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Aula 1

  1. 1. Instituto Federal Goiano Campus Urutaí Curso de Agronomia Disciplina de Melhoramento de Plantas I – Introdução oMelhoramento de Plantas Prof. Milton L. Paz Lima
  2. 2. Introdução• Transição coleta e Caça – Agricultura – ocorreu a 1000 anos.• Domestificação de plantas e Atividades agrícolas.• Antecedendo tem-se o Extrativismo• Progresso: Melhoristas• Principais Fatores: surgimento dos híbridos, a introgressão de genes de ancestrais silvestres e a própria Revolução Verde (1960). Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  3. 3. Melhoramento dos primeiros Vegetais e suas civilizações• Trigo na Civilização Egípcia• Cevada na Civilização Babilônica• Arroz na Civilização Chinesa• Milho nas Américas Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  4. 4. Avanços no melhoramento na virada do milênio• Expectativa graças avanços nos conhecimentos de genética, estatística, bioquímica e fisiologia associados às práticas da genética quantitativa, da mutagênese, da cultura de células e tecidos e, mais recentemente, da biologia molecular. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  5. 5. Avanços• Novas variedades  tecnologia (fertilizantes, preparo do solo entre outros).• Novas tecnologias (Biotecnologia) potencializaram o avanço e a exportação de alimentos.• CTNBio: Comissão que aprova o emprego dessas técnicas Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  6. 6. Desajuste da atividade biotecnológica• vulnerabilidade biotecnológica interespecífica: um gene da resistência a uma praga introduzido em várias espécies simultaneamente, resulta na possibilidade de uma suscetibilidade endêmica e conseqüente facilidade a quebra desta resistência Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  7. 7. Conseqüências• A corrida da biotecnologia poderá estabelecer platôs de rendimentos com as restrições impostas pela piramidação de genes para as características criadas via biotecnologia, resultando no que se denomina de arresto gênico. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  8. 8. O que é piramidação gênica?• Combinação de dois ou mais transgenes ou genes “nativos” em um só híbrido de milho chamamos de piramidação ou “gene stacking.• Países como EUA e Argentina já comercializam híbridos piramidizados contendo resistência a duas espécies de insetos e ao herbicida glifosato.• No Brasil foi aprovado recentemente o milho Bt para uso comercial. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  9. 9. Domestificação de Plantas• Espécie domesticada é completamente dependente do homem para sua sobrevivência.• É um processo evolucionário dirigido pelo Homem plantas domesticadas são geneticamente distintas de seus progenitores selvagens Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  10. 10. Síndrome da domesticaçãoSeedling – Perda de dormência (várias espécies)Colheita ou após a colheita – Perda da dispersão de sementes – Hábito de crescimento mais compacto – Aumento no número e tamanho da inflorescência – Aumento do número de sementes por inflorescência – Aumento no tamanho, cor, textura, sabor – Redução de substâncias tóxicas Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  11. 11. Origem do milho Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  12. 12. A história agrícola é, ao menos emparte, uma história de redução devariedades alimentícias (Mooney, 1987). 250.000 a 420.000 Os povos pré-históricos exploravam a plantasbiodiversidade (diversidade de vida superioresenglobando animais, vegetais emicroorganismos) a procura de alimento,fibras básicas, vestimenta, moradia,medicamentos, combustíveis, entreoutros itens, para o atendimento de suasnecessidades básicas.A diversidade vegetal (quando nosrestringimos apenas às espécies Diversidadevegetais), engloba cerca de 250.000 a vegetal420.000 espécies de plantas superiores. