No vasto universo do agronegócio, a compreensão e o aproveitamento do cotilédone representa um dos pilares fundamentais para o sucesso da produção agrícola. Estas plantas, caracterizadas pela presença de cotilédones em suas sementes, desempenham um papel essencial na agricultura, oferecendo uma ampla gama de benefícios e possibilidades.
Nesta introdução, mergulharemos no mundo das plantas cotiledôneas, explorando sua importância para o setor agrícola, suas características distintivas e seu potencial para impulsionar a produtividade e a sustentabilidade nas atividades agrícolas.
Ao compreendermos a natureza única das plantas cotiledôneas e aprendermos a tirar o máximo proveito de suas propriedades. Podemos abrir portas para uma agricultura mais eficiente, resiliente e capaz de enfrentar os desafios contemporâneos, garantindo assim a segurança alimentar e o desenvolvimento sustentável.
Características do cotilédone
Os cotilédones são estruturas encontradas nas sementes das plantas com flores (angiospermas) e geralmente desempenham várias funções importantes durante a germinaçãoe os estágios iniciais do desenvolvimento das plantas. Aqui estão algumas características importantes dos cotilédones:
Estrutura: Os cotilédones são estruturas foliares primitivas encontradas nas sementes. Em muitas plantas, eles são as primeiras estruturas a emergir durante a germinação.
Número: O número de cotilédones varia entre as diferentes espécies de plantas. As plantas que têm dois cotilédones são chamadas de dicotiledôneas. Enquanto aquelas com um cotilédone são monocotiledôneas.
Função nutricional: Os cotilédones podem armazenar nutrientes essenciais para a planta durante os estágios iniciais de crescimento. Fornecendo-os à plântula até que ela possa realizar a fotossíntese por conta própria.
Estruturas de armazenamento: Em algumas plantas, os cotilédones são modificados para armazenar nutrientes, como amido, proteínas e óleos. Que são utilizados pela plântula durante a germinação e o crescimento inicial.
Fotossíntese temporária: Em algumas espécies, os cotilédones podem realizar fotossíntese temporariamente. Fornecendo energia adicional para o crescimento da plântula até que as folhas verdadeiras se desenvolvam.
Proteção: Além de suas funções nutricionais, os cotilédones também podem ajudar a proteger a plântula em desenvolvimento enquanto está sob o solo.
Essas características variam dependendo da espécie de planta. Mas em geral, os cotilédones desempenham um papel crucial no sucesso inicial da germinação e no desenvolvimento das plantas com flores.
Importância do cotilédone
As plantas cotiledôneas desempenham um papel crucial no contexto do agronegóciodevido à sua ampla gama de benefícios e utilidades. Aqui estão alguns pontos que destacam sua importância:
Alimentação humana e animal muitas
Plantas cotiledôneas são fontes importantes de alimentos tanto para humanos quanto para animais. Grãos como feijão, soja, milhoe lentilha são exemplos comuns de plantas cotiledôneas que fornecem nutrientes essenciais para dietas humanas e são utilizados na produção de rações para animais.
Sustentabilidade agrícola
As plantas cotiledôneas desempenham um papel vital na prática da rotação de culturas e na melhoria da saúde do solo. Sua capacidade de fixar o nitrogênio atmosférico por meio de simbiose com bactérias promove a fertilidade do solo. E reduz a dependência de fertilizantes nitrogenados sintéticos, contribuindo para práticas agrícolas mais sustentáveis.
Diversificação de culturas
A inclusão de plantas cotiledôneas em sistemas agrícolas ajuda a diversificar as culturas cultivadas em uma área. O que pode reduzir os riscos associados a pragas, doenças e condições climáticas adversas. Além disso, a rotação de culturas com plantas cotiledôneas pode ajudar a quebrar ciclos de pragas e doenças específicas de culturas, melhorando a saúde geral do sistema agrícola.
Economia agrícola
Muitas culturas de plantas cotiledôneas têm um alto valor econômico e contribuem significativamente para a economia agrícola. Por exemplo, a soja é uma das culturas mais cultivadas e comercializadas globalmente, desempenhando um papel importante no comércio internacional de alimentos e produtos agrícolas.
