Sementes: o elo entre melhoramento genético e produtor rural

Autores:

João Paulo O. Ribeiro, Eng. Agrônomo. Doutorando em Genética e Melhoramento pela UFV e membro do Programa Trigo (@programatrigoufv)

Henrique Caletti Mezzomo, Eng.   Agrônomo.   Doutorando   em   Fitotecnia    pela    UFV e membro do Programa Trigo (@programatrigoufv)

Júlia Martins Soares, Eng. Agrônoma. Mestranda em Fitotecnia pela UFV membro do Grupo de Estudos em Sementes (@gsemufv)

Melhoramento genético de plantas é o desenvolvimento de novas cultivares que sejam superiores às cultivares atuais do mercado. São anos e anos de cruzamentos e seleções para encontrar plantas que apresentam as características desejáveis. O foco principal é obter plantas mais produtivas, mas em conjunto com outras características de grande importância, seja para o cultivo no campo, para geração de produtos e até mesmo para alimentação humana e animal.

Para o cultivo no campo, o foco do melhoramento genético pode ser a seleção de plantas adaptadas às regiões não-naturais, como por exemplo a produção de trigo (cultura de inverno) no cerrado; o desenvolvimento de plantas resistentes à pragas, doenças e herbicidas para facilitar os tratos culturais; características de arquitetura da planta, como altura e formato das folhas para maior aproveitamento de luz e otimização da aplicação de defensivos agrícolas e maquinários; ainda tem-se o desafio das mudanças climáticas e centenas de outras possibilidades. Na geração de produtos, a seleção das plantas pode ter como objetivo a maior produção de fibra, melhor qualidade do biocombustível, composição para uso na medicina e alimentação humana e animal, quando busca-se por alimentos com maior valor nutricional e pode influenciar até mesmo o preço de mercado. Existem muitas outras variedades de atividades e aplicações na vida humana que são afetadas pela produção agrícola, por isso a importância de cada vez mais selecionar plantas com maior potencial e desempenho.

A semente entra como material básico e fundamental. Isso porque o processo de melhoramento geralmente é feito utilizando sementes como a base genética, seja para as culturas em que elas são o produto de interesse, como a soja e milho, até para as mais inesperadas, como a batata. Outra importância obrigatória é que as sementes de plantas melhoradas possuam sementes de elevada qualidade (alta germinação e vigor), uma vez que o desenvolvimento de novas cultivares só é bem sucedido quando os melhoristas conseguem transferir os avanços da genética para o campo.

Do melhoramento genético à produção de sementes

O setor de desenvolvimento de cultivares é um sistema integrado. Fazemos aqui a analogia de uma corrente, em que, cada elo desta corrente é uma área distinta da ciência agronômica e que trabalham juntas para mover todo um sistema chamado agronegócio. A falha ou rompimento de algum destes elos pode comprometer a cultivar, levando a prejuízos.

Melhoramento genético

O melhoramento vegetal é uma ciência multidisciplinar, que visa o desenvolvimento de cultivares e tecnologias superiores às presentes no mercado para os produtores rurais, a fim de alavancar seus ganhos em produção e lucratividade, contribuindo para a garantia da segurança alimentar para a população global. As novas cultivares devem apresentar maior produtividade, qualidade nutricional, resistência a determinadas pragas e doenças, ciclo e altura ideias com base nas necessidades do mercado, dentre outras características.

O programa de melhoramento genético de plantas inicia com o planejamento e a definição dos objetivos que se deseja obter, sendo estes de curto, médio e a longo prazo. Comumente, programas de melhoramento buscam antecipar soluções às problemáticas ainda não existentes na região de atuação, com base em linhas de pesquisa específicas ou aprimoramento de tecnologias. As estratégias e práticas aplicadas mudam de acordo com os sistemas de reprodução das plantas, ou seja, se autógamas (espécies que realizam autofecundação) ou alógamas (fecundação cruzada).

Recursos genéticos

A exploração de recursos genéticos possibilita a incorporação de novos materiais, sendo interessantes aqueles que apresentem características desejáveis (ciclo, resistência a doenças, mais produtivos, mais nutritivos, etc.). Estes podem ser utilizados em cruzamentos com as variedades já utilizadas ou avaliados para uso comercial. Tal incorporação auxilia no aumento da variabilidade genética presente, aumentando a possibilidade de exploração e formação de novas cultivares.

Muitas vezes é necessário a importação de germoplasmas exóticos e visitas aos centros de diversidade das espécies para a identificação destes biótipos ideias (plantas da espécies de interesse com características desejáveis).

Para as principais espécies cultivadas como soja, trigo, milho, arroz, feijão, etc. é impossível explorar só a variabilidade genética natural existente, havendo então a necessidade dos melhoristas em “criar” novas cultivares a partir de cruzamentos.

