ARIAS, G.

BRAMMER, S.

FERNANDES, M. I. B. de M.

IORCZESKI, E. J.

MINELLA, E.

PANDOLFI, V.

SILVA, A. L. S.

SÓ e SILVA, M.

Portuguese

Repository Open Access to Scientific Information from Embrapa

Haplodiploidização e Identificação de Genótipos deCevada com Capacidade Androgenética noPrograma de Melhoramento da Embrapa TrigoBrammer, S.1; Fernandes, M.I.B. de M. 1; Minella, E.1; Arias, G.\ Só eSilva; M.\ lorczeski E.J.1; Silva, A.L.S. da": Pandolfi, V.3IntroduçãoNa Embrapa Trigo, a viabilidade de emprego da cultura deanteras (androgênese) no melhoramento de trigo foi demonstrada em1982, por meio do uso de germoplasma com capacidade androgenéticae variabilidade para caracteres agronômicos importantes. Para a cevada,essa técnica foi introduzida em 1993. Os resultados obtidos foramanimadores e justificam investir nessa tecnologia, a fim de auxiliar nasuperação dos desafios que limitam a adaptação quanto ao rendimentode grãos e à qualidade cervejeira de cevada nas condições de cultivo noBrasil. Na cultura de anteras, dois fatores salientam-se em importância. Ofisiológico, que se refere aos pré-tratamentos, aos meios e às condiçõesda cultura, à diferenciação e à sobrevivência das estruturas embrionárias eao estádio de desenvolvimento do pólen, e o genotípico, que trata dacapacidade androgenética, que permite a formação de embrióides e aregeneração de plantas verdes in vitro.ObjetivosRelatar e discutir alguns resultados relativos à complementação eajustes da técnica de cultura de anteras de cevada para a obtenção de1 Pesquisador da Embrapa Trigo. Caixa Postal 451, 99001-970 Passo Fundo, RS.e-mail: sandra@cnpt.embrapa.br.mirene@cnpt.embrapa.br.eminella@cnpt.embrapa.br.arias@cnpt.embrapa.br, soesilva@cnpt.embrapa.br, edson@cnpt.embrapa.br.2 Doutoranda no Institut fuer Allgemeine Botanik, Hamburgo - Alemanha.3 M.Sc. em Fitomelhoramento - Apoio Técnico PRONEX.93linhagens haplodiplóides, visando a identificar genótipos com capacidadeandrogenética associada a características agronômicas importantes.MetodologiaEspigas de cevada foram coletadas (na fase de pólenuninucleado-médio), esterilizadas em etanol 70 % e pré-tratadas a 4 "Cem placas de Petri grandes com pouca quantidade de água, por 10 diasno escuro. As anteras provenientes de populações F1, linhagens ecultivares, foram incubadas em meio de cultura de indução e incubadasno escuro a 25 QC por cerca de 30 dias. As estruturas embrionáriasinduzidas foram transferidas para o meio de regeneração e colocadasna presença de luz (12h/60 mE m-2s-1). As plantas verdes regeneradasforam transferidas para potes de plástico (500 ml) com vermiculita eaclimatadas em ambiente controlado. O nível de ploidia foi confirmadopela contagem de cromossomos em pontas de raiz. As plantas haplóidestiveram a duplicação de seus genomas através da imersão da parteradicular em solução de colchicina 0,25 % por 3-4 horas. A partir dacolheita das espigas férteis, foi feita a identificação dos genótipos,considerados desta fase em diante como linhagens. O plantio paramultiplicação foi realizado em telado e a avaliação em campo e/ou emcondições controladas.No período de 1993 a 1997, três diferentes meios de cultura foramtestados: N6 (Chu, 1981) para indução das estruturas embrionárias, MS(Murashige & Skoog, 1962) e Batata 2 (Chuang, 1981) pararegeneração. Em 1997, a partir da consultoria do dr. André Comeau(Agriculture Canada, Sainte-Foy, Quebec), um novo meio de cultura foitestado, visando a aumentar a eficiência da técnica. Comparou-se omeio de cultura FHGA (Comeau, comunicação pessoal') com o meio N6,comumente usado no laboratório.Mensagem de Andre Comeau. - Engenheiro-Agrônomo. Pesquisador do AgricultureCanada, Sainte-Foy, Quebec. Para a pesquisadora Sandra Patussi Brammer,Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS durante consultoria na Embrapa Trigo emnovembro/dezembro de 1997.94ResultadosEm 1993, de 12.300 anteras cultivadas in vitra, 30 %, em média,foram responsivas no meio N6, e o número máximo de plantas obtidasfoi de 8,26 plantas por 100 anteras cultivadas. Foram produzidos 357genótipos haplodiplóides, dos