Introdução ao Melhoramento Genético - ESALQ

Prévia do material em texto

1
LGN 313 - Melhoramento 
Genético
Professor: Antonio Augusto Franco Garcia
Monitores: Francisco José Correia Farias
Frederico de Pina Mata
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
Departamento de Genética - ESALQ/USP
Primeiro semestre - 2004
( a a f g a r c i@esa lq . u sp . b r )
(www. c i a g r i . u sp . b r /~aa f g a r c i )
2
Melhoramento Genético
• Importância e objetivos do melhoramento, Centros de Origem das
plantas cultivadas, Bancos de Germoplasma.
• Base genética dos caracteres qualitativos e quantitativos, componentes
da variação fenotípica, coeficiente de herdabilidade e progresso com seleção.
• Experimentação em Genética e Melhoramento, interação entre
genótipos e ambientes.
• Sistemas reprodutivos e suas relações com o melhoramento.
• Melhoramento de espécies de propagação vegetativa.
• Melhoramento de espécies autógamas.
• Melhoramento de espécies alógamas.
3
1 Importância e Objetivos do 
Melhoramento Genético
1.1 Introdução
Início do Melhoramento Genético: início do desenvolvimento de
cultivares.
Domesticação de plantas e animais: homem deixou as coletas para
praticar agricultura. Ex: arroz, trigo, milho. Seleção contra deiscência e
dormencia de sementes.
Melhoramento (desenvolvimento de cultivares) passou a ser ciência
com a redescoberta das leis da genética, no início do século XX.
Dia 7/03/2004: 51 anos da descoberta da estrutura molecular do DNA.
4
Homem depende das plantas para:
Vestuário, combustível, remédios
Alimentação direta: arroz, feijão, trigo, açúcar, etc.
indireta: carne, queijo, leite, ovos, peixes, etc.
5
1.2 Aumento da População:
Aumento da 
Produtividade
Expansão da
Área Cultivada
Pressão
Via Melhoramento
Genético
Aumento da
 Produção
Via Melhoramento Ambiental:
Fitotecnia, Fitopatologia, Entomologia, etc
6
7
Exemplo 1 (Obtido em 23/02/2004)
8
Exemplo 2 - Expansão da Área Cultivada no Brasil
Cerrados: Cultivares tolerantes à , fotoperíodo, precocidade, doenças e adaptadas à
colheita mecanizada.
Al+++
9
Exemplo 3 
Ataques de vírus, fungos, bactérias, pragas
Uso de pesticidas: Melhoramento Ambiental
Cultivares Resistentes: Melhoramento Genético
10
Exemplo 4 
Óleo de milho, soja, girassol, etc
O melhoramento ambiental não atua, apenas o melhoramento genético.
11
Exemplo 5 
Vírus do mosaico do mamoeiro
12
Vírus do Mosaico do Mamoeiro 
Engenharia Genética resolveu esse problema. Entretanto, precisa de regulamentação para
liberação do plantio de transgênicos.
13
Exemplo 6 
1.3
1.9
2.5
3.1
3.7
4.3
4.9
5.5
6.1
P
r
o
d
u
t
i
v
i
d
a
d
e
 
