BRPI1105812A2 - método de seleção precoce de clones - Google Patents

Abstract

método de seleção precoce de clones. a presente invenção descreve um novo e inventivo método de seleção precoce de clones compreendendo a possibilidade de identificar clones antes do plantio da primeira geração donal com períodos de dormência curtos ou longos, dependendo da finalidade do programa de melhoramento ou da necessidade da plantação.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Método de Seleção Precoce de Clones Campo da Invenção A presente invenção descreve um novo e inventivo método de seleção precoce de clones compreendendo a possibilidade de identificar clones antes do plantio da primeira geração clonal com períodos de dormência curtos ou longos, dependendo da finalidade do programa de melhoramento ou da necessidade da plantação. A presente invenção se situa no campo da agricultura e da biotecnologia.

Antecedentes da Invenção Atualmente, as tecnologias relacionadas a seleção precoce desenvolvidas no âmbito dos programas de melhoramento genético da batata, se voltam para a seleção de caracteres com alta herdabilidade e que facilmente se manifestam nas primeiras gerações clonais. Por outro lado, a dormência é um caráter muito mais difícil de ser observado e geralmente os programas de melhoramento genético procedem com o plantio e colheita dos tubérculos de uma geração para outra para a identificação dos clones com adequado período de dormência. A tecnologia proposta soluciona esse problema à medida que permite identificar o período de dormência dos clones ainda na geração de famílias de tubérculos, antes de serem avaliados no campo, através de um método de seleção precoce não baseado na modificação genética do variante em estudo.

Após a colheita, natural mente os tubérculos de batata reduzem a atividade metabólica e não emitem brotações, mesmo em condições ambientais favoráveis ao crescimento, ou seja, se mantém em um estado fisiológico chamado de dormência. O controle genético e os processos fisiológicos que regulam a progressão da dormência são complexos e fortemente afetados pelas condições de pré e pós-colheita (SUTTLE, 2004; 2007). A duração da dormência pode variar de acordo com a cultivar e em função do balanço hormonal entre promotores e inibidores do crescimento (SUTTLE, 2004; HEMBERG, 1985), sendo este o principal fator de controle da dormência em tubérculos de batata. Mais precisa mente, a duração da dormência é definida pela atividade do ácido abscísico e das giberelinas (FONTES, 1999) e vários são os métodos utilizados para o rompimento da dormência dos tubérculos semente, principal mente nas regiões em que são realizados dois cultivos anuais. O resultado do plantio de tubérculos ainda dormentes é a desuniformidade de plantas em função do atraso e da redução da emergência das plantas. Já para regiões em que ocorre apenas uma safra anual a dormência por um longo período pode ser vantajosa para aumentar a conservação dos tubérculos em pós-colheita. O ácido giberélico é capaz de promover o aumento do nível endógeno de giberelinas, e, consequentemente, resultar no rompimento da dormência dos tubérculos de batata (SALIMI et ai., 2010; BISOGNIN et al„ 1998; RABIE et al., 1992). O ideal seria que a dormência fosse rompida naturalmente antes do plantio, porém o procedimento mais comum é a indução ao rompimento da dormência para que os tubérculos possam ser plantados no momento desejado.

No modelo convencional, o melhoramento genético para a obtenção de uma nova cultivar é realizado a longo prazo por meio da seleção dos caracteres desejados no decorrer das gerações. Para acelerar a definição dos clones mais promissores, os programas de melhoramento genético investem no desenvolvimento de métodos de seleção precoce. Este é um procedimento que objetiva antecipar a seleção dos caracteres de interesse para os clones logo nas primeiras gerações clonais depois da hibndação. Assim, os ciclos de seleção podem ser encurtados, possibilitando o aumento do número de clones a serem avaliados nas diferentes etapas do processo de seleção e acima de tudo representar um importante ganho de tempo e redução de custos para os programas de melhoramento. A seleção precoce para caracteres agronômicos considerados de alta herdabilidade como a cor da casca, a forma dos tubérculos, a profundidade dos olhos (AMARO et ai., 2003; LOVE et al., 1997; GOPAL 1997; GOPAL et al., 1992) e a resistência para doenças em batata (BAE et al., 2008) já pode ser utilizada com sucesso nas primeiras gerações clonais. No caso da dormência, não existem metodologias descritas que tratem da possibilidade de expressar a variabilidade genética para esse caráter logo após a colheita dos tubérculos e, desta forma, aplicar a seleção precoce de clones para dormência.

