Melhoramento Genético do Fumo

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LGN 0313
Melhoramento Genético
MELHORAMENTO GENÉTICO DE FUMO
(Nicotiana tabacum L.)
Guilherme José Farias
Engenheiro Agrônomo (ESALQ – 2006)
Mestre em Genética e Melhoramento de Plantas (2009)
Doutorando
Sumário
Importância da cultura e panorama atual
Botânica, grupos varietais e manejo
Melhoramento Genético
Objetivos
Técnicas
Etapas
Fotos
Melhoramento de FUMO . . .
POR QUÊ ???
Maiores Produtores e Exportadores
(mil toneladas de fumo)
399
598
928
2410
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
EUA
Índia
Brasil
China
Total mundial: 6.496,4 mil t
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
121
135
157
184
466
0 100 200 300 400 500
Índia
Zimbábue
EUA
China
Brasil
Produção
Exportação
399
598
928
2410
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
EUA
Índia
Brasil
China
Total mundial: 6.496,4 mil t
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
121
135
157
184
466
0 100 200 300 400 500
Índia
Zimbábue
EUA
China
Brasil
Produção
Exportação
173
312
362
402
1800
0 500 1000 1500 2000
Indonésia
Japão
Rússia
EUA
China
Consumo (bilhões de cigarros)
Consumo
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Soja
 grão
Açúcar
Carne
 Avícola
Farelo
 de
 Soja
Café
Carne
 Bovina
Fum
o
Óleo
 de
 Soja
Suco
 de
 Frutas
Carne
 Suína
7° Lugar
Exportações Agropecuárias Brasileiras
(valor em milhões de dólares)
Fonte: MAPA, 2006
2
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Soja
 grão
Açúcar
Carne
 Avícola
Farelo
 de
 Soja
Café
Carne
 Bovina
Fum
o
Óleo
 de
 Soja
Suco
 de
 Frutas
Carne
 Suína
7° Lugar
Exportações Agropecuárias Brasileiras
(valor em milhões de dólares)
Fonte: MAPA, 2006
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Soja Cana Café Fumo Algodão
4° Lugar
Introdução
Consumo mundial de cigarros: 5 trilhões / ano
BRASIL: 
Maior exportador e 2º maior produtor
Indústria: US$ 5 bilhões
Impostos: US$ 4 bilhões
2,4 milhões de empregos diretos e indiretos
200 mil famílias de produtores
360 mil hectares cultivados
Realidade do Produtor
Preço médio recebido = R$ 4,30 / kg de folhas
Produtividade média = 1.844 kg / ha
Rendimento médio = R$ 8.000 / ha plantado
Tamanho médio das propriedades : 16,4 ha
Área média com fumo : 2,7 ha
Fonte: Afubra, 2006
Market Share Mundial
GLH
3,1%
JTC
6,4% ITL3,6%
Altadis
2,0%
BAT
Souza Cruz
15,1%
Altria
Phillip Morris
17,6%
CNTC
33,7%
Outros
18,5%
Fonte: Atlas do Tabaco, 2006
Souza Cruz Unidade Rio Negro - PR
3
Sistema Integrado de Produção
EMPRESA
• Assistência técnica
• Assistência financeira
• Sementes
• Seguro
• Insumos agrícolas
PRODUTOR
• Produção das mudas
• Plantio
• Colheita
• Cura / Secagem
• Separação
• Enfardamento 
Venda integral da produçãoCompra integral da produção
Contrato anual
Planta Modelo
Transformação genética
Facilmente transformável
Cultivo in vitro
Fisiologia de solanáceas
Testes iniciais em N. tabacum
Expressão de proteínas recombinantes
Fábricas de moléculas
Genética Quantitativa
Pesquisas com delineamentos básicos
Luciferase de 
vaga-lume
Science (1986) 234: 856-859
Botânica
Família Solanaceae
Gênero Nicotiana (67 espécies)
Espécie � Nicotiana tabacum L.
1560: Jean Nicot � fumo na Europa
2n = 4x = 48 (anfidiplóide)
Autógama
Cleistogamia
Monóica
Flores completas
Detalhes da Flor
Macho Estéril
Normal
Origem e Adaptação
Região dos Andes e 
Noroeste da Argentina
38ºS
60ºN
(Akehurst, 1981)
Frutos e Sementes
10 mil sementes por grama ! PELETIZAÇÃO
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Grupos Varietais
Oriental
TibagiAmarelinho
Burley
Comum
Virginia
Maryland
Fumo Aromático Dark
Principais
Regionais
Nordeste
Outros
Capação e Desbrotas
Eliminação do meristema 
apical da planta quando 
começa a emitir os 
botões florais.
