Melhoramento Genético do Milho

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Melhoramento Genético do Milho 
80% do milho é usado para alimentação animal. 
Alimentação humana. Indústria. Presente em mais de 3.500 produtos (supermercado, farmácia, tintas..)
Origem e evolução: Centro da América Central. 
Melhoramento possui fases diferentes: 
Primeira fase: O início do melhoramento coincide com a domesticação da espécie, quando o homem deixou de nômade, e iniciou o processo de seleção, mesmo inconsciente. Propagação das plantas para atender as necessidades. Então, a partir de uma espécie ancestral, Teosinte, foram sendo selecionados características desejáveis, espigas maiores e varias outras, que acumularam nos descendentes resultando na planta de milho que existe hoje. Essa primeira etapa ocorreu a mais de 10.000 anos atrás. Baseava-se na observação e escolha, sem conhecimento cientifico. 
Segunda fase: final de 1.800, os trabalhos que compararam as alturas de plantas de milho autofecundadas e cruzadas, que desenvolveu os primeiros híbridos da espécie, mostraram indícios da heterose em milho (heterose: geração filial produzir mais que as médias dos pais) esses resultados despertaram para esse fenômeno, heterose ou vigor hibrido, obtenção de híbridos que impactou o nível da produtividade das cultivares de milho e afetou diversos segmentos da agricultura e da economia. 
Com o passar dos anos, as populações foram passando por vários ciclos de autofecundação em vários anos, seleção e recombinação, permitindo reduzir a carga genética nessas populações obtendo linhagens com menor depressão por endogamia, menor perda de vigor. Esse processo, e evolução das técnicas agronômicas de cultivos, 3 décadas após os trabalhos viabilizaram a utilização de híbridos simples de milho possibilitando níveis de produtividades inimagináveis. Com a utilização desses híbridos, ouve um crescente domínio do mercado de sementes. O desenvolvimento desses híbridos também foi um marco no estabelecimento das empresas privadas de melhoramento de milho, pois com esse tipo de cultivar, o agricultor é obrigado a comprar semente todo ano. Houve desenvolvimento de outras técnicas de pesquisa, fundamentais e trouxeram ganhos, estudos de genética de população, quantitativa, biologia molecular (hereditariedade), marcadores moleculares, modelos para análise (estatística). 
Fase atual: diversos programas estão sendo desenvolvidos, contribuindo para o desenvolvimento da cultura com dois objetivos: obtenção de variedade de polinização aberta e desenvolvimento de híbridos. As variedades de polinização aberta foram muito utilizadas no passado, tiveram papel importante no estabelecimento do milho no Brasil e no mundo, hoje, a utilização são pelos agricultores que adotam baixo nível tecnológico na sua lavoura. Essas variedades são obtidas por cruzamento ao acaso de um grupo de genótipos altamente heterogêneos e estáveis, custo reduzido de semente, os cruzamentos são de fácil condução e resulta em elevada produtividade de sementes em relação as linhagens, o produtor pode produzir as próprias sementes, desde que adote cuidados, isolamento da área onde fará a coleta e amostragem adequada e cuidados fitotécnicos. Os híbridos são produzidos pelos cruzamentos entre genótipos homozigotos, que além de ser uma ferramenta para reproduzir um genótipo superior de uma população resulta na máxima exploração da heterose, com o desenvolvimento dos híbridos houve grande dos produtores, pois eles podem produzir de 3 a 4 vezes mais do que as variedades de polinização abertas, mas a condução de cruzamentos, exige etapas difíceis e adicionais, e para essas são produzidos linhagens que são genótipos pouco produtivos, com isso o custo da semente fica alto, além disso quando o agricultor utiliza um hibrido em sua lavoura, ele não consegue reproduzir o genótipo do hibrido, obrigando sempre o produtor comprar semente. Com o lançamento dos primeiros híbridos, as empresas começaram a autofecundar esses genótipos, para formar novas populações bases para obtenção de linhagens. Esse processo reduziu a base genética desses programas limitando os ganhos com seleção e estabelecendo platô de produtividade. Forçando as empresas desenvolver e trabalhar nos seus próprios germoplasmas para reduzir a vulnerabilidade genética, ampliou a base genética e contribuiu para continuidade dos ganhos com a seleção. 