Cruzamentos

Em plantas autógamas, são aquelas que realizam autofecundação, apresentam flores completas, onde a parte masculina e feminina estão juntas na mesma flor. Logo, no amadurecimento dos dois órgãos reprodutivos, há a autofecundação. Como exemplo de espécies autógamas, nós temos: feijão, soja, sorgo, arroz, trigo, girassol, lentilha, grão-de-bico, cevada, aveia, dentre outros.

No esquema abaixo exemplificamos como realizamos os cruzamentos na cultura do trigo:

Após a obtenção dos cruzamentos, as populações F₁ geradas, podem ser conduzidas e avaliadas por diferentes métodos, como: população, genealógico, descendente de uma única semente (veja detalhes em Borém, Miranda e Fritsche-Neto (2021). Melhoramento de plantas).

Exemplificamos abaixo o método genealógico. Iniciamos com a seleção dos genitores, que serão cruzados, para a obtenção das sementes F₁’s. Os genitores devem ser divergentes e complementares, ou seja, apresentar características distintas (ciclo, altura, produtividade, resistência a doenças, etc.) e diferentes locus gênicos para essas caracteristicas capazes de se complementarem. Assim, com o avanço das gerações, poderemos selecionar uma (ou mais) linhagens superiores, que tornará(ão) uma cultivar.

A partir da geração F₂ realizamos a seleção das progênies superiores, conforme as características fenotípicas da planta. De F₃ até F₆ realizaremos o avanço das gerações em linhas, ou seja, as plantas F₂ selecionadas, serão semeadas individualmente em uma linha na geração F₃. Já, em F₃ teremos a seleção das linhas superiores que serão avançadas e acumuladas sementes até F₆ (havendo sempre seleção e descarte das piores (cujas características não são desejáveis).

Em F₇, nós começamos a realizar os primeiros testes de desempenho, feito sobre rigor estatístico para a seleção. Esta é efetuado até os chamados Ensaios de Valor de Cultivo e Uso (VCU), dita etapa final do programa, onde as linhagens juntamente de testemunhas (principais cultivares cultivadas na região) serão avaliadas em diferentes locais (regiões de provável cultivo).

Durante o processo de seleção de plantas, esta pode ser guiada com o uso de marcadores moleculares, descritores morfológicos de interesse, pressões de seleção dentre outras, a fim de que auxilie o melhorista, para a seleção e condução da melhor população.

Após o VCU, a linhagem selecionada, dita superior, será lançada como novo material no mercado, então deverá ter suas sementes multiplicadas para atender a demanda do agricultor. No fim no melhoramento apossamos das sementes genéticas, que portanto serão multiplicadas a categoria básica, certificadas (C1 e C2) e não certificadas (S1 e S2). As cultivares são protegidas pelo Serviço Nacional de Cultivares (SNPC) e, a partir da proteção, o produtor só pode multiplicar as sementes por meio da permissão do obtentor.

Produção de Sementes

Como pode-se imaginar, as sementes produzidas pelos melhoristas são em áreas reduzidas, em baixa quantidade e não atende a demanda dos agricultores. Logo, há necessidade de produzir sementes em quantidade suficiente e com controle de qualidade para permitir que a nova cultivar seja plantada em escala comercial.

O processo de produção das sementes também envolve procedimentos padronizados e mantidos sob controle para que as sementes de cultivares melhoradas sejam fornecidas sem risco de perda das características incorporadas durante o processo de melhoramento vegetal. Para que seja mantida a pureza, é feito o controle de gerações: Sementes Genéticas, Básica, C1, C2, S1 e S2.

• Semente genética: É aquela produzida pelo melhorista.
• Semente básica: É a multiplicação da semente genética, com o objetivo de produzir sementes suficientes para atender a demanda dos produtores de sementes.
• Sementes C1, C2, S1 e S2: São as sementes comerciais e que se diferenciam pelo rigor nas inspeções e fiscalização dos campos.

Desde a pesquisa básica, introdução da biotecnologia e até a avaliação e aprovação para o consumo, o tempo demandado e o custo requerido para criação e liberação de uma nova cultivar são grandes. Para compensar todo o investimento e garantir que o produtor tenha interesse naquela cultivar, é essencial que a semente possua qualidade elevada e, para isso, existem os padrões de campo e de laboratório.

A importância do controle é garantir que o material produzido atenda aos requisitos para comercialização como semente, com valores mínimos exigidos para germinação, com pureza genética, física e qualidade sanitária. Sementes de alta qualidade garantem uma lavoura homogênea, com expressão das características da cultivar escolhida, livre de patógenos e plantas daninhas, elevada germinação, plântulas de rápida emergência e vigorosas. Todo esse conjunto de avaliações é importante para confirmar se o material está apto para a comercialização e atender as expectativas do agricultor.