RECURSOS GENÉTICOS VEGETAIS

Prévia do material em texto

RECURSOS GENÉTICOS VEGETAIS
Prof.ª Marta Bruno Loureiro
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA
INSTITUTO CE CIÊNCIAS DA SAÚDE – ICS
DEPARTAMENTO DE BIOFUNÇÃO
DISCIPLINA: BIOTECNOLOGIA VEGETAL
A humanidade sempre dependeu dos recursos naturais
para sua sobrevivência
Bióticos ou abióticos
História da 
humanidade
Uso dos recursos 
sofreu 
transformações
De caça e coleta
Domesticação de animais e 
plantas 
Seleção de variedades 
Interessantes
Variedades ou espécies interessantes? 
Aquelas que possuem características desejáveis
para o uso do homem. 
Espécie vegetal - produz mais frutos, ou que resiste
melhor às condições adversas do ambiente.
 Raça de uma espécie animal que produz mais
carne ou leite.
No decorrer da história, os recursos biológicos 
passaram a ser considerados mercadorias e objetos de 
troca e comércio. 
Atualmente 
Parte importante do comércio 
mundial está baseada nos 
recursos naturais
Madeira, papel, celulose, 
produtos da atividade 
agropecuária, da atividade 
extrativista
Estima-se que haja no território brasileiro cerca de 
20% do número total de espécies do planeta.
Várias das espécies 
importantes para a 
economia mundial são 
originárias do Brasil.
Madeireiras, 
medicinais e frutíferas, 
entre outras.
BIODIVERSIDADE NO BRASIL
Carnaúba
Seringueira
BIODIVERSIDADE
Variabilidade de organismos vivos de todas as origens.
Compreende os ecossistemas terrestres, marinhos e 
outros ecossistemas aquáticos e os complexos 
ecológicos de que fazem parte. 
 Diversidade genética, específica, ecossistêmica.
IMPORTÂNCIA
SERVIÇOS AMBIENTAIS
BASE DA ALIMENTAÇÃO
MATÉRIA PRIMA
VALOR CULTURAL
•CDB, 1992 / Brasil/ Decreto Legislativo nº 2, de 8.11.1994
A utilização dos componentes da biodiversidade 
(originária de vários países) responsável por (+ ou -) 
45% do PIB brasileiro.
Negócios:
Agrícola (40%)
Florestal (4%)
Turístico (2,7%) 
Pesqueiro (1%)
UTILIZAÇÃO DA BIODIVERSIDADE
RECURSOS BIOLÓGICOS
Recursos genéticos, organismos, partes destes, ou qualquer outro
componente biótico de ecossistemas, de real ou potencial utilidade ou
valor para a humanidade.
RECURSOS GENÉTICOS
Fração da biodiversidade que tem previsão de uso atual ou
potencial.
MATERIAL GENÉTICO
Todo o material de origem vegetal, animal, microbiana ou outra, 
que contenha “unidades funcionais da hereditariedade”
CONCEITOS GERAIS
RECURSOS BIOLÓGICOS
RECURSOS
GENÉTICOS
BIODIVERSIDADE
RECURSOS GENÉTICOS VEGETAIS
Conjunto de materiais vegetativos ou reprodutivos de 
uma espécie, população ou variedade com finalidade de 
pesquisa e melhoramento genético para uso atual ou 
futuro.
Os Recursos Genéticos devem 
representar a variabilidade genética de 
determinada espécie ou 
variedade e ter capacidade de 
reprodução.
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção
Coleta e/ou introdução 
Multiplicação
Preservação/conservação
Avaliação/caracterização
Uso
1) BIOPROSPECÇÃO
Método ou forma de localizar, avaliar e explorar 
sistemática e legalmente a diversidade de vida 
existente em determinado local.
PRINCIPAL OBJETIVO
Busca de recursos genéticos e bioquímicos para fins 
comerciais. 
BIOPROSPECÇÃO
PRINCÍPIOS
Prevenção  se houver dúvida quanto a possíveis
danos que podem ser causados a biodiversidade, não
deve iniciar-se ou prosseguir com a exploração do
recurso.
Preservação para que não se esgote o recurso
Equidade Distributiva  os benefícios devem ser
partilhados a todos os que participam da exploração do
recurso.
Ex: País, pessoa física
PRINCÍPIOS
Publicidade  os atos desta atividade devem ter total
transparência e caráter público (a biodiversidade de um
país é bem de uso comum do povo).