(
t
/
h
a
)
75 85 95 5 15 25 35 45 55 65 75
1875-1975
Produtividade de milho no E.U.A.
14
Exemplo 7 
15
1.3 Objetivos do Melhoramento Genético
Desenvolver cultivares com maior produtividade, estabilidade de
produção, resistência à pragas e doenças, secas, ventos, geadas, facilidade de
realizar tratos culturais (manejo fitotécnico). Além disso, procura-se também
melhor qualidade nutricional (óleo, proteína, etc) e industrial (resistência e
comprimento da fibra do algodão), visando atender produtores e consumidores.
16
2 Bancos de Germoplasma
Os recursos genéticos são constituídos por espécies de plantas, animais
e microrganismos integrantes da biodiversidade, reconhecidos como a base de
sustentação mais importantes do sistema agropecuário.
O reconhecimento sobre a importância dos recursos genéticos suscitou
a adoção de medidas e de procedimentos para salvaguardar o germoplasma,
base física da hereditariedade, transmitido por meio de células reprodutivas de
uma geração para outra.
Germoplasma: soma total dos materiais hereditários de uma espécie, ou
seja, base física da herança e que é transmitido de uma geração para outra.
Agricultura Atual: Substituição de cultivares locais por cultivares
melhoradas, causando aumento da homogeneidade de genótipos (poucos
cultivares empregados). Como conseqüência, aumento da vulnerabilidade
(susceptibilidade) a novas pragas e doenças.
Solução: Formar Bancos de Germoplasma, onde são guardadas raças,
cultivares antigas, materiais silvestres de diversas espécies vegetais que
poderão ser utilizadas no Melhoramento Genético.
17
Coletas também em Centros de Origem (Centros de diversidade).
Exemplo 8 
Diversidade Genética em Milho
18
Exemplo 9 
EMBRAPA - Recursos Genéticos e Biotecnologia: tem a função de coordenar os bancos de
germoplasma e os recursos genéticos no Brasil.
19
Amendoim, café, palmito - IAC, Campinas - SP
Milho e Sorgo - Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas - MG
Soja e Girassol - Embrapa Soja, Londrina - PR
Algodão e Mamona - Embrapa Campina Grande - PB
Arroz e Feijão - Embrapa Arroz e Feijão, Goiânia - GO
Espécies não cultivadas - Centros de Estudos Botânicos.
Há ainda coleções de trabalhos, mantidas pelos próprios programas de
melhoramento.
2.1 Recursos Genéticos na Embrapa
Os Centros desenvolvem pesquisa, como também atividades rotineiras
de enriquecimento, conservação, caracterização e avaliação de germoplasma,
objetivando o aumento e uso de sua variabilidade genética. Tais atividades são
documentadas através de um sistema próprio de informação. Especial atenção
tem sido dada ao germoplasma que vem do exterior, já que cerca de 80% da
20
produção de alimentos no Brasil é geneticamente dependente de espécies
exóticas.
Há um sistema nacional de curadoria de recursos genéticos, o qual está
ligado com mais de 235 Bancos de Germoplasma, onde mais de 250.000
amostras de plantas, animais e microorganismos são conservadas. Estes bancos
são partes do Sistema Nacional de Pesquisa Agrícola (SNPA), o qual é
coordenado pela EMBRAPA.
Periodicamente: renovação das sementes do material armazenado.
Deve haver eficiente sistema de avaliação e armazenamento de
informações.
2.2 Enriquecimento da Variabilidade
Através da introdução de germoplasma disponível em instituições
nacionais e internacionais: apoio aos programas de melhoramento genético.
21
Pesquisa e serviços de quarentena: prevenção de mais de 100 pestes
exóticas, entre fungos, bactérias, vírus, nematóides e insetos de alto risco para a
agricultura nacional.
EMBRAPA: cerca de 350.000 acessos.
Diversidade biológica do Brasil e países vizinhos: Manihot, Ananas,
Arachis, Hevea, espécies forrageiras (Centrosema, Stylosanthes e paspalum).
(www.cenargen.embrapa.br)
2.3 Problemas na manutenção de coletas
• Espécies anuais com semente;
• Espécies perenes;
• Ocorrência de pragas e doenças;
• Número de sementes ou partes vegetativas que devem ser coletadas
ou mantidas.
22
2.4 Conservação de germoplasma
• ex situ: sementes em câmaras com temperatura de - 20º C
• in vitro: condições variadas exigidas por espécies de clima tropical e
temperado
Como garantia para a produção de alimentos no futuro, cerca de 72.000
amostras de sementes estão sendo preservadas em câmaras frias e 3.000
amostras in vitro de aproximadamente 400 espécies de plantas sócio-
economicamente importantes, estão armazenada na coleção base.
Espécies de plantas de difícil conservação ex situ são mantidas em
conservação in situ, em cinco reservas de recursos genéticos, nas quais
parâmetros genéticos e populacionais são investigados, para garantir uma
apropriada consevação de sua variabilidade.
23
2.5 Germoplasma: avaliação e caracterização
As atividades de caracterização e avaliação do germoplasma conservado
são essenciais paro o seu uso nos programas de melhoramento. Tais ações
começam com a correta identificação de cada espécie, registro do acesso,
caracterização biológica por meio de descritores, e avaliação preliminaragronômica e zootécnica. Uma subseqüente avaliação é feita através de
comparações com cultivares com parâmetros conhecidos. A discriminação da
variabilidade está aumentando com as novas técnicas de marcadores
moleculares.
24
3 Centros de Origem das plantas 
Cultivadas
Locais onde existem maior variabilidade (tipos diferentes) são
chamados centros de origem das espécies, sendo portanto os locais em que as
coletas para os bancos de germoplasma dever ser efetuadas.
Não coincide necessariamente com o local onde a espécie surgiu.
3.1 O Mapa do Grande Tesouro Genético
Este mapa mostra as 20 áreas do mundo - chamados centros de
diversidade - que contém a maior concentração de germoplasma importante
para a agricultura moderna e para produção de alimentos. Embora as evidências
indiquem que algumas destas culturas listadas originaram-se nos respectivos
centros, não se sabe ao certo onde elas foram inicialmente cultivadas.
25
Exemplo 10 
26
Referências Bibliográficas
1- Allard, R.W. (1960) Princípios do Melhoramento Genético das Plantas. Ed. Edgard
Blücher Ltda. Capítulos 1, 2 e 3.
2- Nass,L.L.; Valois,A.C.C.; Melo,I.S.; Valadares-Inglis, M.C. (eds). (2001). Recursos
Genéticos e Melhoramento de Plantas. Fundação MT. Capítulo 2.
Sites
1- Instituto Internacional de Recursos Genéticos de Plantas (www.ipgri.cgiar.org)
2- Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia (www.cenargen.embrapa.br)
3- Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação(http://www.fao.org)
Disciplinas Optativas
LGN 430 - Recursos Genéticos Vegetais
LGN 617 - Ecologia de Populações
	1 Importância e Objetivos do Melhoramento Genético
	1.1 Introdução
	1.2 Aumento da População:
	1.3 Objetivos do Melhoramento Genético
	2 Bancos de Germoplasma
	2.1 Recursos Genéticos na Embrapa
	2.2 Enriquecimento da Variabilidade
	2.3 Problemas na manutenção de coletas
	2.4 Conservação de germoplasma
	2.5 Germoplasma: avaliação e caracterização
	3 Centros de Origem das plantas Cultivadas
	3.1 O Mapa do Grande Tesouro Genético
	Referências Bibliográficas
	Sites
	Disciplinas Optativas