Pesquisa e desenvolvimento
As plantas cotiledôneas são frequentemente utilizadas como modelos em pesquisas agrícolas e biológicas devido à sua facilidade de cultivo, ciclo de vida curto e genomas bem caracterizados. Isso possibilita avanços científicos na compreensão da genética das plantas, resistência a doenças, adaptação ao estresse ambiental e melhoramentode culturas.
Ciclo do cotilédone
O ciclo das cotilédones refere-se ao papel que essas estruturas desempenham durante o processo de germinação e crescimento inicial das plantas. Aqui está um resumo do ciclo das cotilédones:
Exemplo do ciclo do feijão
Germinação: O ciclo das cotilédones começa com a germinação da semente. Durante esse processo, as condições ambientais adequadas, como umidade, temperatura e luz, desencadeiam a ativação do embrião dentro da semente.
Emergência dos cotilédones: Os cotilédones emergem da semente logo após a germinação. Eles podem ser observados como estruturas foliares iniciais.
Fornecimento de nutrientes: Os cotilédones geralmente armazenam nutrientes essenciais, como amido, proteínas e óleos. Que são utilizados pela plântula durante os estágios iniciais de crescimento, antes que a planta seja capaz de realizar a fotossíntese de forma independente.
Fotossíntese temporária: Em algumas espécies, os cotilédones são capazes de realizar fotossíntese temporária. Produzindo energia que é utilizada no crescimento inicial da plântula.
Desenvolvimento das folhas verdadeiras: À medida que a plântula continua a crescer, folhas verdadeiras se desenvolvem e assumem a função principal na realização da fotossíntese. Os cotilédones podem murchar e eventualmente morrer, uma vez que sua função primária é cumprida.
Ciclo completo da planta: Com o tempo, a plântula se desenvolve em uma planta madura, que pode florescer, produzir sementes e completar seu próprio ciclo reprodutivo.
O ciclo das cotilédones é uma parte crucial do ciclo de vida das plantas com flores. Fornecendo às plântulas os nutrientes e energia necessários para um crescimento inicial saudável e bem-sucedido.
Quanto sua classificação
Os tipos de cotilédones referem-se à classificação com base no número de cotilédones que uma planta possui em suas sementes.
Existem dois principais tipos de plantas com base nessa classificação:
As monocotiledôneas são plantas que possuem um único cotilédone em suas sementes. Algumas características comuns das monocotiledôneas incluem folhas com veias paralelas, raízes fibrosas e flores em múltiplos de três.
Exemplos de plantas monocotiledôneas incluem gramíneas (como o milho e o arroz), lírios, orquídeas e palmeiras.
Dicotiledôneas
As dicotiledôneas são plantas que possuem dois cotilédones em suas sementes. Elas geralmente têm características como folhas com veias reticuladas, sistema radicular pivotante e flores em múltiplos de quatro ou cinco.
A maioria das plantas com flores é dicotiledônea, incluindo árvores, arbustos, leguminosas, rosas e margaridas.
Essa classificação é fundamental na botânica e é uma das primeiras maneiras de distinguir entre diferentes grupos de plantas com flores. Ela influencia aspectos do desenvolvimento e da anatomia das plantas. Além de afetar sua classificação taxonômica e suas características morfológicas e fisiológicas.
Conclusão
As plantas cotiledôneas desempenham um papel crucial no agronegócio. Oferecendo uma variedade de culturas importantes em escala global. Elas são essenciais para a produção de alimentos, rações e ingredientes industriais.
O investimento em pesquisa e desenvolvimento impulsiona a inovação e o melhoramento genético. Aumentando a produtividade e a resistência das culturas.
O potencial das plantas cotiledôneas é vasto e sua maximização é fundamental para a segurança alimentar e o desenvolvimento sustentável do agronegócio.
Você já deve ter ouvido falar em melhoramento genético, mas você sabe o que é e qual a sua importância?
O melhoramento genético pode ser considerado uma das maiores colaborações da ciência para a agricultura.
Essa prática existe a mais de 10 milhões de anos e vem se aperfeiçoando ao longo do tempo.
Se você deseja aprender um pouco mais sobre melhoramento genético e suas aplicações, não deixe de ler este texto.
