CAP1_MELHORAMENTO_GENETICO_PLANTAS

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Natureza e Objetivos do Melhoramento de Plantas
Melhoramento de plantas é arte e ciência, conforme conceituação de
Fehr (1987). É um processo que procura alterar geneticamente as plantas de
modo a atender às necessidades humanas. É a evolução dirigida pela vontade
do homem, na concepção de Vavilov. Como conceito utilitarista tem-se
considerado como melhoramento de plantas a atividade que, mediante o estudo
e a manipulação de germoplasma, objetive e efetivamente concretize a introdução
de cultivares superiores na agricultura de uma determinada região.
As plantas são cultivadas para obtenção de grãos, forragens, fibras, óleos,
para ornamentação e outras finalidades. Para o agricultor é importante tanto o
rendimento como a qualidade dos produtos agrícolas e seu valor nutritivo para
o homem e animais domésticos. O crescimento da população mundial vem
exigindo constantes aumentos na produção agrícola. Isto pode ser conseguido
pelo uso de modernas técnicas agronômicas, como melhoramento genético,
adubação e calagem, irrigação, drenagem, controle de doenças, pragas e plantas
daninhas, rotação de culturas, mecanização do plantio à colheita, etc.; tais
práticas, evidentemente, dependem dos diferentes tipos de cultura e dos
objetivos de seu plantio.
Dentro do ambiente proporcionado às culturas, podem obter-se melhores
plantas mediante o melhoramento das características hereditárias, o que, em
outras palavras, define no sentido amplo o melhoramento das espécies.
1.1. OBJETIVOS GERAIS
O melhoramento genético de plantas relaciona-se com vários caracteres
economicamente importantes. De modo geral, objetiva-se identificar e selecionar
genótipos superiores, quando em produção comercial. Trabalha-se então
visando obter o que se denomina ideótipo de planta.
A cultivar melhorada pode ser mais vigorosa em crescimento e, portanto,
possibilitar maior rendimento pela utilização mais eficiente dos elementos
nutritivos à disposição ou pode permanecer em melhores condições até a
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Melhoramento Genético de Plantas: Princípios e Procedimentos
colheita, com redução de perdas do produto, tal como ocorre em soja, em que
se procuram cultivares resistentes à deiscência das vagens e ao acamamento,
para facilitar ou possibilitar a colheita mecânica.
As características das plantas podem modificar-se de tal modo que
rendimentos satisfatórios podem ser obtidos, mesmo quando as condições fora
do controle do agricultor sejam desfavoráveis. Sob tais condições, o melhorista
procura obter maior precocidade, resistência a baixas ou altas temperaturas, à
seca, às doenças e pragas. Os resultados deste trabalho são mais ou menos
permanentes e, no plantio de cultivares melhoradas, os benefícios obtidos se
repetem consecutivamente.
Produtividades máximas podem ser obtidas pela utilização de cultivares
melhoradas e práticas culturais mais avançadas, conjuntamente. É lógico que,
sem uso dessas práticas, o potencial genético de uma cultivar não pode ser
aproveitado integralmente; da mesma forma, não se conseguem bons resultados
com práticas culturais adequadas, quando se usa uma cultivar reconhecidamente
inferior ou inadequada. Para exemplificar pode admitir-se uma situação em que
são realizados dois cultivos no mesmo ano para aumentar a produção econômica
por área, de grãos ou plantas forrageiras. O êxito no manejo dessas rotações
depende, freqüentemente, da disponibilidade de cultivares precoces para
permitir a seqüência dos cultivos. Outro exemplo é o emprego de fertilizantes
nitrogenados que têm possibilitado consideráveis aumentos na produtividade
das culturas em geral; entretanto, sua eficiência no aumento da produtividade
dos cereais de pequeno porte e de híbridos de milho depende da existência de
tipos resistentes ao acamamento.
Os progressos observados na colheita mecânica exigem cultivares
adaptadas à utilização de máquinas. Cultivares de sorgo de porte baixo e ereto
e de soja resistentes à deiscência das vagens enquadram-se nesta categoria.
Nesse caso, procura-se adequar a arquitetura da planta, tornando-a apropriada
à mecanização.
O aumento da produtividade tem sido rigorosamente o objetivo
fundamental da maioria dos melhoristas de plantas. Como exemplo, tem-se o
desenvolvimento de cultivares híbridas, ou simplesmente, híbridos de milho.
