GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS_UNIDADE 1

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<p>Genética e Melhoramento de Plantas</p><p>CONTEÚDO PROGRAMÁTICO</p><p>UNIDADE 1 — MELHORAMENTO DE PLANTAS</p><p>UNIDADE 2 — MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS</p><p>UNIDADE 3 — REGISTRO E PROTEÇÃO DE CULTIVARES</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>O cultivo de plantas faz parte da história da humanidade.</p><p>O comportamento de seleção das plantas com melhor desempenho produtivo é antigo, mas os melhores resultados só foram obtidos nos últimos séculos, com o desenvolvimento e a utilização de técnicas de melhoramento de plantas.</p><p>UNIDADE 1 — MELHORAMENTO DE PLANTAS</p><p>TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO AO MELHORAMENTO DE PLANTAS</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>O melhoramento de plantas trouxe contribuições inimagináveis para as populações de diversos países, a exemplo do Brasil, líder de diversos setores da produção agroindustrial.</p><p>Em muitos casos, inclusive, a sustentação do agronegócio só pode ser mantida graças aos avanços promovidos pelo melhoramento de plantas, em particular o melhoramento genético de plantas.</p><p>Os novos cultivares oriundos desses melhoramentos possibilitaram não somente um incremento em sua produtividade, mas também maior resistência às pragas e aos patógenos.</p><p>UNIDADE 1 — MELHORAMENTO DE PLANTAS</p><p>TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO AO MELHORAMENTO DE PLANTAS</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>O melhoramento genético é o processo de seleção e de modificação do material genético de organismos vivos, de modo a potencializar a sua produtividade (ALLARD, 1971; ROCHA et al., 2003; PEIXOTO; VILELA, 2018; SILVA, 2019).</p><p>Duas importantes características são importantes para a realização de técnicas de melhoramento genético:</p><p>Variabilidade de genes na população.</p><p>II) Herdabilidade de características desejadas (ou seja, as características genéticas devem ser transferidas ao longo das gerações).</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>O melhoramento genético de plantas da Era Moderna foi influenciado por figuras consagradas da ciência, como Charles Darwin e Gregor Mendel.</p><p>Darwin criou a teoria da seleção natural das espécies, que postula que a evolução e a adaptação de organismos ocorrem gradualmente ao longo do tempo e a partir de pequenas modificações que são passadas através dos genes ao longo das gerações.</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>No entanto, Mendel demonstrou, a partir de cruzamentos entre indivíduos, que as características genéticas das espécies são determinadas por um par de fatores e que estes se segregam ao longo das gerações (i.e., esses fatores parentais se combinam de modo independente nas gerações de descendentes).</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>Considerado o pai da genética, Mendel deu origem a muitos dos conhecimentos da genética moderna a partir de seus trabalhos experimentais.</p><p>Realizava cruzamentos ordenados entre ervilhas para verificar a expressão de características genéticas e sua transmissão ao longo das gerações.</p><p>Suas primeiras observações foram feitas com ervilhas, em que ele levou em consideração a expressão de características relacionadas com a cor das flores e a forma das sementes.</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>Mendel concluiu, então, que as características que apareciam em maior frequência eram expressas a partir de genes dominantes, os quais podem se manifestar a partir de alelos homozigóticos ou heterozigóticos. Já as características que apareciam com menor frequência eram expressas a partir de genes recessivos, os quais apresentavam alelos homozigóticos.</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>Na busca por uniformidade entre os cultivares, técnicas como a de autofecundação de indivíduos começaram a ser utilizadas. A autofecundação, em particular, partia do pressuposto de que os indivíduos progenitores é que determinariam os critérios de seleção dos melhores genes, e não as sementes de indivíduos diferentes (MACHADO, 2014).</p><p>Essa teoria ficou conhecida como teoria de linhagens puras. O resultado desse tipo de técnica é que os híbridos formados a partir de cruzamentos apresentam produtividades muito superiores às de seus parentais e suas variedades de origem (MACHADO, 2014).</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>Milho Híbrido</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS: HISTÓRICO E DEFINIÇÕES IMPORTANTES</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>A genética e o melhoramento de plantas são duas ciências a serviço do homem e que têm destaque em um dos seus principais campos de atividades: a produção de alimentos agrícolas (PEIXOTO; VILELA, 2018).</p><p>Três grandes fatores são considerados críticos quando o assunto é a produção de alimentos no mundo.</p><p>O primeiro deles está relacionado ao estresse que as condições ambientais causam nas plantas.