O melhoramento genético de plantas é um processo que existe há cerca de 10.000 anos, ou seja, desde o início da agricultura no mundo.

Todas as espécies de plantas cultivadas que foram domesticadas, passaram por algum processo de melhoramento genético.

O milho, por exemplo, na forma como nós conhecemos hoje é bem diferente do seu ancestral, o “teosinto”.

Após anos de seleção e domesticação, o teosinto deu origem ao milho, uma planta “esculpida” geneticamente pelo homem.

Todo esse processo de transformação do teosinto em milho durou milhares de anos e, é um exemplo clássico do melhoramento genético de plantas.

Sendo assim, podemos presumir que quase todas as sementes utilizadas nas lavouras na atualidade são resultantes de algum processo de melhoramento genético.

A partir do momento em que o homem deixou de ser nômade e passou a ser agricultor, teve início o processo de domesticação das plantas.

O processo de domesticação envolveu diversos cruzamentos (naturais e artificiais), além da seleção das melhores plantas.

Mesmo sem saber, os homens que viveram a 10.000 anos atrás deram início ao melhoramento genético das plantas que conhecemos hoje

Entretanto, foi apenas no século 20 que descobertas sobre a molécula de DNA revolucionaram as pesquisas científicas e a biotecnologia, direcionadas ao melhoramento genético de plantas.

De modo geral, o melhoramento genético pode ser definido como o processo de selecionar ou modificar o material genético de um organismo vivo.

Neste sentido, o objetivo principal do melhoramento genético atual é desenvolver plantas com características agronômicas desejáveis.

Com o advento da biotecnologia, o melhoramento genético deu um salto em quantidade e qualidade, o que possibilitou o desenvolvimento de novas cultivares de plantas, com características agronômicas obtidas de forma mais eficiente.

A biotecnologia permitiu a utilização de marcadores genéticos, ferramenta que auxilia no “rastreamento” das características desejáveis em uma população de plantas.

Com esta ferramenta, o melhorista ganha tempo ao fazer os cruzamentos para a obtenção de novas cultivares, visto que os marcadores permitem que a seleção seja realizada a partir dos fragmentos de DNA correspondentes às essas características.

Devido aos avanços na engenharia genética vivenciado nos últimos anos, a quantidade de técnicas biotecnológicas vem crescendo a cada ano.

Sendo assim, o melhoramento genético moderno é a chave para enfrentar os problemas atuais da agricultura, relacionados principalmente com:

  • Mudanças climáticas
  • Demanda global por alimento
  • Aumento produtivo
  • Resistência a pragas e doenças, etc.

Aplicações do melhoramento genético de plantas

O melhoramento genético aplicado à agricultura proporciona infinitas possibilidades ao homem do campo.

Ele tem sido um dos grandes responsáveis pelos avanços na agricultura nos últimos anos, principalmente, devido ao desenvolvimento de cultivares agronomicamente superiores.

Um exemplo bem simples de aplicação do melhoramento genético na agricultura que podemos citar são as cultivares de frutas sem sementes, como melancia e uva, por exemplo.

O desenvolvimento de frutas deste tipo somente foi possível devido aos avanços do melhoramento genético.

Entretanto, quando se fala em técnicas mais avançadas aplicadas ao melhoramento genético, podemos citar o exemplo das plantas transgênicas.

Nos últimos anos, foram desenvolvidas diversas cultivares transgênicas no Brasil.

Já existe no mercado, por exemplo, um híbrido de milho com 8 genes transgênicos.

Este híbrido de milho transgênico foi desenvolvido em 2016 e apresenta tolerância aos herbicidas glifosato e glufosinato de amônio, além de possuir 6 genes de resistência a insetos da ordem Lepidóptera.

Neste sentido, atualmente, o foco do melhoramento genético tem sido destinado ao desenvolvimento de plantas:

  • Menos exigentes em termos de defensivos agrícolas e outros insumos
  • Mais resistentes a pragas e doenças
  • Mais adaptadas às condições ambientais extremas, como seca, por exemplo
  • Tolerantes a herbicidas
  • Mais responsivas à adubação nitrogenada
  • Tolerantes ao acamamento, etc.

Além disso, o melhoramento genético tem contribuído para o aumento da produtividade de diversas culturas agrícolas, por meio da combinação de diversas características de interesse agronômico, em uma única cultivar.

