Centro De Origem De Plantas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGROENERGIA MÉTODOS DE MELHORAMENTO DE PLANTAS

CENTRO DE ORIGEM DE PLANTAS COM INTERESSE PARA BIOCOMBUSTÍVEIS, MELHORAMENTO GENÉTICO E BIOTECNOLOGIA

Elainy Cristina Alves Martins

1. CEN TRO S DE ORI GEM DE PLAN TAS  Há milênios que a humanidade explora a variação dentro das espécies silvestres e cultivadas que usa;  Devido ao acúmulo de conhecimentos sobre a natureza, estas plantas passaram a ser cuidadas, ou domesticadas;

 Destaque: as plantas não foram domesticadas de maneira uniforme em todas as regiões do planeta;  a existência da espécie vegetal na natureza daquele local;  a existência de grupos humanos com condições e necessidades de cuidar da espécie.

 Diante da existência dessas duas condições, alguns locais surgiram como importantes centos de domesticação  CENTROS DE ORIGEM das espécies vegetais da atividade agrícola  NICOLAI IVANOVICH VAVILOV

 Estudos de Vavilov: Sistemática; Morfologia; Genética; Citologia; Imunologia.  Entre os anos de 1920 a 1950 A diversidade das plantas cultivadas estava geograficamente confinada a áreas restritas.

 Vavilov também chamou a atenção sobre o potencial que representavam os parentes silvestres das espécies cultivadas, uma vez que as primeiras possuem grande rusticidade e são fontes valiosas de resistência às doenças e pragas.

 Na atualidade, os centros de Vavilov ainda tem uma importância fundamental, pois nesses locais existe uma grande diversidade das variedades tradicionais domesticadas e de seus parentes silvestres.

Centro de Origem de Plantas

1. China 2. Índia 2a. Indo Malaio 3. Ásia Central 4. Oriente Próximo 5. Mediterrâneo 6. África Oriental 7. Mesoamérica 8. América do Sul 8a. Chile 8b. BrasileiroParaguaio

1.Chinês; 2. Indiano; 2a. Indo-malaio; 3. Asiático Central; 4. Oriental Próximo; 5. Mediterrânico; 6. Abissínio; 7. Mexicano do Sul e Centro-Americano; 8. Sul-Americano; 8a. Chiloé; 8b. Brasileiro-paraguaio

1. CHINA

• 136 espécies • Sorgo, soja, feijão, mucuna, bambus, alface, pepino, cereja, chá, ginseng...

2. ÍNDIA

 117 espécies  Arroz, grão-de-bico, feijã alado, amaranto, inhame, cará, manga, laranja, carambola, cana-de-açúcar, algodão asiático, crotalária, pimenta do reino, canela...

2a. Indo Malaio

 55 espécies  Capim de Nossa-Senhora, gengibre, banana, coco, cana-de-açúcar, pimenta do reino...

3. Ásia Central

 43 espécies  Trigo comum, centeio, ervilha, lentilha, feijão-fava, grão-de-bico, mostarda, gergelim, coentro, algodão, cenoura, rabanete, alho, espinafre, manjericão, videira, maça...

4. Oriente Próximo

 83 espécies  Trigo duro e outros, cevada, centeio, aveia comum, alfafa, ervilhaca, gergelim, melão, abóbora, cenoura, repolho, figo, pêra, cereja, açafrão...

5.Mediterrâneo

 84 espécies  Trigo duro, ervilhaca, colza, mostarda negra, azeitona, beterraba, salsa, nabo, lavanda, lúpulo...

6. África Oriental

 38 espécies  Sorgo granífero, milheto, lentilha, ervilha, fava, mamona, agrião, café, cebola...

7.Messoamérica

 Milho, feijão, feijão-de-lima, feijão-deporco, amaranto, chuchu, batata doce, pimentão, sisal, mamão, goiaba, caju, cacau, urucum, fumo...

8. América do Sul

 62 espécies  Batata (várias espécies), lupino boliviano, amaranto, milho (centro secundário), mandioquinha, tomate, moranga, coca, maracujá, quinino, fumo...

8a. Ilha de Chiloé

 2 espécies 

Batata comum selvagem

e

moranguinho

8b. BrasileiroParaguaio

 Mandioca, amendoim, cacau, seringueira, erva-mate, jaboticaba, abacaxi, castanha do Pará, caju...