</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>Estima-se que as mudanças climáticas em decorrência do aquecimento global sejam intensificadas, causando a perda de muitos cultivares e, principalmente, o aumento da fome da população (MACHADO, 2014).</p><p>Um exemplo de estresse ambiental que pode agravar esses problemas é a seca, que pode comprometer diversas funções fisiológicas importantes para a manutenção das populações de uma determinada espécie.</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>No entanto, a genética de plantas apresenta soluções para contornar esse problema.</p><p>Por exemplo, cientistas realizam a seleção de genótipos de plantas tolerantes à seca e os transferem para plantas filogeneticamente distantes e que não possuem essas características, mas que, a partir dessa técnica, passam a suportar essas condições adversas.</p><p>A soja, por exemplo, é cultivada em diversas regiões do Brasil, e os cultivares geneticamente melhorados possuem diferentes graus de tolerância à seca.</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>O segundo fator que ameaça a produção de alimentos é a ocorrência de doenças nas plantas.</p><p>Doenças e pragas são associadas a perdas de produtividade em várias culturas de alimentos, a exemplo do feijão no Brasil (COSTA, 2008).</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>Entre as principais técnicas oportunizadas pelo melhoramento genético está a resistência genética aos patógenos, os quais, assim como qualquer organismo vivo, apresentam variabilidade genética.</p><p>Sendo assim, os principais campos de pesquisa nessa área envolvem a busca pela herança de resistência, a transgenia e a disponibilidade de marcadores moleculares associados aos alelos de resistência (COSTA, 2008).</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS COMO SOLUÇÃO PARA A DEMANDA DE ALIMENTOS NO MUNDO</p><p>O estabelecimento de uma agricultura sustentável preocupada com a preservação ambiental é o terceiro fator tangível no melhoramento genético de plantas.</p><p>Produzir de forma a garantir a segurança familiar sem acentuar as mudanças climáticas e os declínios das reservas energéticas não renováveis é possível graças à utilização de técnicas biotecnológicas (CARRER; BARBOSA; RAMIRO, 2010).</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO COMO CIÊNCIA MULTIDISCIPLINAR</p><p>O melhoramento genético de plantas traz inúmeros benefícios à humanidade, visto que a tecnologia empregada exige pouco investimento quando comparada a sua capacidade de retorno econômico.</p><p>Além disso, esse tipo de técnica não produz potenciais poluentes e geralmente traz ótimos benefícios aos produtores com menores riscos e custos de produção (ARAÚJO, 2008).</p><p>Essas características impulsionaram o desenvolvimento de várias</p><p>técnicas de melhoramento e, com isso, a criação de uma nova área para a ciência: a biotecnologia. Essa ciência envolve as seguintes tecnologias:</p><p>O MELHORAMENTO GENÉTICO COMO CIÊNCIA MULTIDISCIPLINAR</p><p>Biologia molecular: identifica, isola e caracteriza genes de interesse.</p><p>Engenharia genética: possibilita o processo de clivo, ou seja, fragmentar por meio de enzimas de restrição as sequências de nucleotídeos específicas nas moléculas de DNA de uma determinada espécie e que se associam a fragmentos de DNA de outra espécie que foram clivados pelos mesmos tipos de enzimas.</p><p>Uma técnica advinda da biotecnologia que tem sido muito utilizada no melhoramento de plantas é a cultura de tecidos (AMARAL; SILVA, 2003).</p><p>Na cultura de tecidos, os fragmentos vegetais (chamados de explantes) são isolados do organismo e cultivados assepticamente sob condições adequadas. Esses fragmentos podem ser células, tecidos, órgãos, embriões ou plântulas.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>A reprodução, base da formação de novos indivíduos e da manutenção da espécie, apresenta-se, nesse reino, sobre duas principais formas: sexuada e assexuada.</p><p>Independentemente do tipo de reprodução, as plantas não apresentam mobilidade, mas desenvolveram mecanismos fantásticos para manter a sua reprodução, o que inclui a utilização de vetores bióticos e abióticos para promover a sua reprodução sexuada.</p><p>TÓPICO 2: SISTEMAS REPRODUTIVOS DE PLANTAS CULTIVADAS</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>TÓPICO 2: SISTEMAS REPRODUTIVOS DE PLANTAS CULTIVADAS</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>As angiospermas (plantas superiores que apresentam sementes no interior de frutos) apresentam uma variedade de estruturas reprodutivas (Figura 3), as quais estão contidas no interior de suas flores (na maioria das espécies).</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>As angiospermas também apresentam três etapas distintas de reprodução sexuada.</p><p>As três etapas do processo de reprodução sexuada são: polinização, germinação do grão de pólen e fertilização.</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>Polinização</p><p>A polinização é a etapa da reprodução sexuada em que ocorre a deposição dos grãos de pólen (os quais foram produzidos na antera) sobre o estigma, ocorrendo de forma direta (permitindo a autofecundação) ou cruzada (favorecendo a fecundação entre indivíduos distintos).