quais 229 foram cultivados até amaturação e multiplicados. Em 1994, foram incubadas 16.800 anterasprovenientes de 420 espigas. No total, 825 estruturas embrionáriasforam obtidas no meio N6, das quais 493 (60,0 %) foram colocadas pararegeneração no meio Batata 2 e 332 (40,0 %) no meio MS modificado. Aconversão de estruturas embrionárias em plantas verdes viáveis foi de5,0 %, havendo melhores resultados no meio Batata 2, que substituiu omeio MS nos anos seguintes. Em 1995, de 10.067 anteras incubadas nomeio de indução N6, 993 (9,1 %) foram responsivas, regenerando 354(3,4 %) plantas verdes. Em 1996, foram incubadas 18.342 anteras, e1.739 (8,79 %) deram origem a 373 (2,08 %) plantas verdes. No ano de1997, 480 anteras foram incubadas. Destas, 362 (5,11 %) foramresponsivas, resultando em 112 plantas verdes (1,5 %). Em novembrodeste mesmo ano, testou-se o meio FHGA gelificado com amidohidrolisado (30 g/I) ou com gelrite (2 g/I), ambos comparados com o meioN6. Os resultados revelaram que, das 12.547 anteras incubadas, asporcentagens de anteras responsivas foram de 19,68 % no meio N6 e de23,45 % no meio FHGA (14,60 % gelificado com gelrite e 8,85 % comamido). A partir desses resultados, em 1998 usou-se somente o meioFHGA. Das 18.654 anteras incubadas, oriundas de 32 cruzamentos e 6linhagens, 5.142 (22,5 %) foram responsivas, resultando em 908genótipos haplodiplóides. A Tabela 1 apresenta a porcentagem deanteras responsivas nos melhores híbridos F1 com relação aos meios N6e FHGA.Durante todo o período, a porcentagem de plantas albinas varioude zero a 10,72 %. A duplicação espontânea dos genomas ocorreu em55 % das plantas verdes, tornando desnecessário o tratamento comcolchicina.95ConclusõesA incorporação da técnica de haplodiploidização ao programa demelhoramento de cevada, na Embrapa Trigo, apresenta-se comoexcelente ferramenta para a necessidade de obtenção, em curto períodode tempo, de valiosos germoplasmas. Até o momento, foram obtidos2.209 genótipos androgenéticos de cevada, e os melhores meios foram oFHGA para a indução das estruturas embrionárias e o Batata 2 para aregeneração. Os testes preliminares em campo, das linhagens DHC(duplo-haplóides de cevada) obtidas, mostraram, após a multiplicaçãodos grãos, grande variabilidade para caracteres agronômicos (ciclo,altura, tipo agronômico), para reação a doenças fúngicas (mancha-em-rede, mancha marrom e ferrugem da folha) e para esterilidade causadapor estresse ambiental. No ano de 1999, estão previstos ensaios emcampo com cerca de 50 linhagens haplodiplóides, uma vez que estasapresentaram resultados animadores nas avaliações preliminares. Serãotambém multiplicadas as sementes provenientes dos genótipos obtidosem 1998, para avaliações no ano 2000.96Referências BibliográficasCHU, C.-C. The N6 medium and its applications to anther culture ofcereal crops. In: SYMPOSIUM ON PLANT TISSUE CUL TURE, 1978,Peking. Proceedings ... Boston: Pitman Advanced PublishingProgram, 1981. p.43-50. (The Pitman International Series in AppliedBiology).CHUANG, C.-C.; OUYANG, T.-W.; CHIA, H.; CHOU, S.-M.; CHING, C.-K. A set of potato media for wheat anther culture. In: SYMPOSIUMON PLANT TISSUE CUL TURE, 1978, Peking .. Proocedings ...Boston: Pitman Advanced Publishing Program, 1981. p.51-56. (ThePitman International Series in Applied Biology).MURASHIGE, T.; SKOOG, F. A revised medium for rapid growth andbioassays with tabaco tissue culture. Physiologia Plantarum, v.15,p.473-497, 1962.Tabela 1. Genótipos híbridos F, de cevada mais responsivos à cultura deanteras, no período de 1993 a 1998, na Embrapa TrigoGenótipo/Cruzamento% de anterasresponsivasMeio de culturaPFC 9477/PFC 9205PFC 9477/PFC 9303CAPA/PFC 9202KLEIN/PFC 9216AF 279/PFC 9104PFC 85107/PFC 9104MN 668/PFC 9104BR 2/PFC 9104PFC 9112/PFC 88154PFC 9204/PFC9205//PFC 9463NYB 863-22/CEV 95081PFC 9213fTuringiaPFC 8565/PFC 9213PFC 9213/Embrapa 128CEV 95076/Embrapa 128PFC 8565/Embrapa 129PFC 9213/Embrapa 127PFC 8631/BR 2PFC 8562/PFC 9213PFC 8565/BR 21820242934374045455240434450525657606673N6N6N6N6N6N6N6N6N6N6FHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGA97