Com o aumento da produtividade, foi possível ainda reduzir a área cultivada e, consequentemente, reduzir a necessidade da abertura de novas áreas de floresta.

Atualmente, as empresas de melhoramento genético de grandes culturas disponibilizam a cada safra diversas cultivares.

Cada uma possui um conjunto único de características agronômicas, cabendo ao agricultor, fazer a escolha da que mais se adapta as suas condições de clima, de solo, de manejo e de emprego de tecnologia.

Neste sentido, é um erro pensar que o melhoramento genético de plantas se resume a utilização da engenharia genética para a obtenção de cultivares transgênicas.

De maneira geral, podemos dizer que o melhoramento genético de plantas busca:

Produzir mais e melhor, em uma menor quantidade de áreas agricultáveis, com o mínimo possível de danos ao meio ambiente, aliado a cultivares mais eficientes no processamento de insumos agrícolas e resistentes as principais pragas e doenças.

Técnicas de Vendas e Marketing no Agronegócio
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Benefícios do melhoramento genético na agricultura

O melhoramento genético de plantas proporcionou benefícios à agricultura brasileira que nunca antes poderíamos imaginar.

Neste sentido, diversas culturas agrícolas foram beneficiadas, não só pelo desenvolvimento de novas cultivares, como também pela tecnologia empregada em cada uma.

 

Soja

A soja é uma das espécies vegetais mais cultivadas mundo, sendo o Brasil o segundo maior produtor desta commodity agrícola, com uma área estimada em 35 milhões de hectares de soja na última safra.

Ao longo dos últimos anos, os sojicultores brasileiros foram beneficiados com diversos atributos agronômicos proporcionados pelo melhoramento genético, como por exemplo:

  • Melhoria na qualidade dos grãos.
  • Aumento do potencial produtivo.
  • Adaptação às condições ambientais.
  • Resistência às pragas.
  • Tolerância à herbicidas.
  • Tolerância à seca.

Tudo isso só possível devido ao engajamento de empresas públicas e privadas, as quais têm destinados os seus esforços para a pesquisa e inovação do melhoramento genético de soja.

Neste sentido, espera-se que nos próximos anos, o melhoramento genético destas empresas beneficie os agricultores com novas variedades ainda mais produtivas, com tolerâncias a novos princípios ativos, além de resistência a nematoides e fungos.

Sem falar no aumento de produtividade, que é sem sombra de dúvida o cerne do melhoramento genético de todas as culturas agrícolas de interesse comercial.

 

Milho

O Brasil é o terceiro maior produtor de milho do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos e da China.

Esta posição só foi alcançada devido a melhoria dos materiais locais para adaptação as regiões tropical e subtropical, além do desenvolvimento de tecnologias que permitiram a produção de híbridos de milho de alta performance.

Neste sentido, estimativas indicam que a produtividade do milho no Brasil evoluiu de 1,6 toneladas por hectare na safra 1976/77, para cerca de 5,4 toneladas por hectare na safra 2016/17.

O melhoramento genético do milho caminha para o desenvolvimento de características que possibilitem:

  • Aumento de produtividade
  • Tolerância à seca
  • Eficiência na absorção do nitrogênio

Melhoramento genético x Transgênicos

Atualmente, poucas pessoas sabem a diferença entre um Organismo Geneticamente Modificado (OGM) e um transgênico.

Na verdade, há uma impressão de que estas duas tecnologias sejam sinônimas

Apesar de ambas as tecnologias serem derivadas do melhoramento genético, elas têm significados diferentes.

Os OGMs são organismos que foram manipulados geneticamente sem fecundação, com objetivo de proporcionar características favoráveis as plantas, como por exemplo:

  • Cor dos frutos.
  • Tamanho dos grãos.
  • Formato da flor.
  • Resistência a uma doença, etc.

Para que determinada cultivar de planta seja considerada uma OGM, ela deve possuir alterações em trechos de DNA do seu genoma realizadas por meio de biotecnologias, como RNA/DNA recombinante ou engenharia genética.

Embora um transgênico também tenha o seu código genético modificado por meio da biotecnologia, essa alteração deve ser oriunda de fragmentos de DNA de espécies que não são compatíveis sexualmente.

Ou seja, para que uma planta seja considerada transgênica, o gene inserido precisa obrigatoriamente ter sido retirado de uma espécie diferente, que na natureza não seria possível o cruzamento natural, por fecundação.