O que é melhoramento genético?
O melhoramento de plantas engloba várias outras ciências visando a melhoria do potencial genético das plantas.
O processo envolve a seleção ou a alteração intencional do genoma do indivíduo, para o desenvolvimento de indivíduos com as características desejáveis.
Para isso o melhoramento envolve várias outras ciências, como: agronomia, Engenharia Florestal fitopatologia, genética, bioinformática e outras.
Quando surgiu o melhoramento genético?
O melhoramento genético de plantas surgiu há aproximadamente 10 milhões de anos, quando começou a domesticação de plantas e a agricultura.
Desde de quando o homem deixou de ser nômade e tornou-se agricultor, ele inconscientemente deu início ao melhoramento através da seleção dos grãos de plantas aparentemente superiores.
Estes grãos selecionados eram utilizados para a produção de novas plantas, pois esperava- se que as plantas provenientes dessas sementes apresentassem características semelhantes às que as deram origem.
Somente no século 19, através dos estudos realizados pelo monge Gregor Mendel que a humanidade começou a entender os mecanismos envolvidos neste processo de seleção.
Mendel descobriu como as bases genéticas são passadas de uma geração para outra, e a partir de então foram possíveis os estudos da manipulação da hereditariedade, melhoramento e desenvolvimento de novas cultivares.
Como funciona o processo de melhoramento genético?
O melhoramento clássico consiste no cruzamento e desenvolvimento das plantas para saber se as características desejadas foram passadas para as próximas gerações.
Dentre os métodos utilizados no melhoramento clássico podemos utilizar métodos como o de linhas puras, multilinhas, método de retrocruzamento e outros.
Essas metodologias podem ser demoradas, uma vez que se necessita esperar completar o ciclo da cultura para saber se as características desejadas foram passadas para as outras gerações.
No entanto, com a biotecnologia e a engenharia genética as práticas de melhoramento genético tem se tornado mais rápidas e precisas.
Pois, os pesquisadores podem interferir diretamente no DNA das plantas e então manipular as características que desejam. Dessa maneira, são obtidos os chamados organismo geneticamente modificados (OGMs).
Entre as ferramentas de biotecnologia e engenharia genética mais utilizadas atualmente para obter os OGMs podemos citar a transgenia, o silenciamento gênico e a edição genética.
Os processos de melhoramento genético são complexos e, portanto, necessita-se de um planejamento antes de começarem a serem executados.
E como você pode ver, um programa de melhoramento envolve várias áreas, e, portanto, o trabalho em equipes multidisciplinares está diretamente ligado ao sucesso do melhoramento.
Quais são os principais objetivos?
Atualmente existem vários programas de melhoramento genético em andamento no Brasil, entre os quais estão soja, feijão, milho, algodão, e cada um destes programas possuem objetivos específicos.
Portanto, o melhorista necessita avaliar de forma criteriosa cada situação e otimizar os recursos disponíveis para alcançar os objetivos do seu programa de melhoramento.
Mas entre os principais objetivos dos programas de melhoramento genético de plantas podemos citar:
O aumento da produtividade,
A melhoria da qualidade nutricional dos alimentos (como por exemplo o aumento do teor de vitaminas e proteínas).
A melhoria das características agronômicas (como longevidade, uniformidade e precocidade da lavoura),
A obtenção de cultivares que facilitem a colheita mecanizada,
A resistência a alterações dos fatores ambientais (como clima e solo),
A domesticação de novas espécies, que possam ser uteis e rendáveis ao homem.
Quais os benefícios que trazem o melhoramento genético de plantas?
Os benefícios trazidos pelo melhoramento genético de plantas são tantos que se acredita que a maior parte das culturas cultivadas atualmente passaram por algum tipo de melhoramento.
Com o melhoramento é possível aumentar a produção de alimentos sem aumentar a área plantada, e assim atender a demanda de alimentos gerada pelo aumento da população.
O melhoramento genético também pode proporcionar melhor adaptação as mudanças climáticas e a diferentes regiões de plantios.
Através do melhoramento a ciência avança nas questões ambientais, pois a necessidade do uso de defensivos químicos para o combate de pragas e doenças é menor, uma vez que se utiliza variedades resistentes.
