![[EBOOK] Melhoramento Genético de Plantas.](https://agropos.com.br/wp-content/uploads/2020/08/Design-sem-nome-13.png)
O melhoramento genético de plantas é a ciência que tem como objetivo aumentar a frequência de bons alelos nas populações dos vegetais. Confira tudo sobre o tema nesse ebook produzido pelo professor Antônio Marco Rosado, mestre em Genética e Melhoramento. Clique e faça o download gratuito!
Você sabe como a biotecnologia na agricultura pode contribuir para um mundo mais sustentável?
Desde que o homem passou a produzir bebidas ou pão utilizando a fermentação, a biotecnologia está presente no nosso dia a dia.
E na agricultura, em quais processos a utilizamos?
Os agricultores vêm selecionando plantas com características desejáveis há mais de 10.000 anos.
A este processo chamamos de melhoramento genético. No século XXI, o processo de melhoramento genético se tornou mais sofisticado, com características selecionadas visando maior produtividade, resistência à pragas e sabor aprimorado.
Essas características são transmitidas entre as gerações através do DNA. O DNA é o que dita as características de todos os seres vivos, incluindo animais, humanos e plantas.
No DNA estão as informações sobre número de frutos, altura da planta, duração do seu ciclo, dentre outros.
Recentemente, os cientistas apreenderam o suficiente para manipular o DNA de maneira a desenvolver soluções para aumentar a produtividade dos alimentos, além de produzir alimentos mais saudáveis.
Quer saber como?
Biotecnologia é a tecnologia que utiliza sistemas biológicos, organismos vivos ou partes deles para desenvolver ou criar produtos diferentes, abrange muitas áreas diferentes como genética, bioquímica, biologia molecular, dentre outras.
Além da agricultura, essas técnicas desenvolvem novos produtos todos os anos na medicina, na indústria, dentre outros.
A biotecnologia começou a milhares de anos com a produção de bebidas pela fermentação. Inicialmente os estudos se voltaram para uso na saúde humana, com a produção de antibióticos.
Na década de 1970 houveram os primeiros estudos com foco na agricultura.
Marcadores moleculares: A seleção de características desejáveis nas plantas através da observação do seu fenótipo foi utilizada durante muitos anos, porém pode ser por muitas vezes dificultoso.
A biotecnologia permitiu a identificação genes para serem utilizados como marcadores moleculares nos processos de seleção assistida, trazendo muitas vantagens no melhoramento genético.
Diagnostico molecular: Existem diversas técnicas para diagnosticar doenças em plantas. As mais precisas, no entanto, são as que reconhecem uma região do DNA do patógeno.
A mais utilizada e conhecida é a reação em cadeia da polimerase (PCR).
Cultura de tecidos: A cultura de tecidos é a regeneração de plantas em laboratório a partir de partes de plantas.
Esta técnica permite clonar plantas para o melhoramento genético e obtenção de clones livres de doenças.
Dentre o uso da biotecnologia na agricultura, a técnica que permitiu avanços mais significativos é a obtenção de organismos geneticamente modificados (OGMs).
Você sabe o que são OGMs?
Os organismos geneticamente modificados possuem alteração na sua sequência de DNA realizadas através da biotecnologia. Quando um fragmento de DNA de outro organismo é inserido, chamamos este organismo de transgênico.
Os cientistas observaram que uma bactéria que infecta plantas, a Agrobacterium spp., nem sempre estava presente nos tumores causados por ela.
Isso levou à descoberta que esta bactéria possuía a característica de naturalmente transferir o DNA entre diferentes organismos.
Desde a primeira planta transgênica, uma planta de tabaco resistente a um antibiótico, desenvolvida em 1983 até os dias de hoje, esta tecnologia já foi aplicada em diversas áreas.
Desde a indústria, pela produção de plásticos biodegradáveis a partir de plantas geneticamente modificadas, até a indústria farmacêutica, pela produção de vacinas, por exemplo.
Porém, é na agricultura que encontramos mais exemplos de como a modificação genética mediada por Agrobacterium tem contribuído na biotecnologia.
As plantas podem ser geneticamente modificadas para tolerar estresses abióticos, como metais pesados, seca, temperaturas elevadas, salinidade, dentre outros.
A modificação genética de plantas tem o potencial de ajudar aquelas que sofrem com o acesso insuficiente a nutrientes, pela obtenção de cultivares que melhor aproveitam os nutrientes do solo e/ou melhor adaptados às regiões mais pobres, como por exemplo, a mandioca transgênica para cultivo na África.