Neste sentido, podemos afirmar que todos as plantas transgênicas são OGMs, porém nem todos os OGMs são transgênicos.

Para que fique mais claro, vamos considerar a geração hipotética de duas cultivares de soja com resistência a ferrugem asiática, doença causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi.

 

Geração de uma cultivar OGM

Suponhamos que no melhoramento genético de soja, os pesquisadores identificaram que a espécie de soja silvestre (Glycine gracilis) apresentou resistência a ferrugem. Entretanto, sabe-se que está espécie não é cultivada, em função da sua baixa produtividade.

Após alguns testes biotecnológicos, foi identificado a região genética responsável por causar a resistência.

Esta região foi isolada e introduzida, através de técnicas de biotecnologia, no genoma da soja comum (Glycine max), originando uma nova cultivar.

Esta nova cultivar de soja convencional criada agora apresenta resistência moderada a ferrugem asiática. Entretanto, por ter sido obtida a partir do DNA de uma espécie aparentada e que é sexualmente compatível com a soja comum, ela não é considerada uma transgênica e sim, apenas um organismo geneticamente modificado (OGM).

 

Geração de uma cultivar transgênica

Considerando o exemplo anterior, suponhamos que não foi possível encontrar resistência em nenhuma variedade de soja silvestre.

Os pesquisadores então, começaram a procurar por outras fontes de resistência e, encontram na bactéria Bacillus thuringiensis.

O fragmento de DNA de B. thuringiensis responsável pela resistência foi então isolado e introduzido no genoma da soja comum, por meio de técnicas avançadas de biotecnologia.

De agora em diante, a nova cultivar de soja criada é considerada um transgênico, pois contém DNA de uma espécie não aparentada e que não apresenta possibilidade de cruzamento natural.

Perspectivas futuras para o uso na Agricultura

O aquecimento global tem levado ao aumento na frequência de fenômenos climáticos extremos, como: ondas de calor, secas, precipitações acima da média, bem como outros fatores, o que poderá colocar em risco a segurança alimentar, caso o melhoramento genético não modifique suas estratégias de geração de novas cultivares.

A partir desta premissa, há uma demanda por culturas tolerantes e adaptadas aos possíveis efeitos das mudanças climáticas.

Neste sentido, uma das opções possíveis é a geração de OGMs, por meio de técnicas cada vez mais avançadas de biotecnologia, dentre as quais, podemos apontar como mais promissoras no momento:

  • Transformação genética.
  • Silenciamento gênico ou RNA de interferência,
  • Edição genética através de CRISPR/Cas9.

O sistema CRISPR (do inglês, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) corresponde às sequências de DNA encontradas naturalmente em organismos como, bactérias e arqueas.

No melhoramento genético moderno, os CRISPR atuam como “guias”, levando enzimas até regiões específicas do DNA.

Essas enzimas são as Cas9, que funcionam como “tesouras”, cortando o material genético em locais específicos.

Sendo assim, os CRISPR/Cas9 possibilitam a edição do DNA das plantas de maneira simples, ampliando as possibilidades do melhoramento genético, com foco na engenharia genética e biotecnologia.

Apesar de revolucionária, o melhoramento genético baseado na tecnologia CRISPR ainda é uma ferramenta cujo potencial não foi totalmente elucidado.

As perspectivas futuras referentes a utilização dos CRISPR/Cas9 no melhoramento genético, incluem:

  • Transferência de genes entre diferentes espécies
  • Tolerância aos estresses bióticos (insetos e doenças)
  • Tolerância aos estresses abióticos (seca, salinidade, solos ácidos, etc)
  • Melhorias no aparato fotossintético das plantas
  • Desenvolvimento de plantas haploides
  • Desenvolvimento de novas espécies para cultivo

De modo geral, a edição de genomas através de CRISPR/Cas9 permite, por exemplo, a criação de novas cultivares de plantas resistentes a pragas, obtidas a partir da correção de genes defeituosos.

Alguns pesquisadores afirmam que a partir desta biotecnologia será possível ainda a criação de plantas resistentes a herbicidas, por exemplo, sem a necessidade do uso de transgenia.

Deste modo, as possibilidades futuras para o melhoramento genético moderno de plantas são inúmeras.

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