Assim, a presente invenção traz um método de seleção precoce para dormência que pode ser utilizado tanto para a identificação de clones com curta dormência, para serem utilizados em condições subtropicais de cultivo, quanto de longa dormência, para serem utilizados em condições temperadas de cultivo, com um alto ganho genético de seleção.

No âmbito da literatura científica e patentária foram encontrados alguns documentos que poderíam ser considerados como potencialmente relevantes para a presente invenção.

No artigo científico de Love et al (1997) entitulado “Selection for individual traits in the early generations of a potato breeding program dedicated to producing cultivars with tubers having long shape and russet skin” é descrito um método de seleção precoce para caracteres de alta berdabilidade, o que não inclui a dormência dos tubérculos.

No artigo de Benedetti et al (2005) entitulado “Quebra de dormência de minitubérculos de batata” é citada a importância da seleção precoce para a dormência nos programas de melhoramento genético da batata.

No artigo científico de Gopal (1992) entitulado “Early generation selection for agronomic characters in a potato breeding programme” a seleção precoce é aplicada para caracteres como a cor dos tubérculos, a forma de tubérculos, profundidade dos olhos, a produção de tubérculos por planta, propondo a eliminação de genótipos menos produtivos no início do programa de melhoramento.

Dessa forma, apesar dos artigos acima descreverem o uso de métodos de seleção precoce para aprimorar características da batata, nenhum deles descreve ou sugere o método de seleção da presente invenção, o qual inclui um método novo e inventivo de seleção precoce aplicado a dormência de tubérculos de batata. Como vantagens do método pode-se também citar a drástica redução do número de clones a serem avaliados no campo, no caso deste experimento de aproximadamente 70%, que tem como consequência uma redução na mesma proporção dos recursos financeiros e humanos necessários para a condução da primeira geração cio na I no campo. Caso os recursos financeiros e humanos não sejam iimitantes, a seleção precoce para dormência possibilitaria aumentar o número de clones a serem avaliados na primeira geração clonal, o que maximiza o ganho de seleção para os demais caracteres sob seleção e a probabilidade de desenvolver novas cultivares mais bem adaptadas. O documento US 6,133,033 descreve um método para seleção in vitro de clones de batata resistentes a pontos pretos compreendendo as etapas de cultivar o tecido obtido das batatas em meio adequado; subcultivar o tecido para formação e obtenção do calo; subcultivar o calo e adicionar pelo menos um precursor de melanina ao meio de cultivo e proliferação de calos da batata. De forma semelhante, o documento US 7,932,434 também descreve um gene de resistência a requeima para a batata selvagem. A presente invenção difere desses documentos por não se tratar de um método de seleção de batatas resistentes, mas, sim, de método de seleção precoce de clones com diferentes níveis de dormência e/ou dominância apical, fato não descrito no referido documento.

Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Invenção Em um aspecto, a presente invenção proporciona a seleção de clones antes do plantio da primeira geração clonal, ou seja, somente serão plantados no campo os clones selecionados. Por exemplo, clones que apresentam um longo período de dormência podem ser identificados precocemente e tão logo serem descartados do programa de melhoramento, economizando recursos financeiros e abrindo espaço para o teste de novos clones. Por outro lado, se o objetivo do programa de melhoramento for selecionar clones com longa dormência, os clones de curta dormência seriam precocemente identificados e descartados, como é o caso das condições temperadas de cultivo de batata. É, portanto, um objeto da presente invenção um método de seleção precoce de clones compreendendo as etapas de: a) aplicar nos tubérculos semente da primeira geração clonal uma solução compreendendo de 5 a 50 mg.L"1 de ácido giberélico; b) secar os tubérculos semente aspergidos de a); c) armazenar os tubérculos semente seca de b) em condições controladas de temperatura d) verificar e selecionar os clones que romperam a dormência e/ou a dominância apical.

Em uma realização preferencial, a temperatura de armazenamento é de 20°C constantes.

Em uma realização preferencial, o tempo de armazenamento será de pelo menos 14 dias.

Em uma realização preferencial, o rompimento da dormência é definido como o surgimento de um broto com pelo menos 2 mm de comprimento.

