Capítulo 2
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Capítulo 2
Estratégia de melhoramento de milho... 19 Capítulo 2 Estratégia de Melhoramento de Milho do CIMMYT para a América Latina Tropical Felix San Vicente (1); Gary Atlin (2); Biswanath Das (3); Sam Trachsel (4); George Mahuku (5); Luis Narro (6) 1. Introdução O milho é a mais importante cultura consumida e comercializada no México e na América Central, e é o mais importante alimento na Colômbia, Venezuela e Região Andina, bem como em alguns países Caribenhos, notadamente no Haiti, o mais pobre país nas Américas (FAOSTAT, 2011). (1) Melhorista de milho, CIMMYT-HQ. Apdo. Postal 6-641, 06600 Mexico D.F., Mexico, [email protected] (2) Diretor Associado GMP, CIMMYT-HQ. Apdo. Postal 6-641, 06600 Mexico D.F., Mexico, [email protected] (3) Melhorista de milho, CIMMYT-Kenya, ICRAF House, UN Avenue, Gigiri, Nairobi, [email protected] (4) Fisiologista de milho, CIMMYT-HQ. Apdo. Postal 6-641, 06600 Mexico D.F., Mexico, [email protected] (5) Patologista de milho, CIMMYT-HQ. Apdo. Postal 6-641, 06600 Mexico D.F., Mexico, [email protected] (6) Melhorista de milho, CIMMYT-Colombia. CIMMYT, c/o CIAT, Apdo. Aéreo 67-13 Cali, Colombia, [email protected] 20 F.S. Vicente et al. Nos países altamente dependentes do milho como o México, Guatemala, Honduras e El Salvador, a cultura do milho representa até 50% da energia e 40% da proteína para a população como um todo; a dependência nutricional do milho é tipicamente ainda maior nas áreas rurais, onde o balanceamento da dieta em carboidratos e proteinas é próximo da média ou deficiente. A demanda pelo milho está crescendo com o crescimento da população da região e com o aumento da renda em algumas áreas. A demanda pelo milho para ração animal e para a indústria está expandindo também, embora a produção média de milho na região esteja entre as menores nos países em desenvolvimento – atualmente em cerca de 2,5 t/ha. Estas baixas produções são atribuídas aos pequenos produtores que pouco se utilizam de sementes melhoradas e fertilizantes, e dependem da chuva. Há uma previsão de que a América Central e as regiões da costa norte da América do Sul estão, mais provavelmente, entre as áreas que serão severamente e negativamente afetadas pela mudança climática; os modelos são unânimes em predizer reduções nas chuvas e uma crescente frequência de secas n e s s a s á r e a s . Po r t a n t o , ex i s t e a n e c e s s i d a d e u r g e n t e d e obtenção de variedades de milho resilientes (que se recuperam rápido após um estresse), tolerantes à seca e ao calor, e eficientes na utilização de fertilizantes para essas regiões, onde tem sido muito pequena a adoção de novos híbridos e variedades de polinização aberta (OPVs). Um elemento chave para a identificação de tais variedades é uma extensiva rede de trabalho de testes de variedades em múltiplas localidades. Pesquisas preliminares do CIMMYT e do programa nacional de parceiros têm demonstrado que, embora haja uma grande variabilidade ambiental dentro dos países e através dos anos, existe pequena interação genótipo x país dentro das áreas de várzea tropicais da América Central, América do Sul e Caribe, e que, para altitudes abaixo de 1000 m, a região pode ser tratada como um único ambientealvo para fins de melhoramento do milho. Entretanto, a confiabilidade nos testes de variedades em ambientes com grande variação anual como a América Latina Tropical, depende Estratégia de melhoramento de milho... 