Milho brasileiro: alta produtividade e resistência

As fumonisinas são micotoxinas produzidas por fungos do gênero Fusarium. Além dos prejuízos econômicos à cultura do milho, são tóxicas para humanos e animais. A pesquisa da Embrapa Milho e Sorgo atende a demanda dos consumidores por alimentos mais saudáveis. A predição genômica permite selecionar indivíduos em gerações precoces, sem necessidade de avaliação no campo, o que reduz custos na pesquisa.

O controle químico de fungos em grãos de milho é extremamente difícil. Por isso, o desenvolvimento de cultivares mais resistentes é uma das metas do Programa de Melhoramento Genético do Milho.

O Programa de melhoramento da Embrapa Milho e Sorgo (MG) selecionou híbridos de milho tropical com menor incidência de fumonisinas em grãos. As fumonisinas são um tipo de micotoxina, produzidas por fungos do gênero Fusarium, e são prejudiciais à saúde humana e animal. Ao mesmo tempo, os pesquisadores identificaram híbridos com alta produtividade de grãos. O método utilizado no estudo foi a seleção genômica, e fez parte de pesquisa desenvolvida em parceria com a Universidade Federal de Viçosa (UFV).

O estudo, realizado para atender à demanda por alimentos saudáveis, apontou que há potencial no material genético elite de milho da Embrapa Milho e Sorgo para o desenvolvimento de cultivares com baixa incidência de fumonisinas nos grãos e alta produtividade.

São duas características de interesse agronômico e que beneficiam a saúde humana e a animal. De acordo com a chefe-adjunta de Pesquisa & Desenvolvimento da Embrapa Milho e Sorgo, Maria Marta Pastina, líder dessa pesquisa, “a seleção genômica permite ajustar modelos de predição e selecionar indivíduos em gerações precoces com o intuito do avanço daqueles com maior potencial genético. Assim, não há necessidade de avaliação em campo, uma vez que temos como base o genótipo de indivíduos sob seleção e informações genotípicas e fenotípicas de indivíduos geneticamente relacionados.

Essa avaliação é uma estratégia que contribui para a redução do custo da implementação de experimentos, da fenotipagem e do aumento do número de gerações de melhoramento por ano”, diz Pastina. Nessa pesquisa foram selecionados 20 híbridos superiores. Houve um ganho genético de 20,8% para redução nos teores de fumonisinas em grãos e um aumento de 35,3% para produtividade de grãos. “Para obter novos híbridos que reúnam esses atributos, elevado potencial produtivo e menor teor de fuminosinas, é recomendada a utilização de linhagens parentais em novos cruzamentos, identificadas como geneticamente superiores para ambas as características.

Isso permitirá gerar nova variabilidade genética dentro de seus respectivos grupos para a formação de linhagens superiores”, complementa a pesquisadora. Fumonisinas: malefícios ao milho e à saúde humana e de animais No estudo, os pesquisadores explicam que algumas doenças não devem ser negligenciadas quanto à seleção e à recomendação de cultivares.

Um exemplo é a fusariose, causada pelo fungo Fusarium verticillioides Nirenberg. Esse microrganismo produz micotoxinas, que são substâncias químicas tóxicas, nocivas à saúde animal e humana e associadas à ocorrência de câncer. Existem várias classificações para as micotoxinas, incluindo as fusarinas e as fumonisinas. Segundo os pesquisadores que participaram do estudo, a forma mais eficiente e sustentável para combate à fusariose é a seleção de genótipos detentores de alelos de resistência ao patógeno e à produção de fumonisinas em grãos.