2. MELH ORAMEN TO DE PLAN TAS E CEN TRO S DE ORI GEM  Saber onde se encontra geograficamente a variabilidade genética da cultura que está trabalhando é um dado muito importante para o melhorista;  “o melhoramento de plantas é a arte e a ciência de melhorar geneticamente plantas para o benefício da humanidade.” (POEHLMAN, 1965)

 Com o avanço da tecnologia, o melhoramento tem perdido muito de seu aspecto artístico e tem se baseado cada vez mais na ciência.  Para Vavilov, o melhoramento de plantas é a “Evolução direcionada pela vontade do homem”.

2.1 História do Melhoramento de Plantas  Teve início com o processo de domesticação das plantas, cerca de 10.000 anos atrás;  Nesta fase inicial, os “primeiros melhoristas” eram “artistas”;  No final do século XVII, Camerarius demonstrou a existência do sexo em plantas;

 Wilhelm Johannsen (1903) desenvolveu a Teoria das Linhas Puras, observando que a seleção só era efetiva quando baseada em diferenças genéticas, propôs os termos gene, genótipo e fenótipo.  Grande contribuição para o melhoramento foi dado pelo Gregor Mendel (1866) que formulou as leis da hereditariedade.

 No começo do século XX, East e Shull (EUA) começaram experimentos de autofecundação em milho;  Na década de 1960, um time de melhoristas liderado pelo Dr. Norman Borlaug (EUA) desenvolveu novas variedades de cereais com maior potencial produtivo, o que foi conhecido por “Revolução Verde”.

 Na fase mais atual do melhoramento, temos a biotecnologia como destaque;  James Watson e Francis Crick (1953) propuseram um modelo para a estrutura do DNA;  Primeiras plantas transgênicas obtidas por Herrera Estrella em 1983;  Em 1994 chegou ao mercado a primeira cultivar transgênica, o tomate Flavr Savr;  A soja Roundup Ready chegou ao mercado em 1996.

3. BIO TECN OLO GIA PARA AQ UISI ÇÃO DE CO NHECIMEN TO  Consiste na aplicação em grande escala dos avanços científicos e tecnológicos resultantes de pesquisas em ciências biológicas;  A biotecnologia moderna surge a partir da década de 1970;

 A biotecnologia pode ser usada como ferramenta para a aquisição de conhecimento científico ou para intervir diretamente na reprodução de plantas ou animais;  Nos bancos de sementes, as impressões genéticas são usadas para estabelecer a origem de uma semente ou o seu grau de parentesco com variedades de plantas.

 A biotecnologia é também útil no seguimento dos marcadores genéticos usados na reprodução convencional de plantas e animais.  Através da análise de algumas células de um vitelo recém nascido ou de uma cultura que germinou recentemente e procura pela presença ou ausência de certos genes

3.1 A Biote cn ologia na Agr icu ltu ra

 O melhoramento genético clássico foi o responsável pelo aumento espetacular da produtividade das espécies cultivadas.  Porém o melhoramento clássico sozinho não consegue responder a crescente demanda de produtividade.

 Avanços da genética: TRANSGÊNICAS

PLANTAS

 Nesse aspecto, a biotecnologia é uma aliada dos programas de melhoramento clássico, capaz de introduzir novas características às plantas selecionadas e aceitas comercialmente.

 Segundo o Dr. Prakash, renomado especialista em biotecnologia agrícola, as lavouras aprimoradas pela biotecnologia podem alcançar os seguintes resultados: # Minimizar as perdas das lavouras causadas por pragas e doenças; # Reduzir as quantidades de fertilizantes e pesticidas usados; # Evitar a destruição de florestas tropicais e aprimorar a biodiversidade; # Aumentar a vida útil dos alimentos, ao diminuir a sua deterioração; # Fortalecer as lavouras para melhor tolerância a condições adversas, tais como secas e solo de baixa fertilidade; # Dinamizar a produção de alimentos; # Aumentar a lucratividade da agricultura por meio de produtos novos.

 Vale ressaltar que as vantagens ambientais no uso da biotecnologia, como plantio de culturas geneticamente modificadas são, ainda, muito questionáveis.  Porém, os estudos relacionados a biorevolução tem apresentado, a principio, perspectivas otimistas, indicando que a biotecnologia deverá ter um grande impacto na produção agrícola.