21 da avaliação em muitos locais representativos. A pesquisa no CIMMYT tem demonstrado que é necessária a avaliação em um mínimo de 15 ambientes anualmente através da região, para se obter a repetibilidade (H) de 0.8, o que permite a detecção de diferenças na produção entre variedades de 0,5 t/ha ou menos (San Vicente et al., 2010). Quando os programas nacionais colaboram em uma rede de trabalho de testes regionais de variedades, com cada país contribuindo com 3 a 5 localidades, um alto nível de precisão e poder preditivo para toda a região pode ser alcançado. O Programa Global de Milho do CIMMYT, em colaboração com diversas instituições parceiras na região, tem feito significativo progresso no melhoramento do germoplasma de milho adaptado aos ambientes tropicais na América Latina. 2. Desenvolvimento Programas de pesquisa para o desenvolvimento de germoplasma de milho tropical enfocados para a América Latina estão sendo conduzidos no CIMMYT, em locais do México e Colômbia. Estes programas são baseados em um compromisso acordado entre instituições acadêmicas nacionais e internacionais, programas nacionais, comunidades de produtores, ONGs e o setor privado de produção de sementes. Em geral, o objetivo é alcançar uma mistura criteriosa de tecnologias convencionais e modernas para o desenvolvimento de germoplasma tolerante a estresses, eficiente na absorção e uso de nutrientes, altamente produtivo e amplamente adaptado. A tolerância a estresses abióticos e bióticos são os principais objetivos do melhoramento. O controle da irrigação e das datas de plantio são rotineiramente utilizados para a seleção para resistência à seca e ao calor. Nos últimos dois anos, maior ênfase tem sido dado à fenotipia de precisão para a combinação de tolerância à seca+calor. Solos deficientes em nitrogênio no México e solos com pH controlado na Colômbia são também usados para seleção de germoplasma, no sequenciamento do melhoramento genético (breeding pipeline). 22 F.S. Vicente et al. As fenotipagens das doenças têm sido identificadas e estão sendo utilizadas para as mais importantes doenças e para algumas doenças novas emergentes tais como Northern Corn Leaf Blight - NCLB (causada pelo fungo Exserohilum turcicum), Southern Corn Leaf Blight – SCLB (causada pela “raça T” do fungo Helminthosporium maydis), Ear rots (podridões da espiga, causada por diversos fungos), Corn Stunt ComplexCSC (causada por virus) e Tar Spot Complex-TSC (causada por três fungos: Phyllachora maydis Maubl., Monographella maydis Müller & Samuels, e Coniothyrium phyllachorae) (Tabela 1). Sistemas nebulizadores são colocados nos locais de interesse para criar condições de umidade que favorecem a expressão da doença. Infestação artificial e protocolos de notas (grau) para as doenças estão sendo desenvolvidos com a colaboração de parceiros da região. A melhoria nutricional do milho é uma importante meta a ser atingida em alguns países como a Guatemala, El Salvador, Honduras e Nicarágua, especialmente de um maior teor de proteína (Quality Protein Maize –QPM) e de um maior teor de zinco. Nos últimos três anos, ao menos um cultivar com maior QPM foi lançado em cada um daqueles países, através do projeto AgroSalud (Atlin et al., 2011). Tecnologias mais