOQUES doM E L H O R A M E N T O G E N ÉT I C O

1. Quantitativo produtividade de óleo = produtividade grãos x teor óleo : 100

HERANÇA: Quantitativa (poligenes), Aditiva, Nuclear

2Qualitativo (Simmons2006)

alto teor de ácido oléico (18:1) e menor concentração de ácidos graxos saturados

BIODIESEL E DIESEL: cetanagem( nível de cetano) GASOLINA: octanagem

Composição de ácidos graxos do óleo de soja

NO de carbonosÁcidos graxosConcentração %

Qualidade do Óleo Ácidos Graxos

Linolênico 18:3

Peso Sementes

Hidr óxi – peróxi dos Lipídicos (Hexe na l) “ Beany Flavor ”

lx-1 lx-1PI 133.226
lx-2 lx-2PI 86.023
lx-3 lx-3PI 205.085

(1) HILDEBRAND & PFEIFFER (1991) Soybean Genetics Ne wsletter 18: 310- 311

Índice de cetanopara soja OGM para óleo

Sim mons(2006) FA ME: Fatty Acids Methyl Esters

SOJA CONVENCIONAL :18 a 26%
SOJA TRANSGÊNICA :> 84%

ÁCIDO OLÉICO 18 : 1 (Kinney, 1996; J. FoodLipids3: 273 –392)

. Alterações em etapas metabólicas, Graefetal. 2006 . ALTO 18:1 reduz mudanças oxidativasno óleo durante o refinamento, estocagem e fritura (Miller etal. 1987; CropSci. 27: 923-926) HERANÇA ALTO TEOR: simples, recessiva

(Rahmanetal. 1996; CropSci. 36: 1125-1128)

CORRELAÇÕES: negativas (-0,8) com 18:2 e 18:3 e

mentes

positiva (0,8) com tamanho se (Liuetal. 1995; J.Am. OilChem. Soc. 72: 191)

Transgênicoscom altos teores de ácido oléico 18:1

FAD: FattyAcidDesaturase, ao serem silenciados param a produção de ácido linoléicoe linolênico, concentrando o oléico. O mutante antisenseimpede a expressão do gene (“sem sentido”)

Bilox i IAC- 7

% óleo

F1 = Biloxi

% óleo

Sementes F 1

PO = PG x % OL : 100 HERANÇA POLIGÊNICA, ADITIVA, NUCLEAR

PARENTAL ou CRUZAMENTO ÓLEO %

GRUPO 3 BILOXI 17,7 a f BILOXI x IAC-7 m SEMENTES F1 17,5 a f IAC-7 x BILOXI m SEMENTES F1 20,4 b

GRUPO 4

PARANÁ 21,4 v f PARANÁ x IAC 73-228 m SEMENTES F1 21,4 v f IAC 73-228 x PARANÁ m SEMENTES F1 17,8 z

MIRANDA e talii(198 4)

I Seminário Nac. Pesq. Soja: 308-317 CRUZAMENTOS RECÍPROCOS EM SOJA

5 Teores de Óleo

8000 Número de Acessos

Distribuição de acessos em relação ao teor de óleo Germoplasmapara melhoramento de óleo

Germoplasmapara melhoramento de óleo Germoplasmapara melhoramento de óleo

Germoplasmapara melhoramento de óleo Germoplasmapara melhoramento de óleo

40 Parentais

Heterozigoz e

Teste de Progênies

Popul ação

Ho moz igos e

SHDT: SingleHill DescentThinned

Colheita de plantas Indi vidua is

Nova s Linha gens

Novos

Parentais Novos

Ciclos

3 Auto- Fecunda ções

3 Recombinações Cadeia Cruz. Óctuplos [8]

C0 C1 C2C

F2(ZIMBACK 1992) e F3(MONTÃNO-VELASCO 1994):

•Cruzamentos ( exótico x adaptado ) mostraram médias inferiores para PG e PO e semelhantes para %OL, em relação aos cruzamentos (adaptado x adaptado)

•Baixas correlações genéticas da %OL com PO e PG

•Pequena variação genética para %OL •G x A para PG e PO significativa em todos os ciclos