Um número ainda maior existe de plantas geneticamente modificadas para resistir a estresses bióticos, como doenças e ataque de pragas.
Isso torna os cultivos menos dependentes de pesticidas, trazendo benefícios ambientais e para a saúde dos consumidores.
Os transgênicos mais cultivados são aqueles que conferem resistência a vários insetos através da produção de toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt) e resistência a herbicidas, especialmente o glifosato.
As plantas Bt expressam proteínas, chamadas de proteínas Cry, que são toxicas a insetos como besouros e lagartas, sem serem tóxicas a animais e humanos.
Ao se alimentar das plantas Bt, o inseto ingere a proteína, que se liga a um receptor no seu intestino formando cristais que levam à sua morte.
Esta tecnologia é adotada em culturas como milho, soja, algodão e cana.
Para sua adoção, é necessário um manejo especial que vise evitar a seleção de insetos resistentes, comprometendo a eficácia da técnica.
Outro importante avanço foi a obtenção de variedades de plantas que são fisiológicas ou bioquimicamente resistentes à herbicidas seletivos ou seletivos a poucas culturas e efetivos contra uma grande número de plantas daninhas.
Culturas resistentes à herbicidas permitem uma flexibilidade no manejo de plantas daninhas, reduzem o número de aplicações por safra, permitem o uso de pesticidas com menor toxidez e que não permaneçam ativos no solo por muito tempo, causando danos ambientais.
A utilização de culturas geneticamente modificadas om resistência ao glifosato ocasionou uma economia de mais de 47 bilhões de dólares entre os anos de 1996 e 2012, apenas nos EUA.
No ano de 2018, O plantio de culturas transgênicas (soja, milho, algodão e cana) ocupou 51,3 milhões de hectares somente no Brasil.
No mundo, este número chegou a 710 milhões de hectares.
As culturas geneticamente modificadas são consideradas como a tecnologia agrícola mais adotada na história da agricultura moderna.
A evidência científica acumulada nas últimas décadas é bem clara quanto à segurança dos alimentos transgênicos.
Um estudo conduzido por mais de 50 cientistas com base em mais 900 publicações acerca do tema não encontrou diferença entre culturas transgênicas e convencionais para a saúde humana.
Antes de ser liberada para plantio, uma cultura transgênica é submetida a diversos testes, que podem levar até 10 anos.
Estes testes seguem rígidos critérios fazendo com que a legislação brasileira seja uma das mais rígidas do mundo.
Através da biotecnologia é possível:
Sementes que produzem mais em uma mesma área, plantas resistentes a pragas e doenças e técnicas agrícolas melhoram a conservação do solo.
Alimentos com melhor conteúdo nutricional
Os benefícios da biotecnologia são especialmente significativos no momento em que nossa população global está crescendo e nossa demanda por alimentos está aumentando, especialmente nos países em desenvolvimento.
A biotecnologia trouxe avanços significativos para agricultura.
Todas as técnicas biotecnológicas utilizadas nos permitem obter uma produção maior de alimentos em uma menor área, usando práticas agrícolas ambientalmente sustentáveis.
O melhoramento genético florestal pode ser considerado como uma ciência relativamente nova, que teve seu maior desenvolvimento mundial a partir de 1950 e, no Brasil, a partir de 1967.
Naquela época, o setor florestal brasileiro vivia uma período de intensa atividade de reflorestamento, alimentada pelos incentivos fiscais do governo, visando a produção de matéria-prima florestal, principalmente para o abastecimento de carvão vegetal para as indústrias siderúrgicas e de madeira para as indústrias de celulose e papel.
De maneira bem simples o melhoramento de plantas consiste em modificar seu patrimônio genético, com a finalidade de obter variedades, ou híbridos, que apresentam maior rendimento, com produtos de alta qualidade e capazes de se a adaptar às condições de um determinado ambiente, além de exibirem resistência às principais pragas e doenças.
Ele tem como base os conhecimentos da área de genética, tratando-se talvez do que poderíamos chamar de genética aplicada, que é uma área do conhecimento que exige a integralização e uso de várias outras disciplinas e campos do conhecimento, como a botânica, taxonomia, genética, citologia, fitopatologia, entomologia, biologia molecular, fisiologia, estatística, entre outras.