modernas e eficientes de melhoramento genético estão sendo implantadas. A tecnologia do haplóide duplo duplohaplóide (DH) está sendo rotineiramente utilizada para desenvolver linhagens puras em larga proporção das operações melhoristas no México; e indutores de segunda geração tropicalmente adaptados estão em fase final de desenvolvimento. A seleção de genomas (genoma-wide selection -GS) está sendo explorada como uma ferramenta adicional para se aumentar significativamente a taxa de ganho genético. Nós visualizamos três principais maneiras de usar GS em nossos programas de melhoramento: (1) incorporar GMBV (Genomic Estimated Breeding Valus) na genealogia de uma estirpe convencional para descartar linhagens fracas; (2) estabelecer populações sintéticas fechadas de linhagens-chave, e conduzir seleção recorrente; e (3) estabelecer uma rede de trabalho de melhoramento com fonte-aberta (“open-source”) (Figura 1). Em anos recentes, o CIMMYT tem feito significativo progresso no desenvolvimento de germoplasma de milho amplamente adaptado à América Latina tropical. Esforços bem sucedidos têm sido feitos no sentido de identificar algumas características comuns de ambiente dentro desta macro região ecológica (Figura 2). - √ - - Managua, Nicarágua Polochic, Guatemala San Andres, El Salvador - - - - - - - - - √ - San Pedro Lagunillas and Acatic, México √ √ - - Agua Fria, México √ √ - - El Batan, México - - √ - (NCLB) (GLS) Ear rots (CSC) Leaf Blight Spot Northern Corn Complex Grey Leaf Catalina, Colômbia Local da fenotipia Corn Stunt - - - - √ - (Ps) Rust Common Tabela 1. Fenotipagem das doenças em múltiplas localidades da America Latina (CIMMYT). - √ √ - √ - - (SCLB) Leaf Blight Southern Corn - - √ - - (TSC) Complex Tar Spot Estratégia de melhoramento de milho... 23 58 CML491/CLQ6316//CLRCWQ48 0,29 11,7 DMS (0,05) CV (%) 1,6 0,4 0,97 57 57 58 58 8,8 0,02 0,92 0,50 0,54 0,48 0,49 0,53 0,49 0,52 0,50 0,50 13,7 0,1 0,89 2,7 2,9 2,8 2,7 2,8 2,7 2,4 2,4 2,3 61,3 1,6 0,89 7,2 4,8 10,0 10,1 5,8 5,2 8,0 5,1 7,2 50,0 1,7 0,91 9,5 13,1 11,0 7,6 10,8 9,5 9,8 6,8 5,2 156,6 3,24 0,82 4,9 6,4 6,4 3,3 6,7 6,1 1,5 6,7 1,5 97,7 1,8 0,27 4,1 3,4 6,2 3,5 4,4 4,2 3,0 4,8 2,7 (1) Produção de grãos (t/ha-1); (2) Data da antese (dias); (3) Relação altura da espiga/altura da planta; (4) Aspecto da espiga (1-5); (5) cobertura ruim de palha da espiga (%); (6) Podridão da espiga (5); (7) Acamamento da raíz (%); (8) acamamento do colmo (%). 0,91 Herdabilidade 6,05 Controle local 7,12 7,27 CLRCW88/CLRCW98//CML494 7,29 Médias JC-25 57 CLRCW100/CLRCW96//CML494 7,68 7,36 56 7,72 56 8,02 Melhor Controle comercial MH-9058 DK-357 57 Grain Anthesis Ear to Plant Ear Bad Ear Root Stalk Yield (1) Date (2) Height (3) Aspect (4) Husk rot (6) Lodging (7) Lodging (8) (t ha-1) (days) ratio (1-5) Cover (5)(%) (%) (%) (%) 8,08 Genealogia (Pedigree) MJ-9297 Híbrido Tabela 2. Material genético com melhor desempenho em Ensaios Regionais (PCCMCA), em 2011: 20 híbridos brancos de empresas privadas e públicas, em 20 locais através do México e América Central. 