Características pesquisadas pelos melhoristas: 
Produtividade de grãos (principal características). 
Porte, ciclo, redução do acamamento, quebramento, resistência, prolificidade, bom empalhamento da espiga. Adaptabilidade e estabilidade dos genótipos, ao plantio adensado. 
As características são dinâmicas. 
Exemplo: época de cultivo no Brasil. Verão e safrinha. 
Variações genéticas naturais que foram selecionadas: 
Redução do numero de espigas por planta. Espigas com maior número de grãos. Espigas maiores. 
Novas variedades surgiram com o plantio em diferentes regiões com diferentes altitudes. 
Milho é uma espécie Alógama. Fecundação cruzada. 
Monoicia (dois sexos na planta em locais diferentes, masculino é o pendão, espiga feminino) e protandria (órgão masculino amadurece antes do feminino). 
Alógamas: troca de genes entre os indivíduos. 
Os indivíduos de uma população têm vários locos em heterozigose – permanência de alelos recessivos deletérios e ou letais na população. 
Depressão por endogamia (cruzamento entre indivíduos muito próximos gera perda de vigor) acentuada devido a heterozigose e elevada carga genética. 
Heterose: geração filial que apresenta uma média superior a dos pais. 
Parentais não transferem seus genótipos aos descendentes.
Objetivo: selecionar e reproduzir os genótipos de plantas superiores. 
Procedimentos: obter linhagens puras homozigóticas que podem ser reproduzidas. Cruzá-las e selecionar o melhor cruzamento (híbrido), que pode ser produzido indefinidamente, uma vez que os genótipos das linhagens podem ser mantidos e multiplicados. 
Heterose no milho é usada de forma ampla para a geração de cultivares superiores. Híbridos simples são o principal tipo comercializado. Linha pura: definida como a descendência de autofecundação de um individuo homozigoto. 
Duas linhas principais: 
Variedades de polinização aberta e Híbridos. 
Variedades de polinização aberta: conjunto de genótipos que possuem características próprias bem definidas e sofrem acasalamento ao acaso – mantem suas características. 
Quem utiliza: pequenos produtores -> pouco capital, baixa tecnologia. 
Vantagens: semente com baixo custo, menor sensibilidade aos efeitos ambientais, possibilidade de produção da própria semente – ponto de vista genético. 
Exemplos: BRS Sol da Manhã (solos com baixa fertilidade); BR 106 (alto potencial produtivo); BR 451 QPM (alta qualidade proteica); São Francisco (adaptada para o Vale do São Francisco). 
Híbridos 
São obtidos utilizando o mesmo princípio de gerar endogamia e hibridação. 
Fixar e reproduzir os melhores genótipos de uma população indefinidamente. 
As principais etapas são: 
1- Obtenção de linhagens endogâmicas por meio de autofecundações sucessivas (endogamia), não é garantia de sucesso para o desenvolvimento de híbridos, é necessário fazer seleção para maior produção industrial de sementes e para capacidade combinatória para diversas características de interesse dos híbridos. 
Linhagem: genótipos aproximadamente 100% dos genes em homozigose (descendentes são plantas idênticas).
Como são obtidas: através de ciclos sucessivos de autofecundação (6 – 8 ciclos). 
De onde são extraídas: populações, variedades sintéticas, híbridos comerciais, etc. 
2- Obtenção de híbridos por meio do cruzamento entre essas linhagens endogâmicas. 
Restaurar condição heterozigótica da espécie – natural 
Explorar a heterose – nível do agricultor 
Diferentes tipos de híbridos podem ser obtidos; 
Híbridos Simples (HS): 
Linhagem A (LA) x Linhagem B (LB) = híbrido simples (HSab)
Mais produtivo que os outros híbridos. 
Grande uniformidade de plantas. 
Sementes tem alto custo de produção, são produzidas a partir de linhagens de baixa produção. 
Mais utilizadona produção comercial, apesar do alto custo das sementes. 
Híbridos Duplos (HD) 
Linhagem A (La) x Linhagem B (Lb) = híbrido HSab 
Linhagem C (Lc) x Linhagem D (Ld) = Híbrido HScd 
Híbrido duplo HD(ab)(cd)
Envolve quatro linhagens endogâmicas. 
Para a sua formação são necessárias duas gerações. 
