PG2-Origem e Ecofisiologia
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira ORIGEM E HISTÓRIA MILHO PARA OS DIFERENTES NÍVEIS TECNOLÓGICOS ORIGEM E HISTÓRIA DO MILHO • 1492 - observado por Colombo e cultivado do sul Canadá até o Chile; • 1493 - chegada do milho na Europa. • Possíveis locais de origem Hipótese 1 - Paraguai até Colômbia; Hipótese 2 - Guatemala e México. • Ascendentes mais próximos Teosinte e Tripsacum; TRÊS PRINCIPAIS TEORIAS DA ORIGEM A - “Origem comum” ou “evolução divergente” (Watheriwax , 1954) ORIGEM E HISTÓRIA Milho (Zea mays L.) Ancestral comum Tripsacum Teosinte B - Descendência do Teosinte (George Beadle ,1940) Mutações e seleção artificial, aumentando o número de fileiras da espiga. C - Milho como antepassado do Teosinte (Mangelsdorf, 1939) Milho descende de uma espécie selvagem extinta Cruzou com Tripsacum , originando teosinte Teosinte retrocruzou com milho tipos modernos de milho ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIAA ESPIGAS DE TEOSINTE ORIGEM E HISTÓRIAA ORIGEM E HISTÓRIAA ORIGEM E HISTÓRIAA TRIPSACUM ORIGEM E HISTÓRIAA COIX ORIGEM E HISTÓRIAA ORIGEM E HISTÓRIAA ORIGEM E HISTÓRIAA EVOLUÇÃO ORIGEM E HISTÓRIA EVOLUÇÃO ORIGEM E HISTÓRIAA TEOSÓIDE ORIGEM E HISTÓRIA Evolução do tamanho da espiga, Tehuacan ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA ORIGEM E HISTÓRIA CENTRO DE ORIGEM E ROTAS DE DISPERSÃO TAXIONOMIA TAXIONOMIA TAXIONOMIA - Famíla – Poaceae - Gênero – Zea - Subfamília – Panicóideae - Subgênero Zea -Tribo – Maydeae - Espécie – Zea mays (2n = 20 cromossomos) TAXIONOMIA - No século XIX os diferentes tipos de teosintes foram colocados no gênero Euchlaena. • BUCKLER & STEVENS (2005) – Espécies de Zea ou subespécies de Z. mays Zea diploperenis (2n=20) – perene; Zea perenis (2n=40 ?) – perene; Zea luxurians (2n=20) – anual; Zea nicaraguensis (2n=20) – anual; Zea mays L Zea mays ssp. huehuetenangensis; (2n=20) Zea mays ssp. mexicana (2n=20) ; Zea mays ssp. parviglumis (2n=20) ; Zea mays ssp. mays (2n=20) A PLANTA ATUAL •Planta A PLANTA ATUAL anual, alógama, folhas com arranjamento dístico alternado separadas por internódios longos •Normalmente apresenta um único colmo principal, podendo haver perfilhamento em algumas situações •Flores de um único sexo, em inflorescências separadas (monóica) •Raízes fasciculadas e adventícias A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO PENDÃO • Espiguetas aos pares com glumas longas •Distribuídas em espiral •Cada espigueta com duas flores •Cada flor com uma lema, uma pálea, 3 estames, duas lodículas e um pistilo abortado A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO ESPIGA Espiguetas aos pares com glumas curtas exceto no tunicata Distribuídas em espiral de passo curto no sabugo, formando fileiras Cada espigueta com duas flores, sendo funcional apenas a superior Cada flor com uma lema, uma pálea, estames e lodículas abortados Presença de estilo-estigmas (até 45 cm) A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO ESPIGA A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO GRÃO Pericarpo A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO (FARELO) A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO PRINCIPAIS TIPOS DE GRÃO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO A PLANTA ATUAL – SISTEMA REPRODUTIVO Grãos flint Amido duro, compacto (“hard starch”), não forma pasta na água facilmente, absorve menos umidade, mais resistente a fungos e insetos. Grãos dent Amido duro apenas nos lados dos grãos; amido mole (solto, maleável, macio) (“soft starch”), que contrai-se quando perde umidade. Milho