Controle público e privado  o processo deve ser
controlado pelos órgãos de fiscalização assim como
pelas entidades particulares.
Compensação  a comunidade ou a pessoa fornecedora
da matéria prima ou do conhecimento (Ex. os pajés)
devem receber compensações em dinheiro ou em bens.
BIOPROSPECÇÃO
1. Inventário da biodiversidade base de dados concreta.
OBJETIVO: conhecimento da diversidade a fim de fornecer subsídios
para se conhecer seu potencial.
2. Fomento a conscientização da importância da biodiversidade 
Garantir a sobrevivência dos ecossistemas e das próprias espécies
em geral.
AÇÕES
BIOPROSPECÇÃO
Programas
AÇÕES
BIOPROSPECÇÃO
3. Adequação da bioprospecção a legislação  preservação,
exploração econômica dos bens naturais, utilização, sigilo, patente.
4. Fomentar a investigação científica  Desenvolvimento de novas
tecnologias, novos compostos, dar condições de aprendizado e
aperfeiçoamento ao cientista/pesquisador.
5. Incentivar o desenvolvimento das relações formais e informais 
Entre a comunidade científica, as ONGs, as comunidades tradicionais
(grupos indígenas, quilombolas) e a coletividade em geral
VANTAGENS OU BENEFÍCIOS
Propicia conhecimento da biodiversidade e seu potencial de uso
Descoberta de substâncias importantes para o homem
Favorece o crescimento econômico
Gera de empregos
Fundos para a conservação (Geração de impostos)
Melhora o nível científico de determinado país – fomento a
pesquisa
Favorece utilização correta dos recursos naturais
BIOPROSPECÇÃO
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção 
Coleta e/ou introdução 
Multiplicação, 
Preservação/conservação,
Avaliação/caracterização
Uso
2) COLETA DE GERMOPLASMA
Objetivos:
(1) Preservar ex situ segmentos da variabilidade útil (em paralelo à 
conservação in situ.
(2) Buscar materiais necessários para programas de melhoramento
(coletas com esta finalidade não são necessariamente restritas ao
país ou região de origem)
(3) Ampliar e completar a representatividade da diversidade genética
disponível de espécies autóctones com uso potencial (direto ou
através de pré-melhoramento) insuficientemente representadas em
bancos ativos de germoplasma.
ESPÉCIE AUTÓCTONE
(nativo ou indígena) 
Espécie originária do 
próprio território onde 
habita.
Mais adaptadas às 
condições edafo-climáticas 
do território.
Mais resistentes a pragas, 
doenças e a períodos longos 
de estio e chuvas intensas, 
em comparação com as 
espécies introduzidas 
Striphnodendron adstringens
“barbatimão”
Cerrado.
Cicatrizante, bactericida e 
fungicida, abortivo.
(taninos, saponinas)
Fitoscar (medicamento cicatrizante)
Aprovado pela Anvisa
Onde realizar a coleta?
•Centros de origem e/ou dispersão da espécie alvo
•Locais de maior diversidade (dentro de espécies). 
Espécies Agrícolas
Contribuiu para o 
conhecimento de centros 
de origem e expansão. 
Diversas expedições Nikolai Ivanovich Vavilov 
Biólogo russo (Sistemata)
1887-1943
PINHÃO MANSO
Jatropha curcas L
Distribuição:
Américas, África e parte da Ásia.
Cultivo:
Largamente cultivado no México,
Nicarágua, Tailândia e algumas
regiões da Índia
Centros de Origem:
Provavelmente Américas do Sul e
Central
Detalhe do indivíduo 
adulto em frutificação
Locais de maior diversidade entre 
espécies
Como pode ser realizada a utilização dos recursos 
genéticos no melhoramento?
1. Escolha e domesticação de novas espécies para
incorporação à matriz agrícola.
2. Incorporação de modificações genéticas pela
introgressão de genes (via reprodutiva).
3. Incorporação de modificações genéticas (transgenia).
24
 Grande diversidade morfológica e variabilidade
genética(BELTRÃO e OLIVEIRA, 2011)
 Origem: Ásia e/ou Africa
Mamona (Ricinus communis L.)
Incorporação de 
modificações 
genéticas pela 
introgressão de 
genes
(via reprodutiva).
2) INTRODUÇÃO DE GERMOPLASMA
Permite a obtenção de variedades mais produtivas, 
resistentes à pragas e adaptadas a diferentes 
condições edafoclimáticas.
Pode mudar a condição econômica de 
determinado país.
Passa de importador a exportador
Aspectos positivos
CAFÉ (Coffea arabica L.)
