Melhoramento genético vegetal

Melhoramento genético vegetal

(Parte 1 de 2)

Cleice Fátima Gonçalves Alves

José Clebson Barbosa Lúcio José Marcio da Silva Santos

ARAPIRACA, 2012

Trabalho solicitado pelas professoras Daniella Pereira e Maria Lusia da disciplina de Seminário Integrador I como requisito para obtenção de notas

1- INTRODUÇÃO04
2- REFERENCIAL TEÓRICO05
2.1 O QUE É MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL05
2.2 HISTÓRICO DO MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL06
2.3 PRINCIPAIS OBJETIVOS DO MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL07
2.4 PERSPECTIVAS ATUAIS DO MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL07
MILHO08
3- MATERIAL E MÉTODOS1
4- RESULTADOS ESPERADOS1

2.5 A IMPORTÂNCIA DO MELHORAMENTO GENÉTICO NA CULTURA DO 5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................................12

1 - INTRODUÇÃO

Analisando o atual crescimento populacional, visto que a população mundial já atingiu os sete bilhões de pessoas e levando em consideração os atuais padrões de consumo, vê-se a necessidade do aumento da produção alimentícia. Como produzir mais e melhor sem aumentar as agressões ao meio ambiente? O melhoramento genético vegetal apresenta-se como solução para esse problema.

Sabe-se que a agricultura surgiu há mais ou menos 10.0 aC, quando o homem abandonou a vida nômade e fixou-se a beira de rios, pois ele começou a produzir (cultivar) seu alimento no ambiente e nas proximidades de onde residia. Para isso foi necessário a domesticação de plantas e animais. Com a observação dos ciclos reprodutores das plantas e com o domínio de técnicas primitivas de plantio, o homem começou a escolher sementes de plantas com características de interesse para produzir as novas gerações e através de um processo de seleção artificial inconsciente, mudar as características e arquitetura de diversas espécies vegetais. (MARINHO. C. L, 2006).

Então a domesticação de plantas não só proporcionou o surgimento da agricultura, mas também, mesmo que inconscientemente, nascia o Melhoramento genético vegetal. A definição de melhoramento genético vegetal varia de acordo com o autor, porém, geralmente as definições tendem a um termo comum: o termo evolução, pois este está fundamentado no desenvolvimento, na mistura de plantas para criação de novas espécies ou variedades.

Este último século testemunhou um desenvolvimento significativo na agricultura: do histórico sistema dependente de recursos naturais para um baseado em ciências e tecnologias (Ruttan apud COHEN,1993). Todo esse avanço só foi possível graças à interação entre as diversas áreas de estudos da ciência, entre estas áreas estão: a Botânica, a Fisiologia vegetal, a Genética, a Fitopatologia, a Entomologia, a Bioquímica, a Estatística experimental, a Biotecnologia, a Biologia Molecular e, sem duvida alguma, o Melhoramento genético de plantas.

Por se tratar de uma área complexa e visando a dinâmica almejada pela disciplina o presente projeto busca fazer uma análise histórica sobre o tema supracitado, proporcionando uma visão geral sobre o tema, desde o surgimento da agricultura até os melhoramentos genéticos realizados em plantas na atualidade. O melhoramento genético do milho é abordado neste artigo, por se tratar de uma cultura muito importante tanto para alimentação humana como para a alimentação animal da região do Agreste alagoano, assim como para o Nordeste e de modo geral para o Brasil e também na geração de energia em alguns países, em especial os Estados Unidos da América.

Objetivamos que este artigo sirva para mostrar a importância do melhoramento genético de plantas, como tudo começou. Quem trabalha nessa área, os benefícios e os eventuais problemas, quais os cuidados que devem ser tomados e etc. Com isso possibilitando ao estudante do curso de Agronomia uma visão geral dessa área, que como futuro profissional ele poderá estar atuando.

2 - REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 O QUE É MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL?

Segundo Pochlman, um famoso melhorista americano, o melhoramento de plantas

“É a ciência de melhorar geneticamente plantas para o benefício da humanidade” A arte do melhoramento depende da habilidade do melhorista de observar diferenças nas plantas que podem ter importância econômica (POCHLMAN 1965 apud BESPALHOK).