“Essa pesquisa é pioneira no Brasil e são raros os trabalhos de seleção genômica que aliam resistência a doenças de grãos e produtividade na literatura”, afirmam. A pesquisa empregou a seleção genômica, comparando a acurácia de diferentes modelos de predição para genótipos tropicais, visando à identificação de híbridos superiores com alta produtividade de grãos e menor teor de fumonisinas, com base nos valores genéticos genômicos (GEBV – sigla em inglês para Genomic Estimated Breeding Value). “A GEBV considera não só a performance em campo, mas também o relacionamento genético entre os genótipos, obtido a partir de dados de marcadores moleculares – genotipagem – dos materiais em avaliação.

consequência, há maior acurácia de seleção, menos erros de predição e, em última instância, maior ganho”, explica Lauro José Moreira Guimarães, também pesquisador da Embrapa Milho e Sorgo. “O controle químico de patógenos causadores de podridões de grãos de milho é extremamente difícil, pois a própria estrutura de empalhamento da espiga protege os fungos de defensivos agrícolas que poderiam ser utilizados nesse intuito”, relata Guimarães.

“Por isso, o desenvolvimento de cultivares com maiores níveis de resistência genética a esses agentes patogênicos é extremamente relevante”, pontua. Justamente por isso, na Embrapa Milho e Sorgo, o Programa de Melhoramento busca desenvolver híbridos produtivos e que apresentem maiores níveis de resistência aos fungos causadores de podridões e produtores de micotoxinas nos grãos, incluindo, principalmente, as fumonisinas. Análise fenotípica e predição genômica Na pesquisa, 392 híbridos experimentais foram avaliados nas safras 2014/2015, 2015/2016 e 2016/2017, sendo esses híbridos originados de 375 linhagens sob seleção, em cruzamentos com linhagens elites de grupos complementares. Alguns híbridos foram comuns nas três safras.

O objetivo foi avaliar o teor de fumonisina (FUM) e de produtividade de grãos (PG) em toneladas por hectare. Mais detalhes sobre esta pesquisa estão disponíveis na publicação “Seleção de genótipos de milho tropical com menor incidência de fumonisinas em grãos e alta produtividade via predição genômica”.

Da Embrapa Milho e Sorgo, além de Maria Marta Pastina e de Lauro Guimarães, participaram as pesquisadoras Dagma Dionísia da Silva e Valéria Vieira Queiroz. Da Universidade Federal de Viçosa participaram os professores Leonardo Lopes Bhering Saulo e Kaio Olímpio das Graças Dias, doutores em Genética e Melhoramento, a doutora Jeniffer Santana Pinto Coelho Evangelista e o doutorando Saulo Fabrício da Silva Chaves.

O Programa de melhoramento da Embrapa Milho e Sorgo (MG) selecionou híbridos de milho tropical com menor incidência de fumonisinas em grãos. As fumonisinas são um tipo de micotoxina, produzidas por fungos do gênero Fusarium, e são prejudiciais à saúde humana e animal. Ao mesmo tempo, os pesquisadores identificaram híbridos com alta produtividade de grãos. O método utilizado no estudo foi a seleção genômica, e fez parte de pesquisa desenvolvida em parceria com a Universidade Federal de Viçosa (UFV).

O estudo, realizado para atender à demanda por alimentos saudáveis, apontou que há potencial no material genético elite de milho da Embrapa Milho e Sorgo para o desenvolvimento de cultivares com baixa incidência de fumonisinas nos grãos e alta produtividade. São duas características de interesse agronômico e que beneficiam a saúde humana e a animal.

De acordo com a chefe-adjunta de Pesquisa & Desenvolvimento da Embrapa Milho e Sorgo, Maria Marta Pastina, líder dessa pesquisa, “a seleção genômica permite ajustar modelos de predição e selecionar indivíduos em gerações precoces com o intuito do avanço daqueles com maior potencial genético.

Assim, não há necessidade de avaliação em campo, uma vez que temos como base o genótipo de indivíduos sob seleção e informações genotípicas e fenotípicas de indivíduos geneticamente relacionados. Essa avaliação é uma estratégia que contribui para a redução do custo da implementação de experimentos, da fenotipagem e do aumento do número de gerações de melhoramento por ano”, diz Pastina.