Em 1957, Grozmann, citado por Vieira (1964), observou os resultados de
quase uma centena de experimentos realizados em Minas Gerais, de 1947 a
1956, em que se compararam híbridos comerciais e variedades locais. Concluiu
que o melhor híbrido produziu em média de três anos 74,66% mais que o
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Natureza e Objetivos do Melhoramento de Plantas
milho comum e, quando o ambiente foi mais desfavorável, evidenciou-se a
superioridade dos híbridos.
A qualidade dos produtos agrícolas também tem merecido a atenção dos
melhoristas. O termo qualidade envolve valor nutritivo, aspecto comercial, teor de
óleo, açúcar, amido, proteína, comprimento e resistência de fibras e outras
características. Exemplo que se pode considerar clássico é o da beterraba açucareira.
Allard (1971) destaca que as primeiras tentativas de produção de açúcar de
beterraba, no início do Século XIX, não lograram êxito por causa do baixo teor de
sacarose, inferior a 7% nas cultivares disponíveis na época. Nos 175 anos seguintes,
desenvolveram-se cultivares capazes de produzir 15 a 18% de sacarose.
Uma importante contribuição do melhoramento de plantas tem sido o
desenvolvimento de cultivares para novas áreas agrícolas. Isto pode ser
conseguido pela modificação do ciclo da cultura para melhor adaptação às
condições ambientais variáveis. O sorgo granífero, gramínea tropical, foi
introduzido nos Estados Unidos há mais de 100 anos, ficando o seu cultivo
restrito às áreas mais quentes do sul e sudoeste. Posteriormente,
desenvolveram-se cultivares mais precoces, de modo a possibilitar o plantio
em regiões do norte daquele país. Outro exemplo é a cultura da soja no Brasil,
antes adaptada apenas à Região Sul. Graças ao melhoramento genético
dispõem-se hoje de cultivares adaptadas às mais variadas latitudes,
possibilitando considerável desenvolvimento à cultura, em particular na região
central do Brasil, nos solos sob vegetação de cerrado.
O aperfeiçoamento dos caracteres agronômicos também tem sido meta
dos melhoristas. Esses pesquisadores também têm voltado suas atenções para
a obtenção de cultivares mais adequadas para consórcio, como é o caso milho
x feijão, visando pequenos produtores dessas culturas.
Talvez a mais reconhecida contribuição do melhoramento à agricultura
seja a criação de cultivares resistentes a doenças. Em algumas culturas esse é
o único meio de controle disponível, além de ser o mais econômico, pois não
envolve gastos com defensivos agrícolas, como os fungicidas. Algumas viroses,
de grande importância pelos elevados prejuízos que causam, somente são
controladas pelo uso de cultivares resistentes. Fungos fitopatogênicos, de
grande capacidade virulenta e alta variabilidade genética, somente puderam
ser controlados após a descoberta de fontes de resistência às diversas raças
fisiológicas. A obtenção de cultivares resistentes ou tolerantes aos insetos-pragas
vem se tornando também uma das metas dos melhoristas.
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Melhoramento Genético de Plantas: Princípios e Procedimentos
1.2. HISTÓRICO
Não se sabe exatamente quando o homem começou a melhorar as
espécies vegetais de maneira consciente. Segundo Lawrence (1980), essa
atividade teve seu início há cerca de 9.000 anos. Antes, o homem vivia da caça
e da pesca, enquanto nômade. Para Allard (1971), todavia, a primeira evidência
física da antigüidade do cultivo de plantas vem de 5.000 ou 6.000 anos, de
acordo com observações arqueológicas realizadas na Suíça e em regiões da
antiga Mesopotâmia, Egito e Ilhas Britânicas. É improvável, no entanto, que os
materiais encontrados correspondam às primeiras formas de plantascultivadas.
Há evidências também de que a maior parte do melhoramento de plantas se
deu antes das primeiras épocas indicadas pelos dados arqueológicos. Os feijões
encontrados nas ruínas das mais antigas civilizações indígenas do Peru, por
exemplo, são quase cem vezes maiores do que as formas selvagens
contemporâneas da região. Os índios peruanos, anteriores à civilização Inca,
possivelmente obtiveram seus feijões de povos ainda mais antigos que não
deixaram dados arqueológicos, pois tal aumento no tamanho da semente não
se pode conseguir num curto período de cultivo.
Certamente o homem iniciou o melhoramento de plantas de forma
inconsciente, durante a revolução agrícola, há cerca de dez mil anos, quando o
homem iniciou o cultivo de plantas. Os índios americanos realizaram uma forma
de melhoramento do milho, antes da descoberta do continente americano,
aumentando consideravelmente o tamanho da espiga em relação aos ancestrais
dessa espécie, além de marcantes alterações em outros caracteres. Depois
de constatada a existência de sexo na planta e, conhecida a função do pólen
na fertilização, aumentou o interesse pelo cruzamento de variedades e
espécies.