doce - 20% da matéria seca é açúcar contra 3% dos outros. Floury – praticamente só amido mole (farináceo) . A PLANTA DO FUTURO A PLANTA DO FUTURO A PLANTA DO FUTURO MILHO ANÃO E NORMAL A PLANTA DO FUTURO INTERNÓDIOS DO MILHO ANÃO – LINHAGEM E HÍBRIDO A PLANTA DO FUTURO MILHO RAMIFICADO? MUTANTE GRASS FORMA SIMPLIFICADA DA RELAÇÃO ENTRE AS DIVERSAS FASES DO SISTEMA DE PRODUÇÃO AGRÍCOLA ECOFISIOLOGIA ATMOSFERA Luz (sol) CO2, O2, N2, H2O OUTROS doenças pragas plantas daninhas outros PLANTA energia + 6CO2 + 6H2O + nutrientes C6H12O6 (glicose) + 6O2 SOLO CO2, H2O, O2 migrorganismos N, P, K, Ca, Mg, S, Cl, Cu, Fe, Zn, Mn, Mo, B FOTOSSÍNTESE : PRODUZ GLICOSE RESPIRAÇÃO: QUEIMA GLICOSE ECOFISIOLOGIA EXCEDENTE OU RESERVA = “FOTOSSÍNTESE - RESPIRAÇÃO” OUTROS FATORES DO SISTEMA EVAPORAÇÃO TRANSPIRAÇÃO CRESCIMENTO TRANSLOCAÇÃO DE FOTOASSIMILADOS Função direta do calor – fotossíntese, respiração, evaporação e transpiração Função direta da disponibilidade hídrica – crescimento, desenvolvimento e ECOFISIOLOGIA translocação de fotoassimilados dependente do genótipo RENDIMENTO = f (PRODUTIVIDADE) fator de redução da produtividade (estresse devido a fatores bióticos e abióticos) PRODUTIVIDADE= f (PRODUTIVIDADE POTENCIAL) CÁLCULO DA SOMA TÉRMICA ECOFISIOLOGIA UT (unidades térmicas) ou GD (graus dia) UT = [(Temperatura máxima + Temperatura mínima)/2] – Temperatura base UT = [(T(9 horas) + T(15 horas) + T(21 horas) )/3] – Temperatura base TEMPERATURA •Limites - 10º C a 42º C (50º C???) ECOFISIOLOGIA •Condições ideais – intervalo diurno - 25º C a 30º C - Mínima diurna – 15º a 18º C - Mínima noturna - 13º C - Máxima noturna - 24º C (!!!!!!!) •Florescimento e maturação – maior que 26º C acelera as fases - menor que 15º C retarda as fases •Pólen – maior que 32º C reduz germinação e vida útil •Manejo da temperatura (!!!!!) – época de semeadura, latitude e altitude ECOFISIOLOGIA NÚMERO DE DIAS PARA EMERGÊNCIA EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA Temperatura (º C) Número de dias para emergência 10,0 – 13,0 18 – 20 15,5 – 18,0 8 - 10 21,0 5-6 Germinação vs emergência Época de semeadura Dias entre semeadura e Temperatura do solo (oC) emergência 16/09 15 13 14/10 18 10 17/10 22 8 14/12 25 6 Fonte: SANGOI (1993) ECOFISIOLOGIA RENDIMENTO EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA NOTURNA Temperatura noturna Rendimento 17º C 10,2 t/ha 18º C 10,5 t/ha 29º C 6,1 t/ha ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA Fases Fenológicas ECOFISIOLOGIA Cultivares Flroresc. Masculino Flroresc. Feminino Maturação Formação da Espiga Tb Ac térmico Tb Ac. térmico Tb Ac. térmico Tb Ac. térmico C 805 8 774 8 831 8 1140 10 818 BR 201 8 820 8 897 10 1190 10 888 AG 612 8 824 8 903 10 1200 10 875 P 3041 8 832 8 910 10 1167 10 907 Co 819 8 852 8 924 8 1380 10 932 G 85 10 745 10 819 - - 10 936 XL 370 10 746 10 809 - - 8 1003 ECOFISIOLOGIA Duração dos sub-períodos em dias Temperatura média Emergência ao florescimento masculino Emergência à maturação Superprecoce Normal Superprecoce Normal 20o C 63 71 90 115 25o C 50 64 63 81 ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA Sol mais próximo do trópico de capricórnio: aproximadamente em 10/11 e 10/02 ECOFISIOLOGIA VALORES MÉDIOS DE ENERGIA INCIDENTE (cal.cm-2.dia-1), EM ÁREA PLANA, NO HEMISFÉRIO SUL, EM FUNÇÃO DA ÉPOCA DO ANO Latitude Solstício de verão (dezembro) Equinócio (Setembro) Solstício de inverno (Junho) 0º 840 880 790 20 º S 1000 820 570 40 º S 1050 620 300 60 º S 1030 400 50 ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS LOCALIDADES ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS LOCALIDADES ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS LOCALIDADES ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA MÁXIMA E MÍNIMA MÉDIA EM ALGUMAS LOCALIDADES ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA AO LONGO DO DIA ECOFISIOLOGIA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA AO LONGO DO DIA LUZ • ECOFISIOLOGIA • • • Saturação lumínica – não tem. Maior exigência – no florescimento + 15 dias, onde 90% dos produtos fotossintéticos vão para enchimento de grãos. Manejo (como aumentar captação e diminuir sombreamento?) - controle de ervas daninhas - disposição foliar - população de plantas - distribuição de plantas Resposta ao fotoperíodo • • Originalmente é de dias curtos (dias com menos de 12 horas estimulam a transformação do meristema apical em primórdio floral) Resposta apenas a partir de 33º de latitude e em altitude elevada. RADIAÇÃO TOTAL INCIDENTE DIÁRIA, SOMA TÉRMICA, RADIAÇÃO TOTAL INCIDENTE POR UNIDADE DE TEMPO TÉRMICO NA FLORAÇÃO E O RENDIMENTO DO MILHO EM ZONAS DISTINTAS ECOFISIOLOGIA Locais Terras Baixas (México) Terras altas (México) Greenfield (Califórnia/USA) Davis (Califórnia/USA) Pergamino (Argentina) Balcarce (Argentina) Radiação total (cal.cm-2.dia-1) Soma térmica (ºC.dia-1) Rad. total/unid. tempo térmico (cal.cm-2. ºC-1) Rendimento (kg/ha) 440 15,0 29,3 5.500 550 11,5 47,8 9.000 542 9,6 56,5 10.600 729 11,2 65,1 13.450 650 11,3 57,5 11.500 600 9,0 66,7 13.800 Fonte: ANDRADE et al. (1991) ÁGUA • Exigência – 350 a 500 mm/ciclo, bem distribuídos • Consumo diário – 3 mm/dia até 6-7 folhas estabelecidas ECOFISIOLOGIA - 5 a 7,5 mm/dia no espigamento e maturação • Fase mais crítica – 15 dias antes até 15 dias após pendoamento (1,2 a 1,6 L/planta/dia) • Uma semana de déficit no florescimento - perda de 50% • Uma semana de déficit após polinização – perda de 25 a 32% • Manejo da água disponível (Como fazer?) - época e momento de semeadura - preparo do solo - sistema de semeadura - profundidade de semeadura - profundidade de raízes - densidade radicular • Excesso hidrico ECOFISIOLOGIA REDUÇÃO (%) NO RENDIMENTO POR DIA DE DEFICIÊNCIA HÍDRICA % DE REDUÇÃO/DIA ECOFISIOLOGIA Estádio DENMEAD & SHAW CLAASSEN & SHAW Fim do período vegetativo 3–4 2 Pendoamento à polinização 6–8 2 – 13 Polinização à maturação fisiológica 3 4 - 17 ECOFISIOLOGIA REDUÇÃO (%) NO RENDIMENTO COM 7 DIAS DE DEFICIÊNCIA HÍDRICA Estádio % DE REDUÇÃO Período vegetativo 25 Espigamento 51 Formação dos grãos 21 Fonte: DENMEAD & SHAW (1982) ECOFISIOLOGIA DECRÉSCIMO DIÁRIO NO RENDIMENTO DEVIDO À DEFICIÊNCIA HÍDRICA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012 ECOFISIOLOGIA SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012 ECOFISIOLOGIA SECA NOS ESTADOS UNIDOS EM 2012 ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA VENTO • Aumento na demanda por água – suscetibilidade à estiagens curtas • Tombamento - até 7 folhas a planta se recupera praticamente sem perda no rendimento ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA ECOFISIOLOGIA EXPRESSÃO DO RENDIMENTO (ANDRADE et al., 1996) Y = Ri . Ei . Ec . P ECOFISIOLOGIA • • • Y – Rendimento • Ri - Radiação incidente (cal ha-1) • • • localização geográfica época de semeadura condições climáticas Ec – Efic. de conversão (kg cal-1) • temperatura • estado nutricional • equilíbrio hídrico • Ei – Eficiência na interceptação (cal cal-1) • • • • • idade da planta arquitetura foliar arranjo espacial população de plantas sombreamento p - Partição de fotoassimilados (kg kg-1) • genótipo • relações fonte-dreno ECOFISIOLOGIA Fonte: NUMMER FILHO & HENTSCHKE (2006)