Já para Vavilov, um cientista russo, o melhoramento de plantas é a “Evolução direcionada pela vontade do homem”. Pois o homem utiliza no melhoramento de plantas os mesmos mecanismos que a natureza utiliza para a evolução das espécies. (VAVILOV, 1950, apud FERREIRA, 2006.) enquanto para Smith, o melhoramento seria a arte e a ciência de aperfeiçoar o padrão genético de plantas em prol do seu uso econômico (SMITH, 1966, apud FERREIRA, 2006). Lawrence, por sua vez, afirma que o melhoramento genético de plantas é a preservação e utilização seletiva da variabilidade genética para o bem da humanidade. (LAWRENCE, 1980, apud FERREIRA, 2006). Estas são algumas definições de melhoramento genético vegetal.

Apesar de serem definições de autores diferentes, é possível perceber que elas têm um termo em comum: o termo evolução, pois o Melhoramento Genético Vegetal se baseia no desenvolvimento, na transformação de plantas para a criação de novas espécies ou variedades, e para que haja tais mudanças é preciso que exista uma variabilidade genética, e também uma seleção de variedades com características específicas e, claro, o isolamento reprodutivo.

2.2 HITÓRICO DO MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL

De acordo com Marino (2006), com o surgimento da agricultura, surgiram também técnicas de cultivos, onde de forma primitiva os homens conseguiam selecionar melhores sementes para o plantio, além de práticas de irrigação e adubação, esta última feita com o esterco dos animais também domesticados, e também o pousio da terra durante um ano, fazendo com que a terra recuperasse sua fertilidade.

Bespalhok relata que no final do século XVII, mais precisamente em 1694, Rudolf

Jakob Camerarius demonstrou a existência do sexo em plantas, e, além disso, sugeriram também técnicas para obter novas plantas, técnicas estas que seriam a hibridação. É neste momento que se inicia o Melhoramento. Em 1714, Mather, observou cruzamentos naturais em milho. E em 1765, Kohlreuter mostrou que as plantas híbridas possuíam características de ambos os pais, e, além disso, desenvolveu os primeiros híbridos em tabaco (BESPALHOK. F, 2006).

Sem dúvida alguma, segundo Marino a maior contribuição para o melhoramento se deu em 1866, por Gregor Mendel, visto que ele fez os primeiros experimentos de hibridação e com base nestes experimentos formulou as leis da hereditariedade, porém com sua morte, seus documentos foram queimados. No entanto, essas leis foram redescobertas por Correns (Alemanha), DeVries (Holanda) e von Tschermak (Austria) em 1900. (MARINO, C.L, 2006).

No capitulo um do livro Melhoramento de Plantas de BESPALHOK (2006), ele afirma que, Wilhelm Johannsen introduziu, em 1903, os termos genes, genótipo e fenótipo. No começo do século X, Edward M. East e George Shull (Estados Unidos) começaram experimentos de autofecundação em milho que levariam à obtenção do milho híbrido. Em 1918, Donald F. Jones propôs o híbrido duplo para cultivares comerciais, o que popularizou o milho híbrido. Em 1960, foram desenvolvidas novas variedades de cereais com um potencial produtivo maior, que ficou conhecido como Revolução Verde, o líder da equipe que descobriu tais variedades foi o Dr. Norman Borlaug; por causa desta descoberta Borlaug ganhou o prêmio Nobel da Paz. E que em 1944, Avery, MacLeod, McCarty descobrem que o DNA é um material hereditário. E, com o desenvolvimento da biotecnologia, em 1953, James Watson e Francis Crick sugerem um modelo para a estrutura do DNA. Assim a biologia molecular começa a se desenvolver, e em 1983, Herrera Estrella, cria a primeira planta transgênica. Mas, apenas em 1994 chegou ao mercado a primeira cultivar transgênica, o tomate Flavr Savr da empresa Calgene.( BESPALHOK. F, 2006)

2.3 PRINCIPAIS OBJETIVOS DO MELHORAMENTO DE PLANTAS

Segundo Ferreira, para que o melhoramento genético vegetal alcance seu objetivo é necessário a interrelação com varias áreas da ciência, entre elas estão: Estatística, fitopatologia, botânica, genetica, entomologia, ciências do solo, biotecnologia, etc. (FERREIRA, 2006)

Bespalhok, diz que o melhorista busca alterar caracteristicas que irão beneficiar tanto o agricultor, a indústria de transformação e o consumidor final. Os programas de melhoramento de plantas, independente da cultura que se está trabalhando, possuir alguns objetivos em comum. (BESPALHOK. F, 2006). Como principais objetivos podemos citar: aumento da produtividade, aumento da qualidade do produto, incorporação de novas áreas, proteção a doenças e pragas, obtenção de novas variedades para colheita mecanizada e outras.