Objetivo:
direcionar produção de 
fotoassimilados para as 
folhas
Fumo Oriental Virginia x Burley
Comparação
Características Fumo Virgínia Fumo Burley
Produção no Brasil 81% 17%
Formato da folha Estreitas (lanceoladas) Arredondadas
Coloração da folha Verde intenso Verde clara a amarelada
Coloração do fumo curado Alaranjado Castanho-escuro
Aroma Adocicado Forte (típico)
Nº de folhas Menor Maior
Sistema de cura Estufa (aquecimento de ar)
Galpões
(temperatura ambiente)
Textura do solo Arenosos Argilosos
Fertilidade Média Alta
Altitude Baixa Alta
Secagem das Folhas : Cura
ESTUFA GALPÃO
5
Secagem das Folhas - Cura
Secagem em ESTUFA
Fumo Virginia e Amarelinho
Amadurecimento desuniforme
Colheita em etapas
Tipos: 
Estufa convencional
Estufa de ar-forçado
– Estufa L.L. = Loose Leaf = Folha Solta
Secagem das Folhas - Cura
Secagem em GALPÃO
Fumos Burley, Maryland, Comum, Oriental
Amadurecimento uniforme
Colheita = planta inteira
Tipos: 
Galpão convencional
GB1
GB2
Chapecó
Classificação das Folhas
→ T: Ponteiras
→ B: Meeiras
→ C: Semi-meeiras
→ X: Baixeiras
}
}
}
}
Classes:
Classificação das Folhas
Subclasses (Virginia)
O (alaranjadas)
L (verde limão)
R (castanhas)
Tipo
1 : Primeira
2 : Segunda
3 : Terceira
Ideal (Virginia):
BO1
Cotação (2006) = R$5,81 / kg
Alcalóides do Fumo
Nicotina (90 a 95%)
Substância alcalóide básica
Princípio ativo do tabaco
Proteção contra herbivoria
Outros alcalóides (5 a 10%)
Nornicotina
Anabasina
Anatabina
Nitrosaminas (TSNA’s): cancerígenas
Genetic Engineering on Nicotiana tabacum for 
Reduced Nornicotine Content
Conversão: Nicotina - Nornicotina
Nornicotina: precursora de TSNA
Gene da N-Demetilase: CYP82E4
Silenciamento com RNAi
A estratégia se mostrou eficaz
J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 9071-9078
Lily B. Gavilano, Nicholas P. Coleman, Leigh-Emma Burnley, 
Melissa L. Bowman, Newton E. Kalengamaliro, Alec Hayes, 
Lowell Bush, and Balazs Siminszky
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Formação de TSNA
NICOTINA
NORNICOTINA
NNN
(TSNA)
N - Demetilase
Nitrosação
GENE
CYP82E4
Senescência e Cura
Cura e Processamento
GAVILANO et al., 2006
RNAi PROGRAMAS DE MELHORAMENTO
Principais Empresas Objetivos do Melhoramento
Principais linhas de pesquisa:
Melhora da qualidade;
Aumento da produtividade;
Resistência às principais viroses (TMV, PVY, TSWV);
Resistência à murcha bacteriana;
Resistência aos nematóides de galhas;
Tolerância a amarelão;
Cultivares com baixos níveis de alcalóides.
Impacto dos Cultivares
1,12,1
26,8
6,6
0
5
10
15
20
25
30
1980 1991 1998 2005
(i.a. kg/ha) Sistema Float
+
Cultivares
Resistentes
Fonte: Souza Cruz, 2006
T
Geração de Variabilidade
Métodos Convencionais
Cruzamentos
Biparentais, multiparentais, retrocruzamentos, dialélicos
Método da População (Bulk) e Genealógico (Pedigree), 
Seleção Recorrente
Biotecnologia
Obtenção de somaclones
Cultura de tecidos
Cultura de células
Hibridação somática (fusão de protoplastos)
Produção de haplóides e duplo-haplóides
Indução de mutação Não há cultivares 
comerciais transgênicos
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Suporte ao Melhoramento
M E L H O R A M E N T O
D O F U M O
Casas de 
Vegetação
Banco de Germoplasma
Análises 
Químicas
Cultura de Tecidos
Marcadores
Germoplasma
Fontes de resistências
N. repanda: nematóides, TMV, 
fogo selvagem, mancha 
angular;
N. lagsdorfii: fogo selvagem, 
mofo azul, antracnose, PVY, 
TMV;
N. suaveolens: mofo azul, 
PVY, TMV, fogo selvagem, 
mancha angular N. repanda
Técnicas Auxiliares
Seleção assistida por marcadores Fusão de Protoplastos: 
Superação de incompatibilidade
Cultura de Tecidos e de CélulasTécnicas Auxiliares
Caracteres Avaliados
Resistência a nematóides e viroses
Dias do plantio ao florescimento
Número de folhas emitidas até florescimento
Altura da planta no florescimento
Data para capação
Valor agronômico