De forma geral, podemos falar que o melhoramento genético de plantas trouxe como benefício uma melhor produção, em uma menor área cultivada e como menor dano ao meio ambiente.
Conclusão
O melhoramento de plantas é a mais preciosa estratégia para o aumento da produção agrícola de forma mais sustentável e ecológica.
Com os avanços tecnológicos os processos de melhoramento vêm sendo otimizados e assim contribuindo para a garantia da alimentação da humanidade.
O mercado exige melhorista dinâmicos e multidisciplinares, por isso o melhorista atual necessita de uma formação sólida e amplo conhecimento cientifico.
Os cientistas descobriram que os micróbios do solo podem tornar as plantas mais resistentes a uma doença agressiva, abrindo novas possibilidades para a produção sustentável de alimentos. A doença bacteriana da murcha causada por Ralstonia solanacearum infecta várias plantas, incluindo tomates e batatas e causa enormes perdas econômicas em todo o mundo, especialmente na China, Indonésia e África.
Pesquisadores da Universidade de York, trabalhando com colegas da China e da Holanda, investigaram o efeito do microbioma do solo na interação planta-patógeno. As infecções geralmente são “irregulares” no campo, não afetando toda a safra e a causa disso é desconhecida.
O Dr. Ville Friman, do Departamento de Biologia, disse que “embora tenhamos descoberto que o patógeno está presente em todos os lugares nos campos de tomate, ele não é capaz de infectar todas as plantas. Queríamos entender se essa variação espacial poderia ser explicada por diferenças nas comunidades bacterianas do solo”.
Para estudar o efeito do microbioma do solo no desenvolvimento de doenças, os cientistas usaram um sistema experimental recém-desenvolvido que permitia amostragens repetidas de plantas individuais de maneira não destrutiva. Isso permitiu aos cientistas voltar no tempo e comparar microbiomas vegetais saudáveis e doentes muito antes dos sintomas visíveis da doença.
O método de amostragem permitiu comparar os microrganismos presentes nos solos das plantas que permaneceram saudáveis ou foram infectadas. Sua análise mostrou que os microbiomas das plantas sobreviventes estavam associados a certos táxons raros e às bactérias Pseudomonas e Bacillus supressoras de patógenos.
“Descobrimos que uma resistência melhorada à doença pode ser transferida para a próxima geração de plantas junto com os transplantes de solo análogos aos transplantes fecais usados na medicina”, conclui.
Conhecer a interação entre o genótipo e fenótipo no ambiente é fundamental para o sucesso do programa. A relação dos genótipos com os ambientes abrange todos os tipos de organismos vivos (plantas, humanos, bactérias).
A disponibilidade de terras altamente produtivas para o estabelecimento de cultivos está reduzindo cada vez mais em todo o mundo, em virtude da competição com a agricultura, urbanização e uso da água.
Assim, há a expansão dos plantios agronômicos e florestais para novas áreas, as quais são geralmente alvo de perturbações de caráter climático, edáfico e biótico (BRAWNER et al., 2013).
Nesse sentido, cultivos são implantados em locais que possuem condições ambientais distintas, levando a respostas diferenciadas e performances inconsistentes dos materiais genéticos.
Com isso, há a necessidade da realização de estudos de interação G x A para subsidiar os programas de melhoramento florestal (Hardner et al., 2011).
O genótipo é a constituição genética total de um organismo, ou seja, é a sequência de nucleotídeos do DNA.
Já o fenótipo é a expressão de uma característica, que depende do genótipo e do ambiente, que são as circunstâncias ao redor de um organismo ou grupo de organismos e que afetam o seu crescimento e desenvolvimento.
A interação é baseada na ação que se estabelece entre eles, seja ela recíproca ou de um sobre o outro.
Importância da interação genótipo e fenótipo
A importância da interação para o melhorista está na identificação do melhor genótipo para cada ambiente específico.
O teste da interação do genótipo com o ambiente pode demandar tempo e dinheiro no programa de melhoramento.
Dessa forma, seu trabalho deve ser cuidadoso, porque um genótipo pode não ser adequado para um ambiente, mas pode ter desempenho satisfatório em outro.
