Introdução_aula_1_M3

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Introdução ao Melhoramento Vegetal
Universidade Federal de Pelotas
Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel
Departamento de Fitotecnia
Melhoramento de Plantas
Camila Pegoraro
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A disciplina
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UFPEL - FAEM - DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA (DFT)
DISCIPLINA DE MELHORAMENTO VEGETAL Cód. 0210028
SEMESTRE II - 2017
PROFESSORES: Antonio Costa de Oliveira (responsável), Camila Pegoraro e Luciano Carlos da Maia.
e-mail prof. responsável
acostol@gmail.com
e-mail profa. Camila
pegorarocamilanp@gmail.com
e-mail prof. Luciano 
lucianoc.maia@gmail.com
Sexta-feira: sala 606 - Fitotecnia
mailto:acostol@gmail.com
mailto:pegorarocamilanp@gmail.com
mailto:lucianoc.maia@gmail.com
A disciplina
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Monitor:
Giordano Gelain Conte
(54) 981199464
gioogc@gmail.com
Dúvidas:
Segunda-feira à Sexta-feira das 08:00 às 18:00
3 avaliações escritas:
Só poderá fazer a prova em outro horário quem apresentar atestado médico. 
Agendar horário – monitoria na Biblioteca
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A disciplina
Bibliografia
• ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético de plantas. 1971, 381 p.
• BORÉM, A., MIRANDA, G.V. Melhoramento de plantas. 6ª edição. 2013, 523p. (aulas prof.ªCamila).
• BUENO, L.C.S., MENDES, A.N.G., CARVALHO, S.P. Melhoramento Genético de Plantas - princípios
e procedimentos, 2ª edição. 2013, 313p.
• CARVALHO, F.I.F. et al. Condução de populações no melhoramento genético de plantas. 2ª edição,
2003, 203p.
• RAMALHO, M.; SANTOS, J.B.; PINTO, C.B. Genética na Agropecuária, 5ª edição, 2012, 359 p.
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A disciplina
Havendo mudanças no calendário
acadêmico o cronograma poderá ser
alterado.
Agricultura – cultivo de campos – conjunto de técnicas utilizadas
para cultivar plantas com o objetivo de obter alimentos, bebidas, fibras,
energia, matéria-prima para construções, medicamentos...
Relação planta – ambiente.
Introdução
Agronomia – ciência multidisciplinar que desenvolve e sistematiza conhecimentos para aplicar
na agricultura.
Melhoramento de Plantas – é a arte e a ciência de mudar a estrutura
genética das plantas para o beneficio da humanidade (Sleper & Poehlmann, 1995).
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Introdução
AGRONOMIA
Melhoramento do ambiente – a maioria das áreas da agronomia - fitossanidade, solos,
engenharia rural, tecnologias pós-colheita, fitotecnia – visam melhorar o ambiente de cultivo e
conservação.
Melhoramento vegetal – se diferencia das demais áreas da agronomia pois visa melhorar as
plantas e não o ambiente.
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Introdução
Muito provavelmente, o primeiro componente da justiça social é a alimentação adequada para
toda a humanidade.
Norman Borlaug, 1970.
Principal objetivo do melhoramento de plantas é o desenvolvimento de genótipos com maior
produtividade visando alimentar uma população em constante crescimento.
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Introdução
Ciência multidisciplinar.
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Genética
Bioinformática
Biologia Molecular
Estatística
Bioquímica
Fisiologia Vegetal
Melhoramento de plantas, mesmo que de forma empírica surgiu com a agricultura.
Origem da Agricultura (~10.000 anos)
Povos nômades – caça, pesca e coleta de frutos, raízes e sementes (paleolítico).
Povos sedentários – agricultura, domesticação de plantas e animais (neolítico).
Histórico do melhoramento de plantas
Sementes oriundas de plantas superiores davam origem a plantas superiores.
Fome
Segurança
Maturidade intelectual 10
Ao longo da evolução da agricultura os homens verificaram que as melhores plantas provinham
de sementes sadias, colhidas de plantas vigorosas.
Seleção empírica quanto ao tamanho, palatabilidade, número de flores, sementes ou frutos,
menor quantidade de espinhos e substâncias tóxicas, e com maior retenção das sementes.
O agricultor primitivo atuou como melhorista incipiente, praticando seleção massal antes da
invenção da escrita.