Logo após a metade do Século XVIII o alemão Joseph Koelreüter efetuou
estudos sistemáticos de hibridação artificial em fumo. Posteriormente, trabalhos
semelhantes foram desenvolvidos pelo inglês Thomas A. Knight, com fruteiras
e hortaliças.
Os primeiros pesquisadores a utilizar o teste de progênies foram John Le
Couter e Patrick Sherriff, no século XIX, trabalhando com cereais para a obtenção
de novas cultivares. A técnica do estudo de progênies para determinar o valor
de uma planta para fins de melhoramento genético foi muito investigada pelo
francês Louis de Vilmorin, cujos resultados foram publicados em 1855. O princípio
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Natureza e Objetivos do Melhoramento de Plantas
da seleção individual em espécies de autofecundação foi estabelecido, no final
do século XIX, pelo Dr. H. Nilsson que, através de anotações cuidadosas, verificou
que somente as progênies de plantas individuais eram uniformes e que a planta,
como um todo, deveria constituir o critério correto de seleção e não uma espiga
ou grãos, procedimento adotado erroneamente por Frederic Hallett. A teoria de
Nilsson foi confirmada pelo botânico dinamarquês Johannsen, em seu trabalho
clássico com mistura de sementes de feijão da variedade Princess, conhecido
como a Teoria das Linhas Puras .
A maior contribuição ao Melhoramento Genético de Plantas coube a
Gregor Mendel, que estudou a herança de caracteres em ervilha. Resultados
do seu trabalho foram publicados em 1865, mas permaneceram praticamente
ignorados durante os 35 anos seguintes. O redescobrimento das experiências
de Mendel ocorreu em 1900 e, a partir daí, seus princípios têm sido ampliados
e complementados por outros conhecimentos. Os fatos relacionados com os
mecanismos da herança compreendem a Genética, base do melhoramento.
Alguns dos conhecimentos adquiridos nesse período serviram como fundamento
para o trabalho inicial de G.H. Shull, já em 1904, na autofecundação de plantas
e obtenção de linhagens de milho que, depois de cruzadas, produziram híbridos
notavelmente superiores aos progenitores e às variedades de polinização livre
de que se originaram. Em 1918, Jones propôs a utilização de híbridos duplos,
principalmente por razões de ordem econômica, devido ao menor custo de
produção de sementes em relação ao híbrido simples.
De importância relevante foram os trabalhos de Jenkins no melhoramento
das plantas forrageiras, a partir de 1919, originando o conceito de formação de
linhas, pela seleção de plantas individuais. Da combinação dessas plantas
obtiveram-se as variedades sintéticas de forrageiras.
1.3. ÁREAS DO CONHECIMENTO RELACIONADAS COM O
 MELHORAMENTO DE PLANTAS
Não há dúvida de que a habilidade do melhorista é importante na seleção
individual de plantas dentro de uma população em função de suas características
aparentes, relacionadas com os objetivos que se tem em mente. Já em épocas
remotas o homem se preocupava com a obtenção de tipos de plantas mais
desejáveis, numa forma primitiva de melhoramento. Com o tempo, algum
desenvolvimento ocorreu. Pessoas observadoras e habilidosas começaram a
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Melhoramento Genético de Plantas: Princípios e Procedimentos
selecionar, com um pouco mais de critério, as plantas que lhes pareciam ser
mais promissoras para reprodução. Executavam uma forma de melhoramento
como arte, sem metodologia e base científica. O advento de novos conhecimentos
em várias áreas, posteriormente, possibilitou gradativamente o desenvolvimento
dos métodos aplicados no melhoramento das plantas, já então considerado
como uma nova ciência.
O melhoramento de plantas experimentou maiores avanços após interagir
com outras áreas da ciência agronômica, em particular a Genética, Botânica,
Fisiologia Vegetal, Bioquímica, Fitopatologia, Entomologia, Solos e Nutrição de
Plantas, Estatística e Experimentação Agronômica. As áreas de conhecimento
relacionadas constituem as ferramentas com as quais o melhorista desenvolve
suas atividades; as fontes de germoplasma disponíveis são a matéria-prima.