3. 2 Mudança no Cam po  Estimativas apontam que os países em desenvolvimento vão assistir ao mesmo ritmo de progresso observado nos desenvolvidos;  Segundo a Embrapa, o Brasil vai ocupar novos 50 milhões de hectares com a agricultura;

# Alimentos GMs no mercado # • Tomate que permanece firme por mais tempo. • Vacas geneticamente modificadas da Nova Zelândia fornecem leite com alto teor de proteínas; • Milho e algodão resistentes a pragas; • Canola tolerante ao herbicida glifosato; • Girassol com alto teor de ácido oléico, mais saudável e nutritivo;

# Alimentos GMs em Pesquisas # • Tomate com nível maior do antioxidante licopeno, que pode diminuir o risco de câncer de próstata e de mama. • Batata e banana com vacina contra alguns tipos do papilomavírus humano (HPV). • Café com menos cafeína. • Milho com proteína que previne a coccidiose aviária, uma doença comum em frangos. • Arroz dourado enriquecido com provitamina A.

4.

DESAFI OS

ATU AI S

E

FU TU ROS DO M ELH ORAMEN TO  População mundial: 8,2 bilhões de pessoas em 2030 e 9,1 bilhões de pessoas em 2050;  Possíveis soluções: investir no aumento da área plantada pela incorporação de novas áreas ou aumento da produtividade;

 A produção de novas variedades em espécies anuais leva em média 12 anos, enquanto para variedades perenes esse tempo pode ser superior a 30 anos.  Um desses desafios é a procura por fontes de energia renovável. Por isso, vários programas de melhoramento têm trabalhado com espécies que possam ser utilizadas para produção de combustíveis alternativos.

5. CEN TRO S DE ORI GEM DE

ALG UMAS CU LTU RAS BI OEN ERG ÉT ICAS

 A composição genética atual das diversas culturas é resultado da domesticação e melhoramento que elas foram submetidas durante séculos.

MILHO  Classe Monocotiledônea; ordem Poales; família Poaceae (Gramineae); gênero Zea mays.  É uma espécie diplóide e alógama, sendo considerada uma das plantas cultivadas mais antigas e um dos vegetais superiores mais estudados

 Zea mays L. apareceu em registros arqueológicos, primeiramente, na América Central por volta de 7.500 anos A.C. e na América do Sul, em torno de 4.500 anos A.C., na costa do Peru;  Foi originada a partir de uma ou mais espécies de teosinte (Zea mays parviglumis e Zea mays mexicana)

 Saint Hilaire (1825), durante suas viagens, imaginou que o milho pudesse ser originário das terras meridionais do Brasil.  De acordo com Vavilov (1926), o milho tem como centro de origem a Messoamérica, e como centro secundário a América do Sul (Peru, Bolívia, norte da Argentina, Brasil, Uruguai e o Paraguai).  Separação das inflorescências masculina e feminina (monoicia), do número de sementes produzidas, da facilidade de manipulação e do baixo número de cromossomos (n = 10).

 Hoje, está definida como sendo a região de origem a área meridional do México.  A maior parte dos trabalhos com milho GM atualmente está ligada ao controle de insetos e à tolerância a herbicidas. Muitos dos genes aplicados no milho, como é o caso do milho Bt, são provenientes do Bacillus thuringiensis (Bt), um microrganismo largamente usado na agricultura como inseticida para o controle biológico de pragas.

FIG. 1

FIG. 3

FIG. 2

BA TATA-D OCE  Dicotiledônea da família Convolvulaceae;  Ipomoea batatas (L.) Lam. é uma espécie autohexaplóide (2n=6X=90) e propagada, em sua maior parte, por via assexuada por meio das ramas-sementes;  O mecanismo de auto-incompatibilidade presente na espécie conduz à polinização cruzada e, portanto, a um alto grau de heterozigose.

 Segundo Austin (1977) a origem exata da batata-doce não é conhecida, mas sua origem americana é normalmente aceita;  Alguns territórios brasileiros são considerados, devido a grande variabilidade existente, o segundo centro de diversidade da batatadoce.

 Trata-se da uma cultura rústica, tolerante a seca, de alto potencial produtivo e de baixo custo de produção, sendo, portanto, bastante disseminada, e de forma geral, cultivada por pequenos produtores.  Relatos de seu uso remontam de mais de dez mil anos, com base em análise de batatas secas encontradas em cavernas localizadas no Peru e em evidências contidas em escritos arqueológicos encontrados na região ocupada pelos Maias, na América Central.

 No Brasil, o sucesso da biotecnologia energética com a batata-doce se dá pela sua transformação em etanol.  Instituto de Pesquisas de Agricultura do Quênia (Kari), estão desenvolvendo batata-doce GM, resistente a um vírus que é responsável 80% das perdas da produção.  Marcadores moleculares também são empregados para estimar as distâncias genéticas entre as linhagens.