2.4 PERSPECTIVAS ATUAIS DO MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL

Atualmente, continua a grande necessidade de serem produzidos mais alimentos para atender o constante crescimento da população humana, em tempos que as áreas agricultáveis são cada vez mais limitadas, visto que no segundo semestre de 2011 a população mundial ultrapassou os 07 bilhões.

Ferreira coloca como grande desafio do Melhoramento Genético Vegetal atual a produção de alimentos para essa grande população, e traz como princípios a sustentabilidade, diminuindo os impactos no meio ambiente, proporcionando assim o aumento da qualidade do produto final que resultará na qualidade de vida. Entre as preocupações dos fitomelhoristas contemporâneos destacam-se: Fontes de energia renováveis (álcool e biodiesel); redução de insumos, proteção do meio ambiente, agricultura orgânica (Requisitos previstos no Protocolo de Kyoto), Aumento da urbanização – menos mão-de-obra disponível para colheita. Aumento do foco em qualidade e saúde - alimentos funcionais ou nutracêuticos. Além disso, os fitomelhoristas atuais procuram desenvolver variedades de plantas mais baratas, mas que sejam produtivas. Assim como preservar as espécies selvagens, de modo que não desapareçam por completo. O melhoramento genético vegetal do mundo atual se preocupará com a maximização da produtividade, conciliando-se com o melhoramento ambiental, visto que é ele que preservará a flora e o ecossistema, possibilitando a reprodução das espécies vegetais, evitando a erosão do solo, a salinização e a contaminação do solo e da água pelos pesticidas usados nos cultivares. Essa agricultura de alto desempenho é o resumo do melhoramento genético vegetal do terceiro milênio.(FERREIRA, 2006).

2.5 – A IMPORTÂNCIA DO MELHORAMENTO GENÉTICO NA CULTURA DO MILHO.

O milho ocupa uma posição de destaque na economia brasileira, pois seu cultivo vai do Norte ao Sul do país, sendo superado, apenas, pela cultura da soja. Por estar presente na agricultura de todo o Brasil, associa-se uma grande diversidade em relação às tecnologias e aos insumos utilizados, assim como as épocas de plantio, finalidades de uso e o perfil socioeconômico do produtor (LOGUERCIO, L. L. et. al., 2002).

Ainda se tem dúvidas de onde teria surgido o milho, visto que este cultivar não cresce de forma selvagem. Porém, no início do século 20, descobriu-se que o milho teria um ancestral chamado de teosinto, que seria uma gramínea proveniente do México. Em 1930, George Beadle, percebeu que os cromossomos do teosinto e do milho eram bem parecidos, e fez experiências com híbridos do milho e do teosinto, que, segundo Beadle, pareciam ser espécies intermediárias. Então, concluiu que o milho seria da mesma espécie do teosinto, sendo então, o milho uma forma domesticada do teosinto. Mais tarde, John Doebley liderou uma pesquisa que tinha o intuito de rastrear a paternidade do milho. Foram recolhidas mais de 60 espécies de teosinto, e seu DNA foi comparado com o DNA de todas as variedades de milho. Com este estudo, foi descoberto que todas as variedades se mostraram similares a um tipo de teosinto encontrado no Vale do Rio Balsas, que está localizado no sul do México, dessa forma, Doebley sugeriu que este fosse o ancestral do milho. Com essa informação, foi possível descobrir também, que a domesticação do milho começou há nove mil anos atrás (FERREIRA, 2010).