Produtividade de fumo curado
Desenvolvimento do Germoplasma
DOENÇAS
AGRONÔMICAS
QUÍMICA
FUMAÇA
Tipos de seleções:
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Desenvolvimento do Germoplasma
DOENÇAS
AGRONÔMICAS
QUÍMICA
FUMAÇA
Tipos de seleções:
Nematóides Murcha bacteriana Viroses Amarelão
Qualidade Produtividade Florescimento Maturação
Alcalóides totais / individuais Nitrato Açúcar 
Éster de sacarose Cloretos
Química da fumaça Flavour Degustação
Características de Interesse
VIRGINIA
M. incognita
M. javanica
TMV, PVY, TSWV
Murcha bacteriana
Nitrato no talo
BURLEY
M. incognita
TMV, PVY, TSWV
Murcha bacteriana
Amarelão
Nitrato na lâmina
Linhagem A Linhagem Bx
F1
15 plantas x 5 frutos (bulk)
F2
100 plantas no campo
Sementes colhidas em bulk
Geração de Variabilidade por Cruzamentos
3000 plantas
Método da População (Bulk)
Auto-Fecundação
F3
F2
Geração de Variabilidade por Cruzamentos
F4
3000 plantas (bulk)
3000 plantas (bulk)
3000 plantas (bulk)
Auto-Fecundação
Auto-Fecundação
Geração de Variabilidade por Cruzamentos
F4
SELEÇÕES
Testes de
Progênies
Esterilização de 
linhagens
Retrocruzamentos
Avaliação do Germoplasma
Avaliações Preliminares
Avaliações Intermediárias
Avaliação Final
Testes de Progênies
Competição 
de Cultivares
CULTIVAR 
COMERCIAL
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Difusão e Transferência de Tecnologia
Lavoura Teste
Lavoura Demonstrativa
Dias de Campo
Macroparcelas
PRODUTOR
Produção de cigarros
Análise de fumaça
Orientadores de 
Produtores
Produção de Sementes
Sementes Genéticas
Sementes Básicas
Sementes Experimentais
Sementes Semi Comerciais
Sementes Comerciais
Industrialização de Sementes
Sementes Nuas
Registro
Proteção
Certificação
Semi Comerciais
Comerciais
U I S
Controle de Qualidade:
Laboratório de Análise de Sementes
Sementes 
envelopadas
Sementes 
peletizadas
Unidades de 
faturamento Produtor
Exportação
Beneficiamento
Peletização
Envase / Envelopamento
Armazenamento
U P S
FOTOS:
Etapas do Melhoramento
UPS – Unidade de Produção de Sementes UPS – Unidade de Produção de Sementes
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Estufa Bandejas no Float
Etapas realizadas com produtores Casas de Vegetação
Planejamento
Semeação
Repicagem
Podas
InoculaçõesSeleções
Transplante. 
Replante
Polinizações / 
Colheita de Folhas
Colheita de Frutos
ANO
AGRÍCOLA
Escolha e Preparo 
das áreas
Croquis
Estaqueamento
Adubação
Tratos Culturais
Coleta de Dados
MAIO
AGOSTO a 
SETEMBRO
DEZEMBRO 
a MARÇO
ANO 
AGRÍCOLA
CICLO
120 a 240 dias
(4 a 8 meses)
Envelopes com Sementes
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Semeação Caixas com Tratamentos
Caixas com tratamentos Tamanho ideal para Repicagem
Repicagem Plântulas recém repicadas
Após 1 semana
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Estufa Desenvolvimento das Mudas
Desenvolvimento das Mudas Desenvolvimento das Mudas
Desenvolvimento das Mudas Irrigação e Float
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Geadas Inoculação de Nematóides
Avaliação de Nematóides Avaliação de Nematóides
Inoculação de Viroses Avaliação de Viroses
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Muda de Fumo Distribuição das Bandejas
Transplante Planta em Desenvolvimento
Seleção Fenotípica Campo em Florescimento
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Flores Encapadas Colheita de Flores
Colheita de Anteras Secagem e Armazenamento do Pólen
Cruzamentos Cruzamentos Etiquetados
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Frutos Maduros Lavoura Demonstrativa
CSC 416
Dias de Campo
Polinização em Grande Escala 
(Produção de Sementes)
OBRIGADO !
Guilherme José Farias
Contato: gjfarias@esalq.usp.br
Doutorando
ESTÁGIOS
Contatos no CMF Souza Cruz:
Dr. Carlos Eduardo Pulcinelli 
(Gerente)
cmeduardo@souzacruz.com.br
Angenilson Delfrate 
(Coordenador Agrícola)
angenilson@brturbo.com.br