Dentro desse contexto, a simples identificação de interação G x A per se não proporciona informações completas e exatas sobre o comportamento de cada genótipo frente às variações ambientais, sendo necessário o conhecimento da magnitude dessa interação.
Para isso, análises de adaptabilidade e estabilidade genotípica devem ser realizadas, tornando possível a identificação de cultivares com comportamento previsível e que sejam responsivos às variações ambientais, em condições específicas ou amplas (Matheson; Cotterill, 1990; Cruz; Regazzi, 1994; Nunes et al., 2002; Hardner et al., 2010; Hardner et al., 2011).
Caracterização da interação
A interação G x A é caracterizada como o desempenho inconsistente de diferentes materiais genéticos em distintos ambientes/sítios de uma rede experimental (Pswarayi et al., 1997; Osorio et al., 2001).
Em que, quando a interação G x A é significativa, o melhorista determina zonas de recomendação de clones diferentes para cada tipo de sítio ou seleciona genótipos que apresentam desempenho satisfatório em todos os ambientes (Osorio et al., 2001).
Dessa forma, a presença de interação G x A constitui-se em um dos maiores problemas na recomendação de genótipos superiores, por reduzir a taxa de progresso num programa de melhoramento de qualquer espécie (Muneri; Raymond, 2000).
Tipos de interação genótipo e fenótipo
As interações podem ser simples ou cruzadas. A interação simples, também chamada de quantitativa, acontece quando há mudança na magnitude de performance dos genótipos, mas seu ordenamento permanece inalterado em diferentes ambientes. Assim, indicam que as populações são geneticamente heterogêneas e os ambientes homogêneos, ou vice-versa.
Já a interação cruzada, também conhecida como qualitativa, em que há respostas diferenciadas dos genótipos nos diferentes ambientes, alterando a classificação, sendo importante para manutenção da variabilidade genética e na adaptação de espécies. Pode ocorrer ausência de interação quando as condições ambientais não alteram o comportamento dos genótipos, afetando o comportamento deles de maneira igual.
Objetivando classificar os tipos de interação de acordo com as magnitudes das diferenças entre genótipos e entre ambientes, Dunlop (1962) sugeriu quatro tipos de interações:
(a) “grande x grande” é o tipo de interação em que as diferenças entre os genótipos, assim como as diferenças entre os ambientes, são relativamente grandes;
(b) “grande x pequeno” se caracteriza quando as diferenças entre os genótipos são relativamente grandes (por exemplo, espécies ou procedências), enquanto os ambientes pouco diferem;
(c) “pequeno x grande” é o tipo de interação onde os genótipos possuem baixo grau de diferenciação (famílias ou clones), enquanto os ambientes são consideravelmente distintos (por exemplo áreas marcadas por histórico de fertilização diferentes);
(d) “pequeno x pequeno” é o tipo de interação em que os genótipos são similares (famílias e clones) e os ambientes pouco diferem, podendo ser repetições em blocos dentro de um sítio. Dessa forma, tais diferentes situações poderão fazer parte de um programa de melhoramento dependendo da fase em que ele se encontra.
Considerando o objetivo do melhoramento em obter genótipos produtivos e de qualidade, geralmente, a interação G x A não é desejável, por inviabilizar o desenvolvimento de uma única unidade de recomendação de clones.
Efeitos da interação genótipo e fenótipo
Com isso, Vencovsky e Barriga (1992) citam alternativas para atenuar os efeitos dessa interação:
(1) identificar genótipos específicos para cada ambiente;
(2) promover subdivisões de uma área heterogênea em sub-regiões mais uniformes, de modo que os genótipos não interajam significativamente com os ambientes;
(3) identificar genótipos com maior estabilidade fenotípica.
De acordo com Ramalho et al. (1993) e Cruz e Regazzi (1994), na maioria das vezes, a opção mais utilizada é a (2), seguida pela opção (1) dentro da (2). O item (3) requer análises mais aprofundadas sobre o desempenho genotípico, com base nos parâmetros adaptabilidade e estabilidade, pelos quais se torna possível a identificação de cultivares de comportamento previsível e que sejam responsivos às variações ambientais, em condições específicas ou amplas.