24 F.S. Vicente et al. 0,95 0,30 10,7 Herdabilidade DMS (0,05) CV (%) 1,6 0,4 0,89 56 56 56 56 56 57 56 Anthesis date (days) (2) 8,2 0,02 0,89 0,50 0,49 0,50 0,48 0,54 0,52 0,52 Ear to plant height Ratio (3) 17,6 0,2 0,93 2,6 2,7 2,4 2,6 2,5 2,4 2,2 Ear aspect (1-5) (4) 28,9 1,1 0,85 4,9 6,2 5,9 4,2 4,9 3,8 2,3 71,0 1,9 0,93 7,2 7,6 6,7 7,0 5,6 5,7 3,7 Bad Ear huskcover rot (%) (5) (%) (6) 116,5 3,9 0,86 6,8 12,3 14,4 8,5 2,8 4,8 5,7 Root lodging (%) (7) 56,1 2,3 0,39 7,4 4,5 8,7 11,9 6,1 10,4 3,7 Stalk lodging (%) (8) (1) Produção de grãos (t/ha); (2) Data da antese (dias); (3) Relação altura da espiga/altura da planta; (4) Aspecto da espiga (1-5); (5) % pequena cobertura de palha da espiga (%); (6) Podridão da espiga (5); (7) Acamamento da raíz (%); (8) acamamento do colmo (%). 7,60 6,97 Controle local Médias 7,71 Controle comercial HS-14 8,31 CLRCY040/CLYN206//CLRCY017 7,77 8,49 8,80 Grain yield (t ha) (1) CLRCY044/CLRCY039//CL02450 Genealogia (Pedigree) HEA-4 DKB-399 Híbridos Tabela 3. Material genético com melhor desempenho no Ensaio Regional (PCCMCA), em 2010: 25 híbridos amarelos de empresas privadas e públicas, em 17 locais através do México e América Central. Estratégia de melhoramento de milho... 25 5,96 5,92 5,82 5,80 5,41 4,87 5,64 0,76 0,57 (CLG2312/CML495)//CML494 (CLRCW85/CLRCW97)//CML494 (CML502/CLQRCWQ108)//CML491 (CML264/CML269)//CML494 Controle comercial 2 Controle comercial 1 Médias DMS Herdabilidade 0,82 - 2,28 2,88 2,73 2,39 1,77 2,07 1,98 2,03 0,26 - 3,90 3,67 5,51 3,89 2,50 3,75 4,56 4,27 0,48 - 10,18 11,97 9,98 10,79 8,69 10,28 9,57 10,15 0,67 0,7 57 57 57 56 58 57 56 57 0,74 0,02 0,49 0,50 0,50 0,49 0,49 0,49 0,47 0,48 0,81 0,3 2,3 2,4 2,2 2,3 2,4 2,2 2,2 2,3 0,64 3,3 5,9 4,4 9,3 4,4 3,8 5,5 9,2 6,3 0,75 3,8 9,0 9,8 9,2 8,0 10,3 9,4 8,5 10,4 0,40 8,0 7,7 14,9 6,6 6,2 13,0 6,5 10,9 4,7 Bad Ear/plant Ear Ear Root husk 9 height Aspect rot ( ) lodging cover (8) ratio (6) (7) (1-5) (%) (10) (%) (%) (1) Máxima produção de grãos; (2) produção de grãos sob condição de baixo nitrogênio; (3) produção de grãos sob condição de seca; (4) produção de grãos sob alta densidade de plantas; (5) data da antese; (6) relação da altura espiga/planta; (7) aspecto da espiga; (8) % pequena cobertura de palha da espiga; (9) podridão da espiga; (10) acamamento da raíz. 6,33 (CLRCW96/CLRCW85)//CML494 Híbrido Grain Grain Grain Grain Anthesis Yield Yield Yield Yield High date (5) optimal (1) Low N Drought Density (4) (days) (t ha-1) (2) (t ha-1) (3) (t ha-1) (%) Tabela 4. Material genético com melhor desempenho no Ensaio Avançado (campos de produtores, 2010): 8 híbridos de elite CIMMYT; 11 (onze) locais só com água de chuva, através do México e América Central, sendo um local sob baixo N, um local sob seca e um local com alta densidade de plantio. 26 F.S. Vicente et al. 6,13 5,93 5,82 5,73 4,88 0,90 5,42 0,57 5,27 S07TLY-AB-1 S03TLW-3B S07TLY-AB-2 S07TLW-AB Controle commercial 1 Herdabilidade Médias DMS CV % 0,82 0,93 56,64 0,58 56,24 56,10 56,42 55,93 57,40 57,04 AD (2) (days) 7,06 0,39 2,76 0,82 3,00 2,69 2,37 2,69 2,30 2,41 Ear Asp (3) 32,26 3,64 5,65 0,65 5,09 9,56 3,72 4,46 3,93 5,85 pBHC (4) 24,28 2,76 5,69 0,62 7,08 6,84 3,17 4,96 3,82 4,30 pER (5) 28,29 7,60 13,45 0,02 15,34 12,24 8,52 18,18 13,72 10,58 pRL (6) 2,69 0,03 0,49 0,81 0,48 0,48 0,51 0,51 0,53 0,51 rEPH (7) (1) Produção máxima; (2) data da antese; (3) aspecto da espiga; (4) % pequena cobertura de palha da espiga; (5) % podridão da espiga; (6) % acamamento da raíz; (7) relação altura espiga/planta. 6,37 Yield (1) (t ha-1) S06TLWQ-AB-2 Variedade Tabela 5. Material genético com melhor desempenho no Ensaio Avançado (campos de produtores, 2011): 8 híbridos de elite OPVs CIMMYT; 10 (dez) locais só com água de chuva, através do México e América Central. Estratégia de melhoramento de milho... 