Essa seleção possibilitou a domesticação das espécies agrícolas, convertendo plantas
silvestres em espécies cultivadas.
Histórico do melhoramento de plantas
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Histórico do melhoramento de plantas
Seleção - Síndrome da domesticação
plantas robustas
gigantismo dos órgãos (frutos e sementes)
perda dos mecanismos de dispersão natural
florescimento uniforme
precocidade
perda de dormência de sementes
mudança de hábito rasteiro para arbustivo
aumento da produção de sementes
perda de estrutura de defesa
redução de substâncias 
alterações de cor, sabor e odor
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Histórico do melhoramento de plantas
Até o ano de 1700 era praticado somente seleção de plantas.
Após esse período, com a descoberta dos sistemas reprodutivos das plantas, o homem passou 
a realizar cruzamentos, seguidos de seleção – maior ganho genético.
Cruzamentos direcionados seguidos de seleção – base do melhoramento de plantas clássico.
Como é feito um cruzamento de plantas?
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 Tudo que é consumido é diretamente ou indiretamente derivado das plantas.
 Plantas são as maiores fontes de:
Alimentos
Vestuário: algodão, sisal, linho
Combustível: cana-de-açúcar, mamona, dendê
Medicamentos: princípio ativo
Materiais de construção: madeira
Adaptar as plantas de acordo com as necessidades do homem.
Importância do melhoramento de plantas
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Thomas Malthus (1766-1834) – “as populações humanas, a menos que
limitadas pelas guerras ou catástrofes, aumentarão até que a fome se torne
fator limitante, uma vez que a população aumenta numa proporção
geométrica enquanto que a produção de alimentos aumenta numa proporção
aritmética”
Esta previsão não se concretizou, pois embora a população tenha
crescido de forma geométrica, houve o desenvolvimento de cultivares com
maior produtividade e mais adaptadas a condições adversas. Além disso,
foram desenvolvidas técnicas para melhorar o ambiente de cultivo.
Importância do melhoramento de plantas
PRODUÇÃO DE ALIMENTOS vs CRESCIMENTO POPULACIONAL
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Os Malthusianos modernos afirmam que a catástrofe foi apenas adiada, e que a fome ligada a
superpopulação ainda é o destino da população atual.
Estagnação no ganho genético.
Agravante
Ambiente propenso a mudanças climáticas globais.
 Necessidade de plantas melhoradas com maior produtividade, tolerantes à estresses bióticos
e abióticos e com menor impacto ambiental.
Importância do melhoramento de plantas
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Além do aumento da população e das mudanças climáticas globais...
 Mudanças no hábito (padrão) alimentar dos consumidores (alimentos funcionais).
 Constante surgimento de novas espécies e raças de patógenos que causam danos à
agricultura.
 Redução da mão de obra – êxodo rural.
 Impossibilidade de expansão para novas áreas agrícolas através do desmatamento, expansão
apenas para áreas consideradas impróprias para cultivo (salinidade, acidez, encharcamento,
seca).
Importância do melhoramento de plantas
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Aumento da produtividade
- Milho híbrido
Objetivos do melhoramento de plantas
18Produtividade de milho híbrido nos EUA.
Aumento da produtividade
- Trigo, cevada e aveia
Objetivos do melhoramento de plantas
P
ro
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t.
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-1
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trigo
cevada
aveia
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Aumento da produtividade
Objetivos do melhoramento de plantas
Variedades de trigo semi-anã - Norman Borlaug.
Utilização de variedades contendo genes Rht (Reduced height - Norin 10).
Trigo resistente a ferrugem e ao acamamento, adaptado em diferentes regiões do mundo.
Pai da Revolução Verde.
Salvou milhões de pessoas da fome (1960) – Prêmio Nobel da Paz (1970).
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Aumento da Produtividade
Buscar o aumento constante da produtividade!!!
Objetivos do melhoramento de plantas
?
Seleção Hibridação + 
seleção
15000 a.C 2000 a.C 1900 2000 2020
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Tempo
Melhoramento + 
Biotecnologia
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A B
População mundial
Ano
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Variedades adaptadas a novas áreas agrícolas
Culturas adaptadas a solos que apresentam:
elevada salinidade
elevados teores de alumínio
elevados teores de ferro
Culturas adaptadas a solos encharcados
Culturas adaptadasa solos com restrição hídrica
Culturas adaptadas a diferentes condições climáticas (fotoperíodo e temperatura)
Expandir a área cultivada, prevenindo o desmatamento.