Esta ciência apresenta peculiaridades e aspectos próprios, já que as espécies arbóreas são perenes, de ciclo muito longo e com diversidade de sistemas reprodutivos.
Embora os objetivos do melhoramento genético de espécies florestais sejam específicos para cada finalidade industrial ou de uso direto da matéria-prima, existem alguns aspectos de interesse comum. Características como incremento volumétrico, forma de fuste, produção de sementes e tolerância às adversidades do meio são fundamentais para todos os setores como ponto de partida para seus objetivos específicos. A variabilidade existente nessas características básicas precisa ser explorada para tornar os empreendimentos florestais mais produtivos e abrangentes em todas as regiões.
O programa de Melhoramento Genético Florestal parte de uma população-base, a partir da qual a seleção será implantada em diferentes intensidades. Essa população selecionada servirá para a produção de sementes ou de mudas clonais, além de servir para a recombinação em novos cruzamentos.
Cruzamentos entre plantas perenes têm sido utilizados para a obtenção de características tecnológicas da madeira e da polpa, as quais apresentam herdabilidade de média a alta magnitude. No entanto, os limites de variabilidade verificados nas espécies tradicionalmente plantadas no Brasil, tornam-se um empecilho para a obtenção de indivíduos que possam dar saltos quantitativos e qualitativos no desempenho industrial.
Dentre os métodos mais usados para o Melhoramento Florestal, está a seleção de árvores elites e a sua propagação por meio de clonagem. Plantios clonais oferecem vantagens para a produtividade devido aos seus ganhos genéticos que podem ser aditivos por meio de seleção massal e propagação de indivíduos-elite.
São construídos os jardins clonais, ou minijardins clonais, ou ainda, por micropropagação. Antes do plantio, os clones são submetidos a testes clonais, que consistem em plantá-los em diferentes condições no intuito de confirmar a superioridade existente no material genético.
Os minijardins clonais que utilizam a técnica de miniestaquia apresentam grande contribuição para a produção florestal e, nessa área, o Brasil apresenta-se como destaque mundial. Os minijardins estão cada vez mais evoluídos, permitindo a redução de área para produção inicial, a redução no tamanho das estacas e o incremento na produção.
Já as técnicas de Cultura de Tecidos vêm sendo utilizadas de diferentes formas para o desenvolvimento de cultivares superiores de plantas. De maneira geral, elas são requeridas em determinada etapa dos programas de melhoramento, oferecendo novas alternativas e, muitas vezes, soluções únicas.
A micropropagação é a técnica mais utilizada da Cultura de Tecidos e, talvez, a de maior impacto. Possui ampla aplicação na multiplicação de plantas lenhosas como árvores-elite, possibilitando a obtenção de clones mais produtivos.
A técnica de embriogênese somática também é amplamente empregada, especialmente para o desenvolvimento de propágulos de coníferas, possibilitando a propagação massal de famílias-elite de árvores. Ela oferece potencial para a produção e para o armazenamento de germoplasma de clones, além da propagação de um número ilimitado de plantas.
Fonte: Mata Nativa
Uma pesquisa divulgada nesta semana deve permitir um melhor entendimento e desenvolvimento de alternativas de controle da ferrugem asiática, considerada, atualmente, a principal doença da sojicultura. Um consórcio envolvendo empresas, universidade e institutos do Brasil e do exterior anunciou ter mapeado o genoma do fungo causador da ferrugem, o Phakopsora pachyrhizi.
O consórcio é composto por 12 instituições e empresas. Em nível global, o trabalho foi apresentado na França, na segunda-feira (30/9). E, na última quarta-feira (02/10), foi feita uma apresentação, em São Paulo (SP), por representantes da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e da Bayer, que integram o grupo e têm uma parceria de pesquisa desde 2016 que incluía entre as metas o sequenciamento do genoma do fungo da ferrugem.
A partir de agora, os dados ficam disponíveis para a comunidade científica. Os genomas de referência foram obtidos a partir de três amostras, duas do Brasil (extraídas em Minas Gerais e Mato Grosso) e uma dos Estados Unidos. De acordo com os pesquisadores, foram sequenciados 1,057 bilhão de pares de bases de DNA, um dos maiores entre fungos e outros patógenos vegetais. A quantidade de genes é de cerca de 20,7 mil.