27 28 F.S. Vicente et al. Diversos híbridos do CIMMYT tropicais brancos e amarelos são competitivos com controles comerciais de elite (Tabela 2-4). Variedades de polinização aberta (OPVs) são ainda preferidas por pequenos produtores da América Central e México. Um modesto, mas continuado esforço na avaliação de OPVs tem identificado, recentemente, variedades superiores que estão sendo lançadas em Honduras e Nicarágua (Tabela 5). Figura 1. Plano de melhoramento com seleção genômica de fonte aberta. Figura 2. Probabilidade de ambientes homólogos com a Estação Agua Fria, México. 29 Estratégia de melhoramento de milho... Diversas linhagens têm sido desenvolvidas para a região e muitas têm sido usadas com sucesso pelos setores público e privado através do mundo em desenvolvimento (Tabela 6). Em 15 anos, o CIMMYT lançou 234 linhagens de milho CMLs (CML = CIMMYT maize line) adaptadas aos trópicos. Entre estas linhagens existem diferenças na cor do grão, maturidade, qualidade nutricional e grupo heterótico (San Vicente et al., 2011). Ademais, diversos doadores de tolerância a caracteres-chave abióticos, tais como baixo N, seca, e baixo pH, estão também incluídos. Novas linhagens com boa capacidade e mais produtivas estão nas fases finais do processo de lançamento (Tabela 7). O uso de técnicas práticas de fenotipagem de precisão, tem permitido identificar novos e estáveis doadores de caracteres de tolerância a estresses bióticos e abióticos (Cairns, et al., 2011). Tabela 6. Linhagens CMLs tropicais mais usadas por parceiros da América Latina, Ásia e África. Linhagem Cor grão Maturidade HG Grupo heterótico CML247 Branco Tardia A CML254 Branco Tardia B CML264 Branco Tardia A CML269 Branco Tardia B CML494 Branco Intermediária A/B CML498 Branco Tardia A CML500 Branco Tardia A/B CML144 Branco QPM Tardia A CML491 Branco QPM Tardia A CML503 Branco QPM Tardia B CML451 Amarelo Tardia A/B CML496 Amarelo Intermediária A CL02450 Amarelo Tardia A CML161 Amarelo QPM Tardia B CML165 Amarelo QPM Tardia A Código da linhagem CLRCW99 CLWN201 4 5 CLQRCWQ48 CL02720 C1-18-B-1-1-B-B-B P27(FRRS) (CML-176*CML-264) -13-1-1-1-BBBB-10-B -B-39-2-2-B B B B B A A 1,16 0,90 0,47 0,03 0,63 0,64 HG GCA (1) Optimal (2) 0,53 0,30 0,25 0,59 -0,38 -0,13 GCA Low N (3) 3,72 3,64 3,88 4,74 3,58 4,20 95 93 94 91 94 96 96 94 94 92 95 96 Grain Anthesis Silking Yieldt date date ha-1 (4) (5) (days) (6) 149 151 151 120 146 157 2,67 2,25 2,25 1,63 2,41 1,57 2,25 1,91 2,08 2,79 3,22 2,53 2,58 2,39 2,56 1,99 2,17 1,95 5,54 9,19 6,04 7,39 6,70 6,38 Plant E turc B may Ear Ear Rot height (1-5) (1-5) Aspect (%) (cm) (7) (8) (9) (1-5) (10) (11) Podridão da espiga. (1) Grupo heterótico; (2) Capacidade geral de combinação sob condição ótima; (3) Capacidade geral de combinação sob baixo nitrogênio; (4) produção de grãos; (5)-data da antese; (6) data florescimento feminino; (7) altura da planta; (8) Exserohilum turcicum; (9) Bipolaris maydis; (10) Aspecto da espiga; (11) 9 C1-246-3-1-2-1-B-B-B-1 P25 (HSRRS) -B-6-B-1-BBB (CML495xCML-401) -B-23-2-2-B-B-B-2-1 (CML498 x CL-RCW36) Genealogia (Pedigree) CLQRCWQ123 (CML502xCLQRCWQ26) Amarelo Normal 7 6 Branco QPM CLRCW105 1 Branco Normal Material Tabela 7. Linhagens-elite tropicais de várzea candidatas para lançamento como CMLs, 2012 30 F.S. Vicente et al. Estratégia de melhoramento de milho... 