Objetivos do melhoramento de plantas
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Variedades adaptadas a novas áreas agrícolas
Soja adaptada a latitudes mais baixas - < 20º e 10º.
Objetivos do melhoramento de plantas
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Variedades tolerantes as mudanças climáticas
Culturas adaptadas ao aumento constante da temperatura.
Objetivos do melhoramento de plantas
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Aumento da qualidade
Maiores teores:
Compostos fenólicos
Vitaminas
Carotenoides
Fibras
Modificação da composição do óleo (soja, milho, algodão, arroz, girassol).
Teor e qualidade de proteína (glutenina – elasticidade; gliadina - extensibilidade) em trigo.
Relação: amilose/amilopectina em arroz – ↑ amilose = solto e firme; ↓ amilose = macio e grudado.
Redução dos teores de substâncias tóxicas (forrageiras, mandioca).
Obtenção de frutos sem sementes (uva, melancia, citros).
Objetivos do melhoramento de plantas
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Aumento da qualidade
Arroz com produção de β-caroteno.
Objetivos do melhoramento de plantas
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Cultivares resistentes a doenças e pragas
Efeito estabilizador na produção evitando flutuações e crises.
Objetivos do melhoramento de plantas
Fome na Irlanda - Phytophthora infestans
Ferrugem do trigo - Puccinia graminis 
Helmintosporiose - Helmintosporium maydis 
Helicoverpa armigera - 2012
Phakopsora pachyrhizi - 2001
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Cultivares resistentes a doenças e pragas
- Soja resistente à ferrugem asiática (Phakopsora pachyrhizi).
Objetivos do melhoramento de plantas
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Facilidade de manejo
Cada vez menos mão de obra na atividade agrícola.
Adaptação para colheita mecânica.
Menor necessidade de tratos culturais.
Limitação de água doce
Adaptação à irrigação com água salobra.
Objetivos do melhoramento de plantas
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Manutenção da variabilidade genética
Melhoramento vegetal depende da presença de variabilidade genética e da eficiência de
seleção de indivíduos superiores.
O processo de seleção leva à diminuição da variabilidade genética.
Desafio – conservar a variabilidade disponível.
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Objetivos do melhoramento de plantas
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Dogma central do melhoramento de plantas
FENÓTIPO = GENÓTIPO + AMBIENTE
Produtividade = Capacidade Genética + Condições ambientais
Objetivos do melhoramento de plantas
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Dogma central do melhoramento de plantas
FENÓTIPO = GENÓTIPO + AMBIENTE 
Ambiente A
“Bom”
Ambiente B
“Ruim”
Ambiente A
“Bom”
Ambiente A
“Bom”
Objetivos do melhoramento de plantas
AA AA BB AA
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Dogma central do melhoramento de plantas
Ambiente. Genótipo + Ambiente.
Objetivos do melhoramento de plantas
 Novas cultivares
 Formação e treinamento de novos profissionais
Programa de melhoramento de plantas
 Objetivo
 Espécie
 Pessoal 
 Recursos econômicos
 Área experimental
 Banco de Germoplasma
 Seleção de genitores
 Cruzamentos
 Condução de populações
 Seleção
 Ensaios comparativos
 Registro e proteção
 Nova Cultivar
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Melhoristas importantes no Mundo
Professor Allard (1919 - 2003) – padrão internacional no ensino do Melhoramento de Plantas.
Norman Borlaug (1914 - 2009).
Programa de melhoramento de plantas
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Melhoristas importantes no Brasil
Ramalho (UFLA - 1948) – melhoramento de feijão.
Vieira (UFV – 1927-2004) – melhoramento de feijão.
Paterniani (ESALQ – 1928-2009) – melhoramento de milho.
Carvalho (UFPel – 1938-2016) – melhoramento de aveia.
Programa de melhoramento de plantas
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Perspectivas
Programa de melhoramento de plantas
 Identificação de características genéticas associadas a maior produtividade, resistência a
estresses bióticos e abióticos, funcionalidade de alimentos ....
As combinações genéticas possíveis são infinitas
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