Em uma realização preferencial, o rompimento da dominância apical é definido como o surgimento de dois brotos com pelo menos 2 mm de comprimento.

Em uma realização preferencial, a seleção dos clones da presente invenção permite diferenciar diversos níveis de dormência.

Em uma realização preferencial, a seleção dos clones da presente invenção permite diferenciar diversos níveis de dominância apical.

Em uma realização preferencial, o tubérculo é a batata.

Em uma realização preferencial, a seleção dos clones com curta dormência compreende adicionalmente a identificação precoce dos clones com longa dormência e o descarte dos mesmos.

Em uma realização preferencial, a seleção dos clones com longa dormência compreende adicional mente a identificação precoce dos clones com curta dormência e o descarte dos mesmos.

Em uma realização preferencial, a presente invenção permite uma redução de recursos humanos e financeiros de cerca de 70% para a condução da primeira geração clonal no campo.

Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras A Figura 1 descreve a evolução da porcentagem de tubérculos com pelo menos um broto com 2 mm de comprimento (sem dormência) em cada um dos grupos de clones selecionados para dormência antes da primeira geração clonal. A Figura 2 descreve a evolução da porcentagem de tubérculos com pelo menos dois brotos com 2 mm de comprimento (sem dominância apical) em cada um dos grupos de clones selecionados para dormência antes da primeira geração clonal.

Descrição Detalhada da Invenção Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o escopo da mesma. Método de seleção precoce de clones A presente invenção descreve um método de seleção precoce de clones compreendendo as etapas de: a) aplicar nos tubérculos semente da primeira geração clonal uma solução compreendendo 5 a 50 mg. L1 de ácido giberélico; b) secar os tubérculos semente aspergidos de a); c) armazenar os tubérculos semente secos de b) em condições controladas de temperatura ; d) verificar e selecionar os clones que romperam a dormência e/ou a dominância apical.

Tubérculos Os tubérculos da presente invenção compreendem quaisquer tubérculos (caules modificados em forma de raiz de qualquer planta) ou raízes tuberosas ou quaisquer elementos tuberculosos conhecidos do estado da técnica. Podemos citar, por exemplo, mas não se limitando a, cará, batata, batata-doce, inhame, entre outros, bem como a combinação dos mesmos.

Em uma realização preferencial, o tubérculo utilizado na presente invenção é a batata, sendo que cada tubérculo da primeira geração clonal representa um clone distinto.

Exemplo 1. Realização Preferencial A presente invenção descreve um método de seleção precoce para discriminar clones de batata com diferentes níveis de dormência dos tubérculos semente para o plantio da primeira geração clonal. Os tubérculos são produzidos a partir de plantas oriundas de semente botânica, sendo que cadá tubérculo representa um genótipo/done distinto. Depois de colhidos os tubérculos de cada família, que representam uma progênie de um cruzamento controlado ou de polinização ao acaso, são submetidos a cura e preparados para o plantio da primeira geração clonal, normalmente em parcela de cova única. Para maximizar o ganho de seleção, os tubérculos são tratados, por aspersão, corn uma solução de ácido giberélico, por exemplo, 30 mg L'\ secos ao ar e armazenados em condições controladas de temperatura, por exemplo de 20°C constantes. Nestas condições, a brotação é acelerada pela combinação de ácido giberélico e temperatura de armazenamento, discriminando os clones conforme o nível de dormência e possibilitando a seleção precoce. O rompimento da dormência é identificado pela presença de pelo menos um broto, com pelo menos 2 mm de comprimento, momento em que os tubérculos podem ser separados e agrupados por nível de dormência. Isso é possível pela relação direta existente entre o tempo decorrido para o rompimento da dormência e o nível de dormência do clone, ou seja, os tubérculos semente da primeira geração clonal já são selecionados para dormência, reduzindo drasticamente o número de clones a serem avaliados no campo. O método de seleção precoce para discriminar clones de batata com diferentes níveis de dormência dos tubérculos semente da primeira geração clonal foi desenvolvido da seguinte maneira. Um experimento foi conduzido com tubérculos de batata representando 19 famílias (progênies) de cruzamentos controlados, num total de 1145 tubérculos. Os tubérculos semente da primeira geração clonal foram submetidos a aspersão com uma solução de ácido giberélico, neste caso de 30 mg L‘\ secos ao ar e armazenados em temperatura controldada, neste caso constante de 20°C, para acelerar a brotação. Após 45 dias de armazenamento e em intervalos de 14 dias foram separados os tubérculos que apresentavam pelo menos um broto de 2 mm de comprimento (BISOGNIN et al., 2008) de cada família e agrupados. Assim, foram formados quatro grupos de tubérculos que diferiríam no período de rompimento da dormência, sendo o G1 o grupo de menor dormência e G4 e grupo de maior dormência. Uma amostra de tubérculos de cada grupo foi plantada no campo no dia 9 novembro de 2010 e foi colhida em 25 de janeiro de 2011 (Tabela 1). Por ocasião da colheita, as covas que apresentavam quatro ou mais tubérculos, que representavam um clone da geração anterior, foram coihidas e os tubérculos separados em quatro repetições de cada grupo. Os tubérculos foram então armazenados na temperatura constante de 20°C e avaliados duas vezes por semana quanto a porcentagem de tubérculos brotados e o número de brotos por tubérculo com mais de 2 mm de comprimento.