Cultura originária da Etiópia (Continente Africano) 
Efeito estimulante
No século XVI o café era utilizado no oriente. 
Foi torrado pela primeira vez na Pérsia.
Brasil
1727: (a cultura já tinha grande valor 
comercial)

Sargento-mor Francisco de Melo 
Palheta 
Foi em missão a Guiana Francesa
(pedido do governador do Estado do Grão-
Pará), para conseguir mudas de café.
Primeiros Plantios
Região Norte
Expansão para outras regiões
1860: Brasil passou a líder na 
exportação mundial de café 
* Café é o 3º produto mais 
exportado (soja, carne de 
frango)
Centro de origem Região leste da China
Domesticação  por volta do século XI a.C. 
SOJA
Glicine max (L.) Merr.
Brasil
1882: registro da introdução na 
Bahia por Gustavo Dutra. 
Desenvolvimento de novos cultivares 
adaptados às diferentes regiões 
agroclimáticas
Brasil tornou-se o segundo maior 
produtor mundial de soja
* 1º Produto de exportação
Produtos
Proteinas e Lipídeos
Farinha e óleo
2) INTRODUÇÃO DE GERMOPLASMA
Aspectos Negativos
 Introdução de pragas e patógenos
Sigatoka negra 
Bananeira
Venezuela/ Colômbia 
Ferrugem
Cafeeiro
Mosca-negra
citros 
Caribe 
Ferrugem asiática 
Soja 
Paraguai
Introdução de espécies exóticas nos ecossistemas 
naturais – podem tornar-se invasoras
Gramíneas Forrageiras – Espécies invasoras
Capim-gordura
Mellinis minutiflora
África
Capim Brachiaria
África
INTRODUÇÃO DE GERMOPLASMA
Aspectos Negativos
Ameaça a diversidade natural 
do cerrado no Parque Nacional 
da Chapada dos Veadeiros.
Quarentena 
latim "quarantum" 
Período onde as plantas 
permanecem em observação 
fitossanitária, o qual pode 
variar segundo o ciclo de 
vida da planta e/ou da praga 
quarentenária. 
Histórico
Período de observações de 40 dias
Peste bubônica, cólera e febre amarela -
ocorria a detenção de navios oriundos de 
países com epidemias
Liberação
•Posterior ao período no qual 
nenhuma praga tenha sido detectada 
•Após ter sido limpo 
fitossanitariamente (muitas pragas 
ainda não detectadas no Brasil) 
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção, 
Coleta e/ou introdução, 
Multiplicação, 
Preservação/conservação,
Avaliação/caracterização
Uso
3) MULTIPLICAÇÃO
Reprodução de um acesso para atender à demanda.
Pode ser realizada para:
1 - Intercâmbio
através da seleção de uma amostra do acesso que é germinada (ou
repicada) sob condições ambientais controladas.
OBS: O tamanho da amostra a ser multiplicada vai variar e depender
dos objetivos da demanda (ex.: caracterização ou avaliação de uma
coleção, para experimento científico ,etc.).
2 - Acessos incorporados à coleção base
A multiplicação é feita quando o número de sementes está reduzido.
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção, 
Coleta e/ou introdução, 
Multiplicação, 
Preservação/conservação,
Avaliação/caracterização
Uso
A curto e médio prazo: 
Bancos ativos de germoplasma (BAGs) 
4) PRESERVAÇÃO/CONSERVAÇÃO
A longo prazo:
 Conservação in situ - na natureza
 Conservação sob cultivo (“on farm”)
 Coleção de base por sementes (ex situ)
 Coleção de base in vitro – (ex situ)
 Banco de cultivares
Banco de 
base
BANCOS DE BASE
(Ex situ) 
(Longe do local de trabalho, 
longos períodos)
Câmara fria (1 a 20ºC)
In vitro (meio de cultura)
Criopreservação (-196ºC)
BANCOS ATIVOS
(Ex situ) 
(Próximos do pesquisador, 
curtos e médios períodos )
Intercâmbio de 
germoplasma
Plantios frequentes para 
caracterização
TIPOS DE BANCO DE GERMOPLASMA
PRESERVAÇÃO/CONSERVAÇÃO
LONGO PRAZO
CURTO E MÉDIO PRAZO
Banco Ativo de CAFÉ (BAG)
Reservatório de 
variabilidade genética 
natural, potencial. 
Indispensável para os 
programas de 
melhoramento das 
espécies cultivadas. 