Portanto, ele usa seus conhecimentos científicos para criar, com sua matéria-
prima, novas cultivares melhoradas de plantas cultivadas. Sem dúvida, uma
condição básica para que o melhorista realize com êxito suas atividades é o
conhecimento profundo da espécie com a qual trabalha; detalhes fitotécnicos
relacionados ao cultivo da espécie são também fundamentais para que o
melhorista tenha percepção clara no estabelecimento de prioridades para o
seu programa e, sobretudo, habilidade para realizar com sucesso a seleção de
indivíduos geneticamente superiores.
Como o melhorista não pode ser um especialista em todos os ramos da
ciência agronômica, em seu trabalho quase sempre tem a colaboração de
fisiologistas, fitopatologistas, entomologistas e outros profissionais de áreas
afins. As investigações especializadas, como o estudo da herança de um
determinado caráter ou técnica de medir a resistência de uma planta ou
variedade a alguma doença ou condição ambiental, por si só não significam,
necessariamente, melhoramento de plantas; são, porém, elementos valiosos
para o trabalho do melhorista.
Freqüentemente o melhorista combina a experimentação teórica em um
ou vários desses campos científicos com sua experiência em fitomelhoramento.
Isso permite ampliar seu conhecimento nessas áreas, bem como sua relação
com os problemas particulares do melhoramento. Todavia, há a necessidade
cada vez maior do trabalho em equipe, visando atender à natureza multidisciplinar
do melhoramento de plantas. Num programa de melhoramento, o trabalho
multidisciplinar constitui-se num instrumento efetivo para a solução conjunta de
problemas. Sem dúvida, a maioria dos resultados significativos obtidos no campo
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Natureza e Objetivos do Melhoramento de Plantas
do melhoramento de plantas deve-se a esse trabalho de equipe, no qual cada
especialista contribui com o que lhe é próprio, sob a orientação e coordenação
geral do melhorista, para chegar a resultados positivos, ou seja, à obtenção de
cultivares agronomicamente superiores.
Mais recentemente tem sido desenvolvido um conjunto de técnicas, que
vêm sendo aplicadas progressivamente, e que muitas vezes, têm grande utilidade
na solução de alguns detalhes ou problemas ligados ao melhoramento de
plantas. Essas técnicas introduzidas pelo homem, envolvem manipulações
celulares, algumas vezes com a finalidade de alterar ou criar novas estruturas
genéticas. Essa área de conhecimentos, denominada no sentido amplo como
Biotecnologia, tem tido grande aplicação em vários campos das ciências
biológicas. A biotecnologia tem sido definida como o uso integrado da biologia
molecular, celular e engenharia genética na manipulação de germoplasma. Com
aplicação no melhoramentode plantas tem-se, como exemplo, a cultura de
tecidos, que engloba práticas como a cultura de meristemas, cultura de anteras,
variação somaclonal, cultura de embriões, etc. A engenharia genética é outro
campo da biotecnologia que acena com interessantes promessas de revolução
no melhoramento de plantas para o futuro. Contudo, o melhorista de plantas
deve ter sempre em mente que o potencial de solução de problemas pelos
métodos convencionais de melhoramento é ainda muito grande, para a maioria
das culturas. A biotecnologia deve, portanto, ser empregada como instrumento
auxiliar nos programas tradicionais de melhoramento de plantas. O assunto
será tratado mais detalhadamente em capítulo específico.
1.4. DESAFIOS E PERSPECTIVAS PARA O FUTURO
Não há dúvida quanto à necessidade sempre crescente de produção de
alimentos, em razão do aumento da população mundial e do sério problema da
fome em várias regiões do mundo. A área agricultável tem, evidentemente, um
limite físico de expansão e por essa razão o aumento da produtividade das
culturas é a solução mais viável. Várias técnicas agronômicas certamente muito
contribuirão para o maior incremento da produtividade, mas é o melhoramento
genético a única capaz de viabilizar essa meta a um custo reduzido.
Outro aspecto a ser considerado é a necessidade da constante introdução
de novas cultivares nas regiões produtoras, visto que a própria estabilidade da
agricultura é dependente dos materiais melhorados, pois em geral as cultivares
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Melhoramento Genético de Plantas: Princípios e Procedimentos
tornam-se pouco eficientes em prazo relativamente curto, fazendo-se necessária
sua substituição.
O melhorista deve considerar atentamente a interação de genótipos com
ambientes e por essa razão o seu trabalho tenderá a ser desenvolvido no sentido
da regionalização cada vez maior, sobretudo nas avaliações em etapas finais
do processo de seleção dos materiais nos programas de melhoramento.
Pesquisadores dedicados ao melhoramento de plantas certamente terão uma
constante preocupação em avaliar as variedades obtidas em locais que
representem bem a região para a qual o programa se destina.