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  13. 13. Entretanto, o Homem primitivo nãoutilizou todas essas espécies e simexperimentou uma parte desse 250.000 a 420.000 plantas superioresuniverso, ou seja, cerca de 30.000espécies potencialmente úteis. 30.000 Essas 30.000 espécies potencialconstituíam-se essencialmente em menteplantas de interesse local. Para úteisefeito de definição, um recurso é umbem material e, um bem material étudo aquilo do qual se pode extrairalgum tipo de benefício, proveito ouutilidade. Para o nosso caso, em que Diversidadeexiste apenas a potencialidade de vegetaluso, a melhor terminologia a seraplicada para essas 30.000 espéciesseria a de recursos biológicos. Recursos Biológicos Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  14. 14. Surgimento da agricultura Baseados em evidências arqueológicas,sugere-se que a agricultura teve início por voltade 11.000 a 9.000 anos AP (antes do presente),e tenha surgido, de modo independente, emdiferentes locais do globo terrestre como China,Sudoeste da Ásia, México e Peru (Hawkes,1983). Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  15. 15. Domestificação das Plantas Sul da China Norte da China Sub- Saara da África Sul do Andes Central México Central Oeste dos EUA Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  16. 16. Locais com maior Diversidade Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  17. 17. 250.000 a 420.000 plantas superioresDessas 30.000 espécies 30.000potencialmente úteis, 3.000 a potencialmente úteis7.000 chegaram a ser 3.000 a 7.000incipientemente cultivadas. cultivadasQuando utilizadasrotineiramente, o eram empequena escala (quando emescala maior, eram utilizadas Diversidade vegetalde maneira extrativa) e,quando em cultivo, o cultivoera quase sempre insólito. Recursos Biológicos Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  18. 18. Época Pré-agrícola - Século XX 250.000 a 420.000 plantas superiores3000-7000 recursos genéticos 30.000 potencialmente úteis 200 domesticados 3.000 a 7.000 cultivadas Multiplicação seria fruto da 200 espécies intervenção humana domesticadas e cultivada Consequência: Maior uniformidade que populações Diversidade selvagens vegetal Consequencia: Baixa Variabilidade Genética Recursos Biológicos Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  19. 19. Autor 1  200 plantas domesticadas, 250.000 a 420.00020-30 espécies alimentam a população plantas superioreshumana.Autor 2 aponta cerca de 100 espécies 30.000 potencialmente úteiscomo responsáveis por 90% dos alimentosvegetais consumidos. 3.000 a 7.000 cultivadas Agricultura moderna - parcela mínima doreino vegetal – exigência máxima de 200 espécies domesticadas e cultivadaseficiência produtiva. 20 a 100 alimentam o mundConceito de Recursos GenéticosVegetais: São aquelas plantas Diversidadedecisivamente importantes (tanto pelo uso vegetalquanto pelo valor) para o ser humano, enão mais aquelas de interesse potencial. Recursos biológicos Dr. Milton Luiz da Paz Lima Recursos genéticos
  20. 20. Principais Classes• (a) Cereais: arroz, trigo, milho, sorgo e cevada;• (b) Raízes e caules: beterraba, cana-de- açúcar, batata, mandioca e inhame;• (c) Legumes: feijão, soja e amendoim; e (d) Frutas: citros e banana. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  21. 21. O termo recurso genético, entretanto, abrange todo o “pool” degenes que, de alguma forma, contribuiu (ou que possa vir acontribuir) para que uma determinada espécie ou cultura sejadecisivamente importante. Exemplificando, os recursos genéticos de milho envolvem ascultivares de alto rendimento, variedades obsoletas, as raças locais,as espécies afins e os parentes silvestres de milho. Biodiversidade envolvendoEm termos hierárquicos, a a Diversidade vegetalbiodiversidade é o maior conjuntode organismos vivos, no qual seincluem os recursos biológicos que, Recursospor sua vez, incluem os recursos biológicosgenéticos. Recursos genéticos Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  22. 22. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  23. 23. Variabilidade Genética Essas pequenas diferenças genéticas entre indivíduos de uma mesmapopulação e entre populações, de uma mesma espécie, é o quedenominamos de variabilidade genética da espécie. As vantagens de uma espécie possuir um estoque de variabilidadegenética são evidentes: quanto maior o número de tipos genéticos emuma população, tanto maior a sua probabilidade de incluir genótiposcapazes de suportar mudanças estacionais ou temporais, em particularas de natureza violenta. Quando em uma população, que normalmente vive em um ambienteúnico, existem genótipos resistentes à seca, a população terá apossibilidade de sobrevivência durante um período anormal de seca, no qualsão eliminados os genótipos dependentes de umidade. A variabilidade genética também permite uma utilização melhor doambiente, porque torna possível a colonização de habitas marginais e váriossub-nichos. Ela age em direção oposta à especialização e produzelasticidade. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  24. 24. Vulnerabilidade genética Quando todos os agricultores de uma determinada área utilizamapenas uma ou um pequeno número de cultivares de elite,extremamente uniformes, teremos grandes áreas cultivadas eextremamente uniformes, tanto pelo reduzido número de cultivaresutilizados, quanto pela uniformidade genética daquele cultivar. Entretanto, intimamente relacionada à uniformidade genética dasculturas, existe a vulnerabilidade dessas culturas a pragas e doenças.Sempre considerando a uniformidade das culturas, a vulnerabilidadepode ser entendida pelo fato que, se um patógeno qualquer (fungo,vírus ou bactéria) for capaz de causar danos a um determinadoindivíduo cultivado, esse patógeno terá potencialidade para causardanos, do mesmo modo, a todos os indivíduos daquela cultura. Se isso se efetivar, o patógeno rapidamente se espalhará por toda aárea cultivada. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  25. 25. Exemplos de algumas regiões ou países acometidos por doenças e pragas devido à uniformidade genética dos produtos cultivados. (Fontes: Mooney, 1987; FAO, 1996) Produto Ano País Doença Banana Final 1800/1900 Índias Ocidentais Mal-do-Panamá (Fusarium oxysporum) Batata 1840 Irlanda Requeima da batata (Phytophtora infestans) Cacau Década de 90 Brasil Vassoura-de-bruxa (Crinipellis perniciosa) Café Final 1800/1900 Índia, Sri Lanka, Java, Ferrugem do café (Hemileia vastatrix) Malásia e Filipinas Cana-de- Década de 20 Estados Unidos Vírus do mosaico açucar 1979/80 Cuba Ferrugem da cana Milho 1970 Estados Unidos Helminthosporium maydis Trevo 1975 Reino Unido Sclerotinia trifolium Trigo 1970 Índia Atherigona spp. e Tilletia indica Uva 1860 França Phylloxera sp. (inseto)SALDO: milhões de pessoas foram diretamente afetadas, milharesmorreram, milhares definharam de fome, milhares perderam a suaúnica fonte de renda e milhares tiveram que emigrar das suas regiõesou dos seus países de origem. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  26. 26. O que fazer para reverter asituação? O mundo vem perdendo biodiversidade por vários fatores combinados,como por exemplo: - ampla destruição dos hábitats, - a coleta excessiva, - práticas insustentáveis de agricultura e silvicultura, - urbanização, - poluição, - mudanças no uso do solo, - alastramento de espécies exóticas, - alterações climáticas Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  27. 27. O que fazer para reverter asituação?Do mesmo modo, vem promovendo erosão genética e perdendo Recursos Genéticos em índices e velocidade nunca vistos.Entretanto, os avanços da Ciência têm contribuído para uma melhor avaliação do impacto humano sobre a Natureza, apontando soluções para os problemas.Entre as soluções, destacamos a campanha mundial voltada para conscientização da necessidade e efetiva conservação de Recursos Genéticos. Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  28. 28. O Plano Global de Ação para Recursos Genéticos, voltado paraagricultura e alimentação, enfatiza que “somente por meio do uso dosRecursos Genéticos é que os benefícios sociais e econômicos daconservação daqueles recursos poderão ser compreendidos” (FAO,1996). Desse modo, as atividades diretamente relacionadas aosRecursos Genéticos - coleta, introdução, caracterização, avaliação edocumentação de germoplasma - são ações pertencentes a estratégiasmaiores, quais sejam: conservação e utilização. CONSERVAÇÃO UTILIZAÇÃO Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  29. 29. O Plano Global de Ação para Recursos Genéticos, voltado paraagricultura e alimentação, enfatiza que “somente por meio do uso dosRecursos Genéticos é que os benefícios sociais e econômicos daconservação daqueles recursos poderão ser compreendidos” (FAO,1996). Desse modo, as atividades diretamente relacionadas aosRecursos Genéticos - coleta, introdução, caracterização, avaliação edocumentação de germoplasma - são ações pertencentes a estratégiasmaiores, quais sejam: conservação e utilização. CONSERVAÇÃO “VARIABILIDADE DISPONÍVEL” ■COLETA ■INTRODUÇÃO UTILIZAÇÃO Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  30. 30. O Plano Global de Ação para Recursos Genéticos, voltado paraagricultura e alimentação, enfatiza que “somente por meio do uso dosRecursos Genéticos é que os benefícios sociais e econômicos daconservação daqueles recursos poderão ser compreendidos” (FAO,1996). Desse modo, as atividades diretamente relacionadas aosRecursos Genéticos - coleta, introdução, caracterização, avaliação edocumentação de germoplasma - são ações pertencentes a estratégiasmaiores, quais sejam: conservação e utilização. CONSERVAÇÃO “VARIABILIDADE “AGREGA VALOR” DISPONÍVEL” ■CARACTERIZAÇÃO ■COLETA ■AVALIAÇÃO ■INTRODUÇÃO ■DOCUMENTAÇÃO UTILIZAÇÃO Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  31. 31. O Plano Global de Ação para Recursos Genéticos, voltado paraagricultura e alimentação, enfatiza que “somente por meio do uso dosRecursos Genéticos é que os benefícios sociais e econômicos daconservação daqueles recursos poderão ser compreendidos” (FAO,1996). Desse modo, as atividades diretamente relacionadas aosRecursos Genéticos - coleta, introdução, caracterização, avaliação edocumentação de germoplasma - são ações pertencentes a estratégiasmaiores, quais sejam: conservação e utilização. CONSERVAÇÃO “VARIABILIDADE “AGREGA VALOR” DISPONÍVEL” ■CARACTERIZAÇÃO Programas de ■COLETA ■AVALIAÇÃO Melhoramento ■INTRODUÇÃO ■DOCUMENTAÇÃO UTILIZAÇÃO Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  32. 32. O Plano Global de Ação para Recursos Genéticos, voltado paraagricultura e alimentação, enfatiza que “somente por meio do uso dosRecursos Genéticos é que os benefícios sociais e econômicos daconservação daqueles recursos poderão ser compreendidos” (FAO,1996). Desse modo, as atividades diretamente relacionadas aosRecursos Genéticos - coleta, introdução, caracterização, avaliação edocumentação de germoplasma - são ações pertencentes a estratégiasmaiores, quais sejam: conservação e utilização. CONSERVAÇÃO CONSCIENTIZAÇÃO “VARIABILIDADE “AGREGA VALOR” DISPONÍVEL” ■CARACTERIZAÇÃO Programas de ■COLETA ■AVALIAÇÃO Melhoramento ■INTRODUÇÃO ■DOCUMENTAÇÃO UTILIZAÇÃO Dr. Milton Luiz da Paz Lima
  33. 33. Sites para recomendados para consulta:• http://www.ctnbio.gov.br/• Sociedade Brasileira de Melhoramento de Plantas: http://www.sbmp.org.br/• Sementes Pioneer: http://www.pioneersementes.com.br/ArtigosDe Dr. Milton Luiz da Paz Lima

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