Primeira geração são obtidos os dois HS (La x Lb) e (Lc x Ld)
Fornecerão sementes para a obtenção do HD na geração seguinte. 
Menor custo para produção de sementes. 
Utiliza-se o HS de maior produtividade como genitor feminino. 
Híbrido triplo: 
Linhagem A (La) x Linhagem B (Lb) = Híbrido HSab 
Híbrido HSab x Linhagem C (Lc) = Híbrido triplo (HT (ab) c)
São requeridas duas gerações para ser produzido. 
O genitor feminino será sempre o HS. 
Menor custo de produção das sementes. 
Menor heterose do que o HS. 
Etapas de um programa de melhoramento genético de milho: 
1º passo: obtenção das populações fontes (população, variedades, híbridos comercializados):
Bancos de germoplasma nacional e internacional. Instituições de pesquisa. 
2º passo: obtenção das linhagens:
Autofecunda-se as melhores plantas de cada população. 
Seleciona-se, após a colheita, melhores progênies autofecundadas de cada população. 
Obtenção das linhagens: 
Progênies: linhagens S1
Plantio das linhagens S1 selecionadas;
Autofecundação dessas linhagens; 
Colheita, debulha, amostra plantio. 
Processo repetido várias vezes. 
As linhagens obtidas são autofecundadas por 6 a 8 ciclos para obtenção das linhas puras. 
Seleção das linhagens: identificação e separação das linhagens que apresentam as melhores características (fenótipo) para o programa. 
Tipo de pendão, arquitetura das folhas, tamanho da espiga, qualidade do colmo, presença de doenças, tipo de folha, quantidade de espigas, empalhamento da espiga, sistema radicular, severidade de doenças. 
Avaliação dos híbridos em ensaios: 
Delineamentos específicos. 
Duas ou mais repetições.
Diferentes ambientes – interação genótipo ambiente. 
Com presença de testemunhas. 
Características avaliadas - quantitativas: 
Depende da necessidade do programa. 
Altura da planta, altura da espiga, numero de plantas acamadas, número de plantas quebradas, resistência a estresses abióticos. 
Características Qualitativas: 
Prolificidade. Resistência ou tolerância a pragas e doenças. Tipo de grão. 
Avaliação de doenças: escala de notas 
Mancha de Phaeosphaeria. Ferrugem Polysora. Ferrugem branca. Cercosporiose. Helmintosporiose. Podridões do colmo. Podridões da espiga. Carvão. 
Avaliação de pragas: cupim, bicho-bolo, larva – arame, percevejo, larva angorá, larva alfinete, lagarta elasmo, cigarrinha do milho, broca da cana, lagarta da espiga, lagarta rosca, lagarta do cartucho, cigarrinha das pastagens. 
Análise dos Resultados: 
Coleta dos dados em campo e galpão. 
Digitação dos dados em planilhas eletrônicas. 
Análise estatística em softwares específicos. 
Interpretação dos resultados. 
Identificação das linhagens com as melhores capacidades de combinação. 
Identificação das melhores combinações híbridas. 
Campo: florescimento, altura da planta, altura da espiga, stay green, doenças, empalhamento espiga, estande, acamamento, quebramento. 
Galpão: numero de espiga, peso de espiga, espigas doentes, umidade, peso dos grãos. Componentes de produção: número de grãos por fileira, numero de fileiras de grãos, comprimento da espiga, diâmetro espiga, diâmetro sabugo, peso médio dos grãos. 
Produção de semente básica: 
Multiplicação das linhagens dos melhores híbridos (aumento de sementes)
Aumento de sementes das melhores combinações híbridas. 
Instalação de rede nacional de ensaios por dois ou três anos. 
Identificação das regiões da adaptação dos híbridos. 
Lançamento do hibrido no mercado – região alvo. 
Produção de semente comercial: 
Os campos de polinização são isolados no tempo ou no espaço para preservar a pureza genética. 
O esquema de plantio dos parentais obedece a critérios específicos. 
Sua produção é mais difícil que as demais -> splits, emasculação (a planta mae tem que retirar o pendão) das linhas fêmeas no florescimento e espaçamento. 
Despendoamento manual ou mecânico. 
Colheita da Espiga em Palha. Tem inicio na maturação fisiológica das sementes.