Haplodiploidização e identificação de genótipos de cevada com capacidade androgenética no programa de melhoramento da Embrapa Trigo.

BRAMMER, S. P.

SILVA, A. L. S. da

HAPLODIPLOIDIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DEGENÓTIPOS DE CEVADA COM CAPACIDADEANDROGENÉTICA NO PROGRAMA DEMELHORAMENTO DA EMBRAPA TRIG01Brammer, S.P.2; Fernandes, M.I.B. de M.1; Minella, E.2;Arias;G.2;Só e Silva, M.2; lorczeski, E.J.2;Silva, A.L.S. da"; Pandolfi, V.1Resumoo programa de melhoramento de cevada da Embrapa Trigoestá utilizando, a cultura de anteras in vitro com o objetivo deacelerar a obtenção de genótipos melhor adaptados e com qualidadecervejeira superior, nas condições de cultivo locais. Entre 1993 e1998, 2.209 genótipos haplodiploides foram obtidos viaandrogênese, os melhores meios de cultura foram o FHGA para aindução de estruturas embrionárias e o Batata 2 para a regeneraçãode plantas verdes. A avaliação preliminar das linhagenshaplodiploides obtidas (DHC) mostraram grande variabilidade paracaracteres agronômicos como ciclo, altura, tipo agronômico, reaçãoa moléstias e esterilidade por estresse ambiental, mostrando avalidade do uso desta metodologia para a obtenção em menor tempode germoplasma para o melhoramento.Palavras-chave: cevada - androgênese - haplodiploidização1 Resumo apresentado na XIX Reunião Anual de Pesquisa de Cevada,Passo Fundo, abril de 19992 Pesquisador da Embrapa Trigo.3 Doutoranda no Institut fuer Allgemeine Botanik, Hamburgo - Alemanha.1 M.Sc. em Fitomelhoramento - Apoio Técnico PRONEX.188 XVIII Reunião Nacional de Pesquisa de TrigoIntroduçãoNa Embrapa Trigo, a viabilidade de emprego da cultura deanteras (androgênese) no melhoramento de trigo foi demonstradaem 1982, por meio do uso de germoplasma com capacidadeandrogenética e variabilidade para caracteres agronômicosimportantes. Para a cevada, essa técnica foi introduzida em 1993.Os resultados obtidos foram animadores e justificam investir nessatecnologia, a fim de auxiliar na superação dos desafios que limitam aadaptação quanto ao rendimento de grãos e à qualidade cervejeirade cevada nas condições de cultivo no Brasil. Na cultura de anteras,dois fatores salientam-se em importância. O fisiológico, que se refereaos pré-tratamentos, aos meios e às condições da cultura, àdiferenciação e à sobrevivência das estruturas embrionárias e aoestádio de desenvolvimento do pólen, e o genotípico, que trata dacapacidade androgenética, que permite a formação de embrióides e aregeneraçãode plantas verdes in vitro.Material e MétodosEspigas de cevada foram coletadas (na fase de pólenuninucleado-médio), esterilizadas em etanol 70 % e pré-tratadas a 4DC, por 10 dias no escuro. As anteras provenientes de populaçõesFl, linhagens e cultivares, foram incubadas em meio de cultura deindução e incubadas no escuro a 25 ºC por cerca de 30 