</p><p>Em termos evolutivos, a autofecundação pode ser vantajosa? Sim ou não?</p><p>Não é vantajosa para a evolução da espécie, já que não propicia o aumento da variabilidade genética.</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>b) Germinação do grão de pólen</p><p>Se a polinização for bem-sucedida, o grão de pólen germinará se o estigma for receptivo. Se isso acontecer, o tubo polínico será produzido. Quando o pólen alcançar o óvulo, os dois núcleos germinativos serão depositados no saco embrionário, o que promoverá a dupla fecundação (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007).</p><p>A REPRODUÇÃO SEXUADA E SUA CONTRIBUIÇÃO PARA A COMPOSIÇÃO GENÉTICA DE PLANTAS</p><p>c) Fecundação (ou fertilização)</p><p>A terceira e última etapa da reprodução sexuada envolve os óvulos fecundados. A partir destes, são desenvolvidas as sementes, que são os produtos finais da reprodução sexuada e que formarão as novas plantas (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007).</p><p>MECANISMOS DE REPRODUÇÃO ASSEXUADA E TÉCNICAS DE PROPAGAÇÃO VEGETATIVA</p><p>A reprodução assexuada, ou seja, realizada sem a dependência de outro indivíduo coespecífico, é realizada em plantas principalmente por propagação vegetativa (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007).</p><p>Em termos gerais, a reprodução assexuada diminui as taxas de variabilidade genética nas gerações, ou seja, a composição genética da prole é pouco divergente, formando as chamadas “linhagens puras” (clones).</p><p>Se uma planta apresenta uma característica de interesse (por exemplo, um gene com alta produtividade ou que promova a uniformidade nos frutos), então, é interessante que este passe para as futuras gerações sem sofrer grandes modificações (RAMALHO et al., 2012).</p><p>MECANISMOS DE REPRODUÇÃO ASSEXUADA E TÉCNICAS DE PROPAGAÇÃO VEGETATIVA</p><p>Na reprodução assexuada, a nova planta forma-se geralmente a partir de uma parte multicelular, que é separada do corpo de outra planta (a “planta-mãe”).</p><p>Isso ocorre graças à capacidade que praticamente todas as células vivas das plantas têm para regenerar-se (embora alguns tecidos tenham maior facilidade de se regenerar do que outros). Essa capacidade depende de dois fatores:</p><p>Totipotência celular: características conferidas às células das plantas por possuírem em seu núcleo a informação genética necessária para reproduzir o indivíduo inteiro.</p><p>Desdiferenciação: capacidade de uma célula de retornar à condição meristêmica (basal) e desenvolver um novo ponto de crescimento.</p><p>HIDROPERIODISMO, TERMOPERIODISMO E FOTOPERIODISMO E SUA INFLUÊNCIA RELATIVA NA REPRODUÇÃO SEXUADA DAS PLANTAS</p><p>Um dos principais fatores ambientais associados à reprodução sexuada de plantas é o hidroperíodo.</p><p>HIDROPERIODISMO, TERMOPERIODISMO E FOTOPERIODISMO E SUA INFLUÊNCIA RELATIVA NA REPRODUÇÃO SEXUADA DAS PLANTAS</p><p>A temperatura também pode agir como um modulador da floração em plantas, fenômeno conhecido como termoperiodismo (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007; PES; ARENHARDT, 2015).</p><p>Em plantas como orquídeas e tomateiros, a alternância entre temperaturas mais altas e mais baixas ao longo do dia pode induzir o aparecimento de flores, desde que essas variações de temperatura não ultrapassem a marca de 5 ºC e que o período de maior temperatura seja o diurno (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007).</p><p>HIDROPERIODISMO, TERMOPERIODISMO E FOTOPERIODISMO E SUA INFLUÊNCIA RELATIVA NA REPRODUÇÃO SEXUADA DAS PLANTAS</p><p>Um terceiro fator ambiental de extrema importância e de relação direta com a reprodução sexuada de plantas é o fotoperiodismo (MOREIRA; VIEIRA; ZAIDAN, 1999; TRICÂNICO, 1949), determinado como o comprimento do período luminoso e sua variação ao longo do planeta em função da latitude e da época do ano.</p><p>Uma das principais características observadas na planta em relação ao seu fotoperiodismo é a necessidade que ela tem de sincronizar o seu ciclo de vida e/ou estágio de desenvolvimento em relação às estações do ano (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007).</p><p>HIDROPERIODISMO, TERMOPERIODISMO E FOTOPERIODISMO E SUA INFLUÊNCIA RELATIVA NA REPRODUÇÃO SEXUADA DAS PLANTAS</p><p>As respostas fotoperiódicas variam entre as espécies de plantas, formando três principais categorias (LACERDA; ENÉAS FILHO; PINHEIRO, 2007):</p><p>Plantas de dias curtos</p><p>2. Plantas de dias longos</p><p>3. Plantas neutras</p><p>image2.jpg</p><p>image3.jpeg</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.jpeg</p><p>image6.jpeg</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.jpeg</p><p>image10.jpeg</p><p>image11.jpg</p><p>image12.jpeg</p><p>image13.jpeg</p><p>image14.jpg</p><p>image15.jpeg</p><p>image16.png</p><p>image17.png</p><p>image18.jpeg</p><p>image19.jpeg</p><p>image20.png</p><p>image21.png</p><p>image22.jpeg</p><p>image23.png</p><p>image24.jpeg</p><p>image25.jpeg</p><p>image26.jpg</p><p>image27.jpg</p><p>image28.jpeg</p><p>image29.jpg</p><p>image30.gif</p>