Durante a apresentação, a pesquisadora da área de genética da Embrapa Soja, com sede em Londrina (PR), Francismar Marcelino Guimarães, que participou do estudo, destacou que não foi a primeira tentativa de se mapear o genoma do Phakopsora pachyrhizi. Um dos fatores que, segundo ela, possibilitou o sucesso dessa pesquisa foi desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento de DNA.
Segundo Francismar, o fungo possui alto potencial evolutivo. Significa que ele faz muitas mutações, aumentando a sua variabilidade genética. Além disso, tem uma grande capacidade reprodutiva, podendo aumentar rapidamente a sua população no ambiente. E como é altamente dependente do hospedeiro, ou seja, a soja, o que dificulta seu cultivo e manipulação em laboratório.
“Esse fungo tem um genoma montado bem grande. A cada dia, estamos compreendendo um pouco mais de onde vem tudo isso, começamos a entender melhor o arsenal que esse fungo tem”, explicou.
Segundo a pesquisadora, a resistência do fungo aos meios de controle existentes está ligada à sua alta capacidade de se reproduzir e de modificar seu DNA. Através do genoma, ela acredita ser possível conhecer melhor esses processos. Além do mapeamento, foi feito o chamado atlas de expressão, chamado transcriptograma, para saber quais partes do fungo se manifestam em cada fase de seu ciclo de vida.
“Conseguimos identificar as rotas biológicas que esse fungo tem. Estamos acessando um novo conhecimento neste momento. Há muito o que se fazer até que se chegue a uma aplicação prática. Mas é um grande passo”, acredita.
Com três genomas de referência, um passo seguinte é o chamado ressequenciamento. Para isso, serão usadas, inicialmente, amostras de posse da própria Embrapa que compreendem um período de desde 1972 até 2017. Mas é um trabalho sem fim, reconheceu Francismar. Como a cada ano são coletadas novas amostras de fungo, tendem a ser sequenciadas no futuro.
A diferença é que esse trabalho deve ficar mais rápido e menos custoso para os cientistas daqui para frente. A partir do DNA completo, podem ser definidos marcadores com os quais apenas parcelas mais relevantes ou que evidenciem uma determinada característica poderão ser identificadas e avaliadas.
“Eu posso fazer um sequenciamento sobre um possível local que está mudando. Por isso, todo ano recebemos amostras. É um trabalho sem fim. Como o fungo vai estar mudando, estaremos sempre amostrando e acompanhando essa evolução”, explicou.
O mapeamento do genoma do fungo causador da ferrugem da soja chega como um alento em um cenário de constante preocupação com a perda de eficiência dos mecanismos de controle da doença. A partir do conhecimento sobre o patógeno, associado ao que tem sobre a própria soja, cujo genoma já foi mapeado, a expectativa é de tornar mais eficiente o desenvolvimento de novas soluções, especialmente entre fungicidas e cultivares mais resistentes.
“Outras fases vão se desdobrar. Temos uma grande oportunidade através da obtenção do genoma. Buscaremos novos mecanismos de ação ou vamos entender se os atuais serão eficazes daqui cinco ou dez anos”, afirmou o líder de soluções para soja e algodão da Bayer para a América Latina, Rogério Bortolan, para quem os efeitos dessa pesquisa é sobre a sojicultura global.
Do ponto de vista de uma empresa como a Bayer, que atua nos segmentos de sementes e químicos, o conhecimento sobre o genoma da soja e de seu principal inimigo contribui para melhorar as decisões de investimentos, pontuou Bortolan. Será possível avaliar a possibilidade de interromper uma pesquisa com menor expectativa de sucesso e ter foco em outra mais promissora.
Já para uma instituição como a Embrapa, pode contribuir para o processo de melhoramento genético da soja. A pesquisadora Francismar Marcelino explicou que a planta tem uma capacidade de mutação bem menor que a do fungo. Logo, pela diferença de variabilidade genética, é menos capaz de desenvolver mecanismos de defesa do que seu inimigo de encontrar meios de ataque.
Sabendo de que forma o fungo ataca a planta, uma possibilidade é melhorar a variabilidade genética da soja e explorar seus mecanismos de resistência à ferrugem. Através da biotecnologia, com transgenia ou edição genômica, por exemplo, seria possível desenvolver variedades com melhor resposta de defesa.
“Se a gente conhece melhor o arsenal do fungo, por que não explorar novos variantes em outras espécies que possam reconhecer esses genes do fungo? Tem ‘n’ possibilidades que vamos implantar ao longo do tempo”, explicou.