Nessa pesquisa foram selecionados 20 híbridos superiores. Houve um ganho genético de 20,8% para redução nos teores de fumonisinas em grãos e um aumento de 35,3% para produtividade de grãos.

“Para obter novos híbridos que reúnam esses atributos, elevado potencial produtivo e menor teor de fuminosinas, é recomendada a utilização de linhagens parentais em novos cruzamentos, identificadas como geneticamente superiores para ambas as características.

Isso permitirá gerar nova variabilidade genética dentro de seus respectivos grupos para a formação de linhagens superiores”, complementa a pesquisadora.

Fumonisinas: malefícios ao milho e à saúde humana e de animais No estudo, os pesquisadores explicam que algumas doenças não devem ser negligenciadas quanto à seleção e à recomendação de cultivares. Um exemplo é a fusariose, causada pelo fungo Fusarium verticillioides Nirenberg. Esse microrganismo produz micotoxinas, que são substâncias químicas tóxicas, nocivas à saúde animal e humana e associadas à ocorrência de câncer. Existem várias classificações para as micotoxinas, incluindo as fusarinas e as fumonisinas. Segundo os pesquisadores que participaram do estudo, a forma mais eficiente e sustentável para combate à fusariose é a seleção de genótipos detentores de alelos de resistência ao patógeno e à produção de fumonisinas em grãos. “Essa pesquisa é pioneira no Brasil e são raros os trabalhos de seleção genômica que aliam resistência a doenças de grãos e produtividade na literatura”, afirmam. A pesquisa empregou a seleção genômica, comparando a acurácia de diferentes modelos de predição para genótipos tropicais, visando à identificação de híbridos superiores com alta produtividade de grãos e menor teor de fumonisinas, com base nos valores genéticos genômicos (GEBV – sigla em inglês para Genomic Estimated Breeding Value). “A GEBV considera não só a performance em campo, mas também o relacionamento genético entre os genótipos, obtido a partir de dados de marcadores moleculares – genotipagem – dos materiais em avaliação.  Como consequência, há maior acurácia de seleção, menos erros de predição e, em última instância, maior ganho”, explica Lauro José Moreira Guimarães, também pesquisador da Embrapa Milho e Sorgo. “O controle químico de patógenos causadores de podridões de grãos de milho é extremamente difícil, pois a própria estrutura de empalhamento da espiga protege os fungos de defensivos agrícolas que poderiam ser utilizados nesse intuito”, relata Guimarães. “Por isso, o desenvolvimento de cultivares com maiores níveis de resistência genética a esses agentes patogênicos é extremamente relevante”, pontua. Justamente por isso, na Embrapa Milho e Sorgo, o Programa de Melhoramento busca desenvolver híbridos produtivos e que apresentem maiores níveis de resistência aos fungos causadores de podridões e produtores de micotoxinas nos grãos, incluindo, principalmente, as fumonisinas.

Análise fenotípica e predição genômica

Na pesquisa, 392 híbridos experimentais foram avaliados nas safras 2014/2015, 2015/2016 e 2016/2017, sendo esses híbridos originados de 375 linhagens sob seleção, em cruzamentos com linhagens elites de grupos complementares. Alguns híbridos foram comuns nas três safras. O objetivo foi avaliar o teor de fumonisina (FUM) e de produtividade de grãos (PG) em toneladas por hectare.

Mais detalhes sobre esta pesquisa estão disponíveis na publicação “Seleção de genótipos de milho tropical com menor incidência de fumonisinas em grãos e alta produtividade via predição genômica”. Da Embrapa Milho e Sorgo, além de Maria Marta Pastina e de Lauro Guimarães, participaram as pesquisadoras Dagma Dionísia da Silva e Valéria Vieira Queiroz. Da Universidade Federal de Viçosa participaram os professores Leonardo Lopes Bhering Saulo e Kaio Olímpio das Graças Dias, doutores em Genética e Melhoramento, a doutora Jeniffer Santana Pinto Coelho Evangelista e o doutorando Saulo Fabrício da Silva Chaves.

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