dias. Asestruturas embrionárias induzidas foram transferidas para o meio deregeneração e colocadas na presença de luz. As plantas verdesregeneradas foram transferidas para potes de plástico (500 ml) comvermiculita e aclimatadas em ambiente controlado. O nível de ploidiafoi confirmado pela contagem de cromossomos em pontas de raiz.As plantas haplóides tiveram a duplicação de seus genomas atravésda imersão da parte radicular em solução de colchicina 0,25 % por 3-4 horas. A partir da colheita das espigas férteis, foi feita a identificaçãodos genótipos, considerados desta fase em diante como linhagens. OXVIII Reunião Nacional de Pesquisa de Trigo 189190 XVIII Reunião Nacional de Pesquisa de Trigoplantio para multiplicação foi realizado em telado e a avaliação emcampo e/ou em condições controladas. No período de 1993· a 1997,diferentes meios de cultura foram testados: N6 (Chu, 1981) paraindução das estruturas embrionárias, MS (Murashige & Skoog, 1962)e Batata 2 (Chuang, 1981) para regeneração. Em 1997, a partir daconsultoria do dr. André Comeau (Agriculture Canada, Sainte-Foy,Quebec), um novo meio de cultura foi testado, visando a aumentar aeficiência da técnica. Comparou-se o meio de cultura FHGA(Comeau, comunicação pessoal) com o meio N6, comumente usadono laboratório.Resultados e DiscussãoEm 1993, de 12.300 anteras cultivadas in vitro, 30 %, emmédia, foram responsivas no meio N6, e o número máximo deplantas obtidas foi de 8,26 plantas por 100 anteras cultivadas. Foramproduzidos 357 genótipos haplodiplóides, dos quais 229 foramcultivados até a maturação e multiplicados. Em 1994, foramincubadas 16.800 anteras provenientes de 420 espigas. No total, 825estruturas embrionárias foram obtidas no meio N6, das quais 493(60,0 %) foram colocadas para regeneração no meio Batata 2 e 332(40,0 %) no meio MS modificado. A conversão de estruturasembrionárias em plantas verdes viáveis foi de 5 %, havendomelhores resultados no meio Batata 2, que substituiu.o meio MS nosanos seguintes . Em 1995, de 10.067 anteras incubadas no meio deindução N6, 993 (9,1 %) foram responsivas, regenerando 354(3,4 %) plantas verdes. Em 1996, foram incubadas 18.342 anteras, e1.739 (8,79 %) deram origem a 373 (2,08 %) plantas verdes. No anode 1997, 480 anteras foram incubadas. Destas, 362 (5,11 %) foramresponsivas, resultando em 112 plantas verdes (1,5 %). Emnovembro deste mesmo ano, testou-se o meio FHGA gelificado comamido hidrolisado (30 g/I) ou com gelrite (2 g/I), ambos comparadoscom o meio N6. Os resultados revelaram que, das 12.547 anterasincubadas, as porcentagens de anteras responsivas foram de19,68 % no meio N6 e de 23,45 % no meio FHGA (14,60 %gelificado com gelrite e 8,85 % com amido). A partir dessesresultados, em 1998 usou-se somente o meio FHGA. Das 18.654anteras incubadas, oriundas de 32 cruzamentos e 6 linhagens, 5.142(22,5 %) foram responsivas, resultando em 908 genótiposhaplodiplóides. Na Tabela 1 têm-se os melhores resultados emhíbridos F1 com relação aos meios N6 e FHGA.Durante todo o período, a porcentagem de plantas albinasvariou de zero a 10,72 %. A duplicação espontânea dos genomasocorreu em 55 % das plantas verdes, tornando desnecessário otratamento com colchicina.ConclusãoA incorporação da técnica de haplodiploidização ao programade melhoramento de cevada, na Embrapa Trigo, apresenta-se comoexcelente ferramenta para a necessidade de obtenção, em curtoperíodo de tempo, de valiosos germoplasmas. Até o momento, foramobtidos 2.209 genótipos androgenéticos de cevada, e os melhoresmeios foram o FHGA para a indução das estruturas embrionárias e oBatata 2 para a regeneração. Os testes preliminares em campo, daslinhagens DHC (duplo-haplóides de cevada) obtidas, mostraram,após a multiplicação dos grãos, grande variabilidade para caracteresagronômicos (ciclo, altura, tipo agronômico), para reação a doençasfúngicas (mancha-em-rede, mancha marrom e ferrugem da folha) epara esterilidade causada por estresse ambiental. No ano de 1999,estão previstos ensaios em campo com cerca de 50 linhagenshaplodiplóides, uma vez que estas apresentaram resultadosanimadores nas avaliações preliminares. Serão tambémmultiplicadas as sementes provenientes dos genótipos obtidos em1998, para avaliações no ano 2000.XVIII Reunião Nacional de Pesquisa de Trigo 191BibliografiaCHU, C.-C. The N6 medium and its applications to anther culture ofcereal crops. In:: SYMPOSIUM ON PLANT TISSUE CULTURE,1978, Peking. Plant tissue culture. Boston: Pitman Publishing,1981. p.43-51.CHUANG, C.-C.; OUYANG, T.-W.; CHIA, H.; CHOU, S.-M.; CHING,C.-K. A set of potato media for wheat anther culture. In:SYMPOSIUM ON PLANT TISSUE CULTURE, 1978, Peking.Plant tissue culture. Boston: Pitman Publishing, 1981. p.51-56.MURASHIGE, T.; SKOOG, F. A revised medium for rapid growthand bioassays with tabaco tissue culture. PhysiologiaPlantarum, v.15, p.473-497, 1962.192 XVIII Reunião Nacional de Pesquisa de TrigoTabela 1. Genótipos híbridos F1 de cevada mais responsivos àcultura de anteras, no período de 1993 a 1998, naEmbrapa TrigoGenótipo/Cruzamento % de anterasresponsivasMeio deculturaPFC 9477 / PFC 9205PFC 9477 / PFC 9303CAPA / PFC 9202KLEIN / PFC 9216AF 279 / PFC 9104PFC 85107/ PFC 9104MN 668/ PFC 9104BR 2/ PFC 9104PFC 9112/ PFC 88154PFC 9204/ PFC9205 li PFC 9463NYB 863-22 / CEV 95081PFC 9213 / TuringiaPFC 8565 / PFC 9213PFC 9213/ Embrapa 128CEV 95076 / Embrapa 128PFC 8565 / Embrapa 129PFC 9213 / Embrapa 127PFC 8631 / BR 2PFC 8562 / PFC 9213PFC 8565 / BR 21820242934374045455240434450525657606673N6N6N6N6N6N6N6N6N6N6FHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAFHGAXVIII Reunião Nacional de Pesquisa de Trigo 193

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