GENÉTICA E MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL

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Tópico 6. GENÉTICA E MELHORAMENTO GENÉTICO VEGETAL
A escolha do germoplasma é parte fundamental e decisiva para qualquer programa de melhoramento de plantas, quer seja para o desenvolvimento de variedades, para utilização em híbridos ou para estudos básicos, podendo inclusive influir significativamente no sucesso ou no fracasso da seleção. 
O intercâmbio de linhagens elites entre programas distintos de melhoramento tem sido a maneira usual para ampliação da variabilidade genética, porém, o germoplasma existente nos centros de origem, nos centros de diversificação e nos bancos de germoplasma, ainda são poucos explorados.
A falta de descrição adequada das coleções de germoplasma e a falta de informações desejadas pelos melhoristas estão entre as principais causas da baixa utilização dos bancos de germoplasma
TRANSGENIA E O MELHORAMENTO GENÉTICO 
A seleção é uma das principais ferramentas do melhorista independente do tipo de método de melhoramento utilizado. A seleção é utilizada tanto no melhoramento de espécies autógamas como de alógamas. Um bom melhorista deve possuir uma refinada capacidade de selecionar indivíduos superiores dentro de uma população de plantas geneticamente diferentes.
A transformação genética é a transferência (introdução) de um ou vários genes em um organismo sem que haja a fecundação ou o cruzamento. Os organismos transformados geneticamente recebem o nome de transgênicos e os genes inseridos são denominados de transgenes. Estes organismos também são chamados de organismos geneticamente modificados (OGMs). Portanto, vegetais transformados geneticamente são chamados de plantas transgênicas.
A principal vantagem para o melhorista no uso da tecnologia dos transgênicos é a possibilidade de transferência de características (genes) de plantas não relacionadas (ou seja, sexualmente incompatíveis) ou mesmo de animais e microorganismos. No melhoramento convencional, a troca de genes está limitada somente a espécies que são sexualmente compatíveis.
Os passos necessários para a obtenção de uma planta transgênica podem ser resumidos em: (a) isolamento e clonagem de um gene útil; (b) transferência desse gene para dentro da célula vegetal; (c) integração desse gene ao genoma da planta; (d) regeneração de plantas a partir da célula transformada; (e) expressão do gene introduzido nas plantas regeneradas; (f) transmissão do gene introduzido de geração em geração. A transformação genética em vegetais só foi possível a partir do desenvolvimento das técnicas de cultura de tecido vegetais. Essas técnicas possibilitam a obtenção (regeneração) de uma planta a partir de uma única célula vegetal. Podendo ser obtida por meio de diferentes técnicas.
Uso de Agrobacterium tumefaciens como vetor: A transferência de DNA por meio da Agrobacterium tumefaciens é o método mais usado na obtenção de plantas transgênicas de plantas dicotiledôneas.
Bombardeamento: A transformação por meio do bombardeamento de microprojéteis é um método mecânico de introdução de DNA que pode ser usado na maioria das espécies ou genótipos. Ela pode ser usada em espécies que não são infectadas de forma eficiente pelo Agrobacterium, tais como os cereais.
Marcadores de Seleção: Marcadores de seleção são necessários para aumentar a produção de células e plantas transgênicas. Um marcador de seleção permite o crescimento preferencial das células transformadas na presença do agente seletivo, evitando o crescimento das células não transformadas. Genes que conferem resistência a antibióticos ou herbicidas podem ser usados como marcadores de seleção.
SELEÇÃO SOB ESTRESSE X ESTABILIDADE DO AMBIENTE 
O melhorista de plantas busca desenvolver cultivares que associem elevadas médias de produção com uma baixa interação genótipo x ambiente (G x E) associados ainda a uma alta adaptabilidade e estabilidade de produção
Contudo múltiplos estresses são em grande parte responsáveis pela diferença entre potencial de produção e produtividade observada ao nível de produtor e lavoura. Existem duas visões básicas do trabalho de seleção para adaptação de plantas a estresses: a) produzir cultivares direcionados para melhor desempenho em agricultura de alto risco: áreas marginais/emprego de baixos níveis de insumos; b) tolerância a múltiplos estresses é vista como forma de reduzir o diferencial entre produção potencial e produção real das culturas ao nível de propriedade rural.