Tabela 1 - Número de clones (tubérculos) plantados e colhidos e número de dias até a quebra da dormência e da dominância apical de cada grupo de clones com a produtividade de pelo menos quatro tubérculos por cova. * A quebra da dormência e da dominância apical foram anotadas quando 51% dos tubérculos apresentaram, respectivamente, um ou dois brotos com pelo menos 2 mm de comprimento na média das quatro repetições. A evolução da brotação dos tubérculos, medida pela porcentagem cumulativa de tubérculos com um (dormência) e dois (dominância apical) brotos com pelo menos 2 mm de comprimento, que representam respectivamente o rompimento da dormência (Figura 1) e da dominância apical (Figura 2), mostra que a seleção precoce dos clones na geração de família de tubérculos foi efetiva, pois possibilitou separar os clones com diferentes níveis de dormência e de dominância apical, reduzindo o número de clones a serem avaliados no campo e, em consequência, os custos de condução das populações clonais. Considerando que para as condições subtropicais onde são conduzidos dois cultivo de batata a cada ano (BISOGNIN; STRECK, 2009), nas quais são necessários clones de curta dormência, representados neste experimento por G1 e G2, a aplicação da seleção precoce reduziría o número de clones a serem avaliados de 1145 para 350, sendo G1 36 clones e G2 314 clones que brotaram respectivamente até os 45 e os 59 dias de armazenamento a 20°C. Assim, o número de parcelas de cova única seria reduzido de 1145 para apenas 350, ou seja, uma redução de aproximadamente 70% nos recursos financeiros e humanos necessários para a condução da primeira geração clonai no campo. Isso possibilitaria aumentar o número de clones avaliados para outros caracteres e, assim, a possibilidade de desenvolver novas cultivares de batata mais bem adaptadas as condições brasileiras de cultivo, já que a dormência dos tubérculos é um dos principais caracteres que resultam no descarte de clones durante o processo de seleção nas diferentes gerações.

Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.

Reivindicações Método de Seleção Precoce de Clones

Claims (10)

1. Método de seleção precoce de clones caracterizado por compreender as etapas de: a) aplicar nos tubérculos semente da primeira geração clonal uma solução compreendendo de 5 a 50 mg.L'1 de ácido giberélico; b) secar os tubérculos semente aspergidos de a); c) armazenar os tubérculos semente seca de b) em condições controladas de temperatura; d) verificar e selecionar os clones que romperam a dormência e/ou a dominância a pi cal.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela temperatura de armazenamento ser de 20°C constantes.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo tempo de armazenamento ser de pelo menos 14 dias.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo rompimento da dormência ser definido como o surgimento de um broto com pelo menos 2 mm de comprimento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo rompimento da dominância apical ser definido como o surgimento de dois brotos com pelo menos 2 mm de comprimento.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seleção dos clones da presente invenção permitir diferenciar e/ou classificar diversos níveis de dormência.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 6, caracterizado pela seleção dos clones da presente invenção permitir diferenciar e/ou classificar diversos níveis de dominância apical.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo tubérculo ser a batata.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seleção dos clones com curta dormência compreender adicionalmente a identificação precoce dos clones com longa dormência e o descarte dos mesmos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seleção dos clones com longa dormência compreender adicionalmente a identificação precoce dos clones com curta dormência e o descarte dos mesmos.