No Brasil, o terceiro produtor mundial de milho, onde em média produzem-se 30 milhões de toneladas, equivalente a 57% da área de cultivo de cereais no país (GABARDO, 2011), a importância do milho explica-se pela sua aplicação na indústria – produção de bebidas, medicamentos, tintas, plásticos, explosivos, etc.-, assim como na matéria-prima na fabricação do etanol – recentemente implantado no Brasil, mais especificamente no Mato Grosso -, na alimentação humana e na alimentação animal, onde mais de 80% do milho produzido no Brasil serve como insumo na cadeia produtiva de aves e suínos (GURGEL, 2006).

De acordo como Aloísio Alcântara Vilarinho, Pesquisador da Embrapa, os efeitos do melhoramento podem ser vistos também no aumento da produtividade média nacional. De 1220 kg/ha na safra 7/78, a produtividade média nacional saltou para 3360 kg/ha em 2002/2003. São 2140 kg/ha de aumento na produtividade em apenas 25 anos. Considerando que 50% desse aumento aconteceu devido ao melhoramento genético e os outros 50% devido às melhorias nas condições de cultivo, são 42,8 kg/ha/ano de contribuição do melhoramento. Nos últimos anos, a área de cultivo de milho no Brasil tem sido de, aproximadamente, 10 milhões de hectares. A um valor de mercado de R$ 15,0 por saca de 60 kg de grãos, chega-se a R$ 107 milhões, por ano, como fruto direto do melhoramento. Vilarinho coloca como objetivos principais do melhoramento genético no milho, o desenvolvimento de variedades com alto teor nutritivo e, para a agricultura empresarial, o desenvolvimento de híbridos com alto potencial produtivo, o que sem dúvida, contribuirá para o aumento da produção de grãos (VILARINHO, 2003).

Com o constante aumento populacional, é sabido que a demanda por alimentos tende a aumentar também, e o milho, por ser uma fonte barata de óleo, proteínas e carboidratos, além de estar presente na ração de crescimento de suínos e aves e na fabricação do etanol, acaba sendo bem requisitado pela população. Considerando tal fato, é válido que a produção do cereal aumente; é nesse momento que o melhoramento genético age sobre a cultura do milho, para que possa elevar a produtividade por área plantada, utilizando técnicas mais rentáveis.

Um dos maiores problemas enfrentados pelos produtores, é o controle das pragas que atacam os cultivares, visto que os métodos de controle através de inseticidas não são rentáveis, além de prejudicar o meio ambiente e a saúde de quem ingere o produto final. No caso do milho no Brasil, as condições climáticas, atualmente, favorecem o aumento da população de pragas. Essas pragas acabam causando deficiência na estrutura das plantas, comprometendo a produção de grãos. Um dos insetos-pragas constantes no milho são as lagartas, que se alimentam raspando as folhas jovens do milho, então, com o crescimento dela no cultivar, acaba provocando danos nas folhas do milho. Por este motivo, o milho Bt é de fundamental importância na produção de milho no país, considerando que ele consegue fazer o controle desta praga (GABARDO, 2011).

O milho Bt é um milho geneticamente modificado, que foi desenvolvido com a intenção de controlar as pragas que causam dano ao milho. Foi inserido neste transgênico, genes específicos da bactéria do solo, Bacillus thuringiensis, encontrada em diferentes ecossistemas, essa bactéria leva a produção de proteínas tóxicas a determinadas ordens de insetos (Algumas proteínas são tóxicas a lagartas que consomem as folhas da planta do milho, outras são tóxicas a larvas de besouros que atacam o caule da planta do milho). No Brasil, o milho Bt contém o gene que codifica a proteína tóxica a insetos mastigadores, como a lagartado-cartucho, uma das principais pragas do milho no país. O ambiente do sistema digestivo do inseto, por ser alcalino, no momento que a lagarta ingere a planta do milho Bt, a proteína tóxica é quebrada em pontos específicos, liberando um núcleo ativo, que então, liga-se a receptores específicos na parede do intestino do inseto, na forma de cristal. Primeiramente, inibe-se a absorção de alimentos e depois provoca poros nas membranas do intestino, destruindo-o por completo, e consequentemente, levando a morte do inseto. A proteína do milho Bt, não é prejudicial a humanos e animais superiores, porque o ambiente do sistema digestivo dos humanos e dos animais é ácido, fazendo com que a proteína seja degradada completamente em minutos (GABARDO, 2011).

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