Portanto não se sabe quando os fatores do ambiente irão ou poderão afetar a produção de determinada cultura são completamente desconhecidos do melhorista ("estresse invisível"), a interação genótipo x ambiente (G x E) tem sido a única ferramenta utilizada na busca por estabilidade de produção. O genótipo ideal seria então aquele com níveis mínimos de interação G x E, alta média de produção e que mostre desempenho superior na maioria/em todas as situações.
A medida que o potencial genético/fisiológico das culturas aumenta, cresce na mesma proporção a importância do estresse ambiental como fator limitante ao desenvolvimento das mesmas. O uso simultâneo dos conhecimentos em genética e melhoramento, fisiologia vegetal, nutrição mineral de plantas e mais recentemente bioquímica/biologia molecular, pode levar a um aumento na eficiência do processo de adaptação de plantas a estresses múltiplos, levando a uma redução no risco da exploração agrícola. A elucidação da base fisiológica de uma adaptação ampla e de uma mínima interação com ambientes específicos encontradas nos cultivares que associam altas médias com alta adaptabilidade e estabilidade de produção é possivelmente uma das mais intrigantes áreas do conhecimento em genética e fisiologia das culturas.
MELHORAMENTO PARA RESISTÊNCIA A DOENÇAS
O melhoramento para resistência a doenças é um dos principais objetivos do melhoramento. Isto porque o controle de doenças através do uso de variedades resistentes é o mais barato e de fácil utilização. Outras vantagens são a menor agressão ao meio ambiente (comparado com o uso de agrotóxicos), ao agricultor (que fica menos exposto aos agrotóxicos) e ao consumidor que pode consumir produtos sem agrotóxicos.
Três etapas básicas devem ser consideradas em qualquer programa de obtenção e utilização de variedades resistentes:
1). Identificar fontes de resistência, ou seja, identificar no germoplasma genótipos que possuam genes de resistência; 2). Incorporar estes genes em cultivares comerciais por meio dos métodos de melhoramento; 3). Após a obtenção de um cultivar resistente, traçar a melhor estratégia para que a resistência seja durável face à natureza dinâmica das populações patogênicas
MÉTODO DO RETROCRUZAMENTO
O retrocruzamento consiste na hibridação entre uma planta F1, descendente de um cruzamento, com um de seus parentais. O método permite transferir um ou poucos genes de um dos genitores, denominado parental doador (PD) ou não recorrente, para o parental recorrente (PR). O parental recorrente geralmente é um ótimo material, já comercial, com qualidades desejáveis, mas que apresenta algum defeito numa característica qualitativa. O pai doador é um genótipo selvagem ou mesmo comercial que possui o gene para consertar o defeito do PR.
O híbrido obtido é retrocruzado várias vezes com o parental recorrente para recuperar a mesma adaptação, produtividade e demais qualidades que este já possuía, acrescido da nova qualidade introduzida. A recuperação do genoma do PR é gradativa. Quanto maior a divergência genética entre os dois parentais, maior o número de retrocruzamentos necessários para recuperar as qualidades do recorrente. Em geral, seis gerações de retrocruzamentos são suficientes para recuperar o genoma do parental recorrente.
O método dos retrocruzamentos é muito utilizado para a transferência de genes de resistência a doenças. Esse método pode ser subdividido em dois, de acordo com o tipo de gene que se deseja transferir: (a) transferência de um alelo dominante; (b) transferência de um alelo recessivo.