SOJ A  Família Leguminosae, subfamília Papilionaceae, tribo Phaseoleae, gênero Glycine L., subgênero Glycine (Moench) e à espécie Glycine max (L.) Merrill  Possui espécies diplóides com número de cromossomos de 40 a 80

 É uma espécie essencialmente autógama, com flores perfeitas, estando os órgãos masculino e feminino protegidos dentro da corola.  Existe predominância de autopolonização (95%). O processo que permite a autogamia na soja é conhecido como cleistogamia

 Essa cultura tem como centro de origem a região leste da China, onde sofreu domesticação por volta do século XI A.C.  A partir daí, foi introduzida em outras regiões e países do Oriente, como Manchúria, Coréia, Japão, União Soviética e países do sudeste da Ásia.  No Ocidente, sua introdução se deu a partir do século XVIII, em 1739, quando foram plantadas experimentalmente, na Europa.

 No Brasil, o primeiro registro da introdução da soja data de 1882, na Bahia;  A soja que hoje cultivamos é muito diferente dos seus ancestrais que se desenvolviam na costa leste da Ásia;  Conforme dados da EMBRAPA (2005), a soja é originária da Manchúria.  Sua aparição no Brasil deu-se no início do século XX

 No Brasil, a preocupação que ocorre de que variedades transgênicas de soja tolerantes a herbicidas, poderiam resultar em plantas daninhas tolerantes aos herbicidas é muito improvável do ponto de vista científico;  A dispersão o gênica entre diferentes espécies é extremamente complexo e requer a quebra de várias barreiras de isolamento reprodutivo;  Até a presente data não foi registrado qualquer caso de escape gênico de uma variedade transgênica para espécies silvestres em lavouras comerciais.

 No Brasil, em função da adoção da soja tolerante a herbicidas, a economia na agricultura chega a quase US$ 1,4 bilhão;  Um dado interessante: a aplicação e ampliação do emprego da soja GM colocou o Brasil como o terceiro maior usuário da biotecnologia em 2006.

MAMONA  Ricinus communis L., pertence à família Euphorbiaceae Jussieu, a qual contém cerca de 290 gêneros e aproximadamente 7.500 espécies. A espécie Ricinus communis L. é a única do gênero;  Apresenta sistema misto de reprodução sendo que a maioria de seus “cultivares” é constituída de populações de polinização aberta.

 Apresenta muitas variações em caracteres como: habito de crescimento, cor de folhas, caule, ramos, frutos e sementes, tamanho das sementes, teor de óleo, altura das plantas;  Alguns tipos são perenes e se desenvolvem como pequenas árvores e outras como anuais anãs;  Botanicamente, a mamona perene mas é explorada como uma cultura anual

é considerada comercialmente

 A origem desta planta é muito discutida, já que existem relatos, em épocas bastante longínquas, de seu cultivo na Ásia e na África;  Porém, muitos pesquisadores acreditam que a origem da mamona provavelmente se deu pelo centro da antiga Abissínia e regiões vizinhas, situadas no continente africano;  Entretanto, há controvérsias em relação a sua origem, uma vez que alguns pesquisadores afirmam que há possibilidade sua origem ser a Índia.

 No Egito a finalidade era o uso do seu óleo para queima de lamparina. Na Europa, a mamona era empregada com fins medicinais;  A disseminação da mamona no mundo antigo, foi registrada pelo historiador Herodotus, em 450 A. C. conhecida pelo nome de Kiki;  No Brasil, ainda no primeiro ano do descobrimento (1500), essa planta foi trazida pelos portugueses. Nos primórdios da colonização portuguesa, a mamona foi introduzida, possivelmente, dos continentes asiático ou africano.



A EMBRAPA realiza estudos de caracterização, através de marcadores moleculares em associação com a avaliação da divergência genética nessa espécie;

 Apesar de serem muitas as limitações de uso do óleo provindo da mamona, o crescente interesse pela ricinocultura se deu principalmente pelo fato desta cultura ser geradora do biodiesel.

6. C ONCLUSÕE S  Os melhoristas de plantas dependem da variabilidade genética existente na natureza como matéria-prima para desenvolverem cultivares superiores;  A revolução biotecnológica ocorrida na última década possibilitou o desenvolvimento de tecnologias que permitem acesso a novas e variadas fontes de variabilidade genética.

7. B IB ILIOGRA FI A 

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