Coleção de recursos genéticos do gênero Coffea
(coletados em instituições públicas, empresas privadas e em 
lavouras particulares nos Estados de Minas Gerais, São Paulo, 
Paraná e Espírito Santo)
Conservação in situ x Conservação ex situ
CONSERVAÇÃO EX SITU
Manutenção e proteção 
dos componentes da 
diversidade biológica e sua 
variabilidade genética fora 
de sua área de ocorrência 
original 
(CDB, 1992)
CONSERVAÇÃO IN SITU
A conservação de ecossistemas, 
habitats naturais e a manutenção 
e recuperação de populações 
viáveis de espécies em seu meio 
natural ou no caso de espécies 
domesticadas e cultivadas no 
meio em que desenvolveram 
suas propriedades distintas.
(CDB, 1992)
CONSERVAÇÃO “ON FARM”
Manejo sustentável da diversidade genética de variedades 
agrícolas tradicionais, localmente desenvolvidas, associadas 
as formas e parentes selvagens e desenvolvidas por 
agricultores dentro de um sistema de cultivo agrícola, hortícula
ou agroflorestal tradicional.
Maxted et al. (1997)
Coleção base de sementes - Câmara fria
BANCOS BASE
Criopreservação (Nitrogênio líquido/ -196ºC)
BANCOS BASE
Coleção base de sementes - Câmara fria
Cultivo In vitro (meio de cultura)
BANCOS BASE
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção, 
Coleta e/ou introdução, 
Multiplicação, 
Preservação/conservação,
Avaliação/caracterização
Uso
AVALIAÇÃO/CARACTERIZAÇÃO
Curadorias
Sistemas Nacionais de Curadoria de Germoplasma
Coordenam e monitoram atividades com recursos genéticos 
para a pesquisa e criam a conscientização nacional sobre a 
importância do enriquecimento e disponibilização da 
variabilidade e de sua conservação integral para o futuro.
Aspectos:
Taxonômicos, Morfológicos, Geográficos,
Reprodutivos, Genéticos, Fitopatológicos
Etapas do processo de caracterização e avaliação:
1. Correta identificação botânica
O nome científico de uma espécie é a chave para toda a
literatura disponível a seu respeito
2- Elaboração do cadastro de acessos disponíveis por 
espécie
Etapa baseada no preenchimento dos chamados
descritores de Passaporte de dados.
* Identificação de duplicações entre os acessos
reunidos (muitas vezes reincidentemente introduzidos
no país)
Deve ser apoiada pelo processamento 
eletrônico de dados
Etapas do processo de 
caracterização e avaliação:
3 - Caracterização 
Observação e anotação de caracteres de alta herdabilidade,
facilmente visíveis ou mensuráveis e que se expressam
coerentemente em todos os ambientes.
Aspectos morfológicos e fenológicos - observados de forma
sistemática nos diferentes acessos, através do confronto
com listas de características descritivas ou "descritores".
Etapas do processo de 
caracterização e avaliação:
4 - Avaliação aprofundada ou complementar 
•Metodologia extremamente variável
•Número de acessos obrigatoriamente reduzido
•Repetições necessárias (incluindo multilocacionais e 
plurianuais)
Ex:
Resistência ao frio
Aspectos que mais exigem testes multilocacionais:
(1) Resistência a doenças e pragas
(2) Reações a estresses abióticos
(3) Fatores ligados à produtividade e rendimentoAspectos de 
Considerável
interesse 
dos melhoristas
Etapas do processo de 
caracterização e avaliação:
Novos métodos científicos utilizados nas atividades de 
caracterização:
Caracterização citogenética
Etapas do processo de 
caracterização e avaliação:
Marcadores bioquímicos e moleculares
•Composição de proteínas, carboidratos, ácidos graxos
•Eletroforese de proteínas, principalmente enzimas
•Marcadores de DNA: RAPD, RFLP, AFLP, SSR ...
ETAPAS DO ESTUDO EM RECURSOS GENÉTICOS 
VEGETAIS
Bioprospecção, 
Coleta e/ou introdução, 
Multiplicação, 
Preservação/conservação,
Avaliação/caracterização
Uso
USO/ UTILIZAÇÃO
Finalidade:
Agronômica, Fisiológica, Fitoquímica, Nutricional
Conceito
Uso da variabilidade genética presente em uma coleção de 
germoplasma de uma determinada cultura. 
Pode ser tanto o germoplasma domesticado quanto àquele não-
domesticado e abrange o material conservado sob qualquer 
condição ex situ.