31 Encontra-se em desenvolvimento uma análise fisiológica do germoplasma de milho tropical originário de diferentes eras sob uma série de densidades de plantio e protocolos de estresses, que poderá identificar caracteres-chave para índices de seleção para tolerância a estresses e potencial de produção. Resultados preliminares indicam que sob condições ótimas podem ser obtidas máximas produções sob máxima densidade. E da mesma maneira, o índice de colheita aumenta com o aumento da densidade de plantio e diminui sob condições de estresse de seca (Figura 3). Figura 3. Índice de produção de grãos e de colheita de diferentes híbridos de milho tropical sob várias densidades de plantio e regimes hídricos, no México. 32 F.S. Vicente et al. 3. Conclusões Um esquema de melhoramento integrado, o qual inclui uma extensa rede de trabalho de teste de variedades em múltiplas localidades e em colaboração com diversos parceiros através da região, tem resultado no desenvolvimento de germoplasma de milho melhorado amplamente adaptado à América Latina Tropical. Ganhos genéticos contínuos têm sido alcançados e provavelmente vão aumentar com a implementação de novas técnicas e novos modelos de parcerias públicas e privadas. Referências ATLIN, G.N.; PALACIOS ROJAS, N.; BABU, R.; DAS, B.; TWUMASIAFRIYIE, S.; FRIESEN, D.K.; DE GROOTE, H.; VIVEK, B.; PIXLEY, K.V. Quality Protein Maize: Progress And Prospects. Plant Breeding Reviews 34:83-131. 2011. BURGUEÑO, J.; CROSSA, J.; COTESC, J.M.; SAN VICENTE, F.M.; DAS, B. Prediction assessment of linear mixed models for multienvironment trials. Crop Science 51(3):944-954. 2011. C AIRNS, J. E.; SONDER , K.; ZAIDI, P. H.; VERHULST, N.; MAHUKU, G.; BABU, R.; NAIR, S.K.; DAS, B.; GOVAERTS, B.; VINAYAN, M. T.; RASHID, Z.; NOOR , J. J.; DEVI, P.; SAN VICENTE, F; PRASANNA, B. M. Maize Production in a Changing Climate: Impacts, Adaptation, and Mitigation Strategies. In Donald Sparks, editor: Advances in Agronomy, Vol. 114, Burlington: A c a d e m i c P r e s s , 2 0 1 2 , p p . 1 - 5 8 . FA O S TAT, 2 0 1 1 . h t t p : / / faostat.fao.org/default.aspx. SAN VICENTE, F.M.; ATLIN, G.N.; DAS, B.; GORDON, R.; DERAS, H.; CRUZ, O. Genotype x location and genotype x country interaction for maize hybrid yield in the Central American lowland tropics: Implications for breeding and testing programs. In: ASA-CSSA-SSSA International Annual Meetings; Long Beach, CA (USA); 31 Oct.-3 Nov. 2010. Electronic Access: http://a-c-s.confex.com/...program/Paper61504.html. Estratégia de melhoramento de milho... 33 SAN VICENTE, F.M.; NARRO, L.A.; VIVEK, B.; ZAIDI, P.H.; JEFFERS, D.P. CIMMYT tropical and subtropical maize germplasm of potential use in Asia. In: Addressing Climate Change Effects and Meeting Maize Demand for Asia; Asian Maize Conference, 11; Book of Extended Summaries; Nanning, Guangxi (China); 7-11 Nov. 2011. p. 240-241. 2011. Zaidi, P.H.; Babu, R.; Cairns, J.; Jeffers, D.; Kha, L.Q.; Krishna, G.K.; Krishna, V.; McDonald, A.; Ortiz-Ferrara, G.; Palacios, N.; Pixley, K.; Prasanna, B.M.; Rashid, Z.; Tefera, T.; Tiwari, T.P.; Vinayan, M.T.; Vengadessan, V.; Xingming, F.; Xu, Y.; Weidong. C.; Zhang, S.; Vivek, B.S. Mexico, DF (Mexico): CIMMYT. 34 F.S. Vicente et al.
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