Transferência de um alelo dominante: O genótipo comercial com ótimas qualidades, mas que apresentaalelos recessivos para o gene que controla a característica em estudo, será o parental recorrente. O parental doador deverá apresentar a característica desejada com alelos dominantes deste gene e poderá ser uma linhagem pura, linhagem endogâmica, cultivar ou um parente selvagem.
Transferência de um alelo recessivo: A transferência de um alelo recessivo é necessária quando o material comercial adaptado apresentar uma característica indesejável, controlada por um gene dominante. Deve-se obter um parental doador com alelos recessivos para a característica. O método será diferente por necessitar uma geração de autofecundação e um teste de progênies após cada retrocruzamento de numeração ímpar.
MELHORAMENTO DE PLANTAS AUTÓGAMAS POR SELEÇÃO 
As espécies autógamas podem ser melhoradas através da introdução, seleção e hibridação. No melhoramento de plantas autógamas, o principal conceito que devemos entender é o de linhas puras. A maioria das cultivares de espécies autógamas é formada por linhas puras e o objetivo geral do melhoramento de autógamas é obter linhas puras superiores.
Linha pura é definida como a linha resultante da autofecundação de uma única planta homozigota. Uma planta que esteja em homozigose, ou seja, com todos os genes com pares de alelos iguais, em todos os cromossomos de seu genoma, não segregará na formação de gametas e produzirá descendentes com o mesmo genótipo se for multiplicada por autofecundação. As plantas descendentes serão idênticas geneticamente à planta original, podendo apresentar diferenças fenotípicas entre as plantas em função de efeitos ambientais que interfiram em seu metabolismo ou expressão gênica. As cultivares de espécies autógamas como a soja, o feijão e o trigo são do tipo linha pura.
Melhoramento por meio de seleção: Uma das formas mais simples de melhoramento de espécies autógamas é através dos métodos baseados em seleção. Devemos lembrar que a seleção não cria variabilidade, mas ela atua na variação existente. A seleção somente age e é efetiva quando estão presentes diferenças hereditárias ou genéticas. Por isso, esta técnica é utilizada quando possuímos populações que apresentem variabilidade genética, como é o caso de variedades crioulas.
Seleção massal: No método de seleção massal, ou “bulk”, a seleção das plantas superiores é feita com base no fenótipo, não sendo feitos testes de progênie. Por isso, este método é altamente influenciado pelo ambiente.
Seleção de linhas puras: O método de seleção de linhas puras é baseado na seleção individual de plantas seguida da avaliação independente de cada progênie. Se a planta selecionada estiver em homozigose, sua descendência será uma linha pura
MELHORAMENTO DE PLANTAS AUTÓGAMAS POR HIBRIDAÇÃO
Hibridação é a fusão de gametas geneticamente diferentes, que resulta em indivíduos híbridos heterozigóticos para um ou mais locos. 
O objetivo do melhoramento por hibridação é reunir em uma nova linhagem pura alelos favoráveis presentes em dois ou mais “genótipos.
A hibridação artificial de espécies autógamas objetiva reunir em uma nova linhagem pura, alelos favoráveis presentes em duas ou mais cultivares comerciais, linhagens elites de programas de melhoramento, em plantas introduzidas ou também, espécies relacionadas.
Métodos de condução de populações segregantes: Os métodos de condução de populações segregantes tem a finalidade de, através de sucessivas autofecundações, obter indivíduos homozigotos.
Método da população: O método de melhoramento da população (também chamado de Método Bulk) é o método mais simples de condução de gerações segregantes. Após a hibridação artificial entre linhagens parentais selecionadas, com divergência genética, as plantas das gerações F1 até F5 são colhidas todas juntas, em bulk, retirando-se uma amostra de sementes para dar origem à próxima geração.
Após 5 a 6 gerações de autofecundação, teremos uma população na qual os indivíduos serão praticamente homozigotos, mas com variabilidade genética. 
Método genealógico (método pedigree): É um método com controle parental detalhado em que, em qualquer etapa do programa, pode-se identificar a planta ou progênie em relação aos antecessores.