“O sequenciamento do genoma era uma das metas do projeto da Embrapa com a Bayer. Foi uma grande conquista, mas não para por aqui. Temos que continuar explorando esses dados e tem muita coisa para fazer”, ponderou o chefe de pesquisa da Embrapa Soja, Ricardo Abdenoor.
Desta forma, nenhuma tecnologia nova desenvolvida a partir dessa pesquisa deve estar disponível para o produtor no campo antes de, ao menos, dez anos, reconhecem os especialistas. As possibilidades que essa descoberta traz para o futuro do controle da ferrugem da soja estão sendo avaliadas. E deve-se levar em conta também o tempo necessário para se desenvolver, registrar e obter a aprovação para uma nova semente ou químico.
“Bayer e Embrapa vão começar a trabalhar na pesquisa de novas soluções. Com esse tipo de informação, a gente consegue reduzir o tempo de pesquisa, mas tem a barreira regulatória”, pontuou Dirceu Ferreira Junior, do centro de expertise de Agricultura tropical da multinacional.
“A luz que isso (genoma) trouxe para o manejo da doença é fantástica. Temos condições de seguir nesse caminho com mais assertividade. Mas temos um longo caminho até conseguir novos resultados e mecanismos para controlar a ferrugem”, avaliou Maurício Meyer, fitopatologista da Embrapa Soja.
Identificada no Brasil em 2001, a ferrugem asiática da soja demanda custos de controle estimados em cerca de US$ 2 bilhões por safra. Pode causa perdas de até 80% em uma lavoura da oleaginosa. Atualmente, seu manejo da doença se concentra no que Meyer chamou de tripé: o cumprimento do vazio sanitário, o desenvolvimento de cultivares e controle químico com fungicidas.
Meyer não acredita em uma mudança desse sistema de manejo no curto prazo. E destacou que não adianta ter as melhores sementes e produtos químicos sem fazer o monitoramento constante da lavoura. “Precisamos manter a eficiência que nós temos hoje”, alertou.
Fonte: Globo Rural
Foto: Doutora Kellen Gatti (Bracell), Prof. Acelino (UFV) e Prof. Gleison (UFV)
O Professor da AgroPós Acelino Couto Alfenas, foi homenageado na 31ª Reunião da Comissão Técnica de Genética e Melhoramento Florestal (CTGMF). Este evento foi coordenado pelo Programa de Tecnologia e Desenvolvimento em Melhoramento Florestal (GenMFlor), ligado ao Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viçosa (DEF/UFV) e que promove a interação entre os melhoristas e demais pesquisadores do setor florestal brasileiro. A comissão tem 31 anos de existência e se reúne pelo menos uma vez ao ano para discutir as principais inovações em melhoramento genético, fisiologia, propagação e biotecnologia florestal.
Este ano a reunião aconteceu nos dias 15 e 16 de agosto na empresa Bracell BA, em Alagoinhas, no estado da Bahia. Durante a reunião o Prof. Acelino C. Alfenas foi um dos homenageados pela sua contribuição ao Melhoramento do Eucalipto recebendo o Mérito Genético Florestal 2019. Essa homenagem veio laurear as pesquisas realizadas pelo Prof. Acelino nas últimas décadas, que levaram ao desenvolvimento de métodos de seleção de plantas resistentes a fitopatógenos, e que são empregados rotineiramente na Clonar Resistência a Doenças Florestais.
Além do Prof. Acelino Alfenas, o Gestor de Melhoramento Genético e Fenotipagem da Clonar, Lúcio Guimarães, também participou deste importante evento do setor florestal brasileiro.
O Programa de Tecnologia e Desenvolvimento em Melhoramento Florestal (GenMFlor) é um grupo que reúne mais de 30 empresas do Brasil e do exterior, ligadas ao melhoramento de árvores para celulose, papel, siderurgia, energia da biomassa, resinagem e serraria.
Foto: Prof. Acelino Alfenas recebendo homenagens das mãos da pesquisadora da Bracell, Kellen Cristina Gatti.
Foto: Eng. Camila Freitas (Ferbasa), Dra Patrícia Machado (Ibá), Prof. Acelino C. Alfenas (UFV), Eng. Michelli Brandão (UFV) e o Dr. Lúcio Guimarães (Clonar) presentes no encontro da CTGMF.
Fonte: Clonar