•Correlação alta e positiva entre PG e PO: aumento de PO mais influenciado pela seleção para maior PG •A %OL apresentou baixas correlações com PO e PG

F5[8](HAMAWAKI1998):

•Cruzamentos óctuplos originaram progênies superiores para

PO, obtendo-se valores de 707 kg/ha(cruzamento C 2)

•Os ganhos genéticos observados para PO foram mais expressivos nas progênies precoces e tardias

•A existência de variabilidade genética remanescente permite antever a possibilidade de se obterem ganhos adicionais em ciclos mais avançados de seleção para PG e PO

DIALELO 5 (resist. doenças/pragas) x 8 (alta %0L) F2(SOLDINI 1998)

•Germoplasmaexótico ( PI 181544 e PI 371611) mostrou alta capac. combinação com fontes de resistência a doenças e pragas

•Interações (Genótipos x Épocas Semeadura) evidenciaram que a seleção para %OL deve ser feita na época apropriada

•Incremento da PO dependeu principalmente de mudanças nas freqüências alélicaspara PG

•Contribuição de genes recessivos aumentaram a %OL (dominância unidirecional negativa) e de genes dominantes aumentaram a PO (dominância unidirecional positiva)

LINHAGENS EXPERIMENTAIS F∞ROCHA (2002): •Interações G x E para PG e PO foram maiores que para %OL

•A seleção de linhagens com média e previsibilidade altas foi mais difícil para %OL que para PG e PO, devido às correlações negativas entre as médias e os parâmetros de estabilidade fenotípica.

Primavera x Forrest = USP -4

Kirbyx FT-2

USP 70.007 Alta PO e alta tolerância àferrugem

IAC- Foscarin- 31 x Forrest = USP -01 -FB

USP 70.010 Alta PO e alta tolerância àferrugem

Germoplasmapara melhoramento de óleo

[(PI 371.610 x Sel. Paraná) x (Sel. Bossierx UFV-2)]

USP 70.073

Alta PO e +/-tolerante àferrugem H8P

Germoplasmapara melhoramento de óleo =

Primavera x Forrest

PI 371.611 X

USP 70.107 Alta PG e alta tolerância àferrugem

HartwigPI 371.611 X

USP 70.108 Alta PG e alta tolerância àferrugem

Germoplasmapara melhoramento de óleo

IAC-Foscarin-31 x Forrest

PI 181.544 X

USP 70.115 Alta PG e +/-tolerante àferrugem

Germoplasmapara melhoramento de óleo http://w w w. nrel. gov/bio mass/photos. html Teste de veículo com biodiesel

Fotos: w w w. soybean. org.tw /w w w. ag. ndsu. edu/pubs/plantsci/rowcrops/a1174/a1174- 1.jpg

COLLETI, J. BiorenewableInitiative:. opportunities and issues http://w w w. soc.iastate. edu/Soc548a/Lectures/Lecture7. pdf

FERRARI, R.A.; OLIVEIRA, V. da S.; SCABIO, A. Biodieselfrom soybean: characterization and consumption in an energy generator.Química Nova, Jan./Feb. 2005, vol.28, no.1, p.19-23

GRAEF, G.; CASTAÑEDA, L.; CLEMENTE, T. EJEMPLOS DE ALGUNOS ESFUERZOS EN FITOMEJORAMIENTO PARA VALOR-AÑADIDO EN SOJA http://w w w. acsoja. org. ar/mercosoja2006/Contenidos/Workshops/calprodygan_ 02. pdf

ROCHA, M.M.; VELLO, N.A.; ALMEIDA LOPES, A.C.; UNÊDA-TREVISOLI, S.H.; MAIA, M.C.C. Correlaçõesentre parâmetrosde adaptabilidadee estabilidadeda produtividade de óleo emsoja. CiênciaRural, v.36, n.3, mai-jun, 2006. CiênciaRural, Santa Maria, v.36, n.3, p.772-7, mai-jun, 2006

SIMMONS, K. ARS Research in Support of BioenergyGoals NP 301 and NP302 contributions http://w. ars. usda. gov/SP2UserFiles/Progra m/307/NP301-

302Sim mons. pdf

Muito obrigado pela atenção.

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