Diversidade genética e o melhoramento de plantas
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Universidade Federal de Rondônia Curso de Eng. Florestal Melhoramento genético Florestal Diversidade genética e o melhoramento de plantas Emanuel Maia www.lahorta.acagea.net [email protected] Apresentação • Diversidade genética • Centros de origem e diversidade • Bancos de germoplasma • Agrobiodiversidade Diversidade • Fontes de diversidade na natureza (evolução) – Mutações – Hibridação intraespecífica – Poliploidia Diversidade • Diversidade genética – Variabilidade de genes ao e cromossomos • Diversidade de espécies – Variabilidade de espécies em uma comunidade • Diversidade ecológica – Variabilidade de comunidades e as relações entre elas Erosão genética Fonte: Fao (1997) Erosão genética • • • • Irreversível Perda de genes (variabilidade) ou genótipos Passo anterior a extinção (áreas degradadas) Locais onde pode ocorrer – Condições naturais: queimadas outras perturbações (humanas) – Bancos de germoplasma: má preservação – Programas de melhoramento: seleção intensa Uniformidade Genética Quando todos os membros de uma população têm uma constituição de genótipos semelhantes Casos: Irlanda (1840) - batata • Ocorrência de Phytophthora infestans Casos: França (1860) - Uva • Introdução de Phylloxera Casos: Brasil (1940) - Citros • Ocorrência da tristeza dos citros (CTV) Casos: Brasil (1928) - Seringueira • Ocorrência do Microcyclus ulei (Mal das folhas) – Fordlândia, Belterra (PA) Diversidade genética • Soluções: – Bancos de germoplasma Locais onde são guardados os genes (genótipos) das plantas (coleção) – Unidades de conservação – Agrobiodiversidade Regiões ou locais (propriedades) onde são incentivados o uso de cultivares crioulas e/ou plantas com menor importância econômica Conceitos básicos • Gene: unidade hereditária • Genótipo: constituição genética de um indivíduo (organização dos genes para compor um organismo) • Germoplasma: conjunto de genes representados por todos os alelos de uma espécie (ou espécies afins) Quantificação da diversidade • Vavilov (1926) – Centros de origem • Zeven & Zhukovsky (1975) – Megacentros de diversidade Centros de origem e de diversidade • Centros de origem – Local onde as espécies se originam (evoluíram) • Centros de diversidade – Locais com maior variabilidade da espécie • Centros de domesticação – Região geográfica de domesticação de uma espécie. • Importância – Áreas de preservação e conservação – Melhoramento – busca de genes de interesse (resistência a pragas e doenças) Centros de origem •Nicolai Ivanovic Vavilov (1926) •Quantificou e indicou as regiões de diversidade de espécies no mundo • • • • • • Chinês Indiano e Indo-malaio Oriental próximo Mediterraneo Abissíneo Mexicano e centro americano • Sul americano • Chiloé • Brasil Paraguai – Abacaxi, amendoim, cacau, mandioca, maracujá, seringueira Megacentros de diversidade Fontes de diversidade genética • • • • • Cultivares modernas e obsoletas Linhagens Parentes silvestres Populações primitivas Populações locais Bancos de germoplasma • Conservação de amostra da variabilidade genética de determinada espécie e mantida em condições artificiais, fora do habitat da espécie • Destinado a coletar, preservar, caracterizar, distribuir, avaliar e regenerar a diversidade genética de uma espécie ou espécies afins Bancos de germoplasma • No mundo – CGIAR: Consultative Group on International Agricultural Research • Biodiversity International • CIFOR: Center for International Forest research • ICARF: World Agroforestry Center Bancos de germoplasma • Coordenados pelo CENARGEM – EMBRAPA – Bancos de germoplasma no Brasil Bancos de Germoplasma Unidades da Embrapa Instituições do SNPA Total Animais 20 - 20 Microbianos 07 10 17 Vegetais 111 15 126 TOTAL 138 25 163 Bancos de germoplasma • Formação do banco – Intercambio de germoplasma • Regras fitossanitárias – Coleta de germoplasma • Locais de coleta: habitats silvestres, pomares, hortas etc • Prioridades de coleta: cultivares obsoletas, raças locais, áreas com perturbações etc • Dados de coleta: Passaporte Coleta de germoplasma Ne = n / (1 + f) • Ne = tamanho efetivo da população (n de plantas do ponto de vista de diversidade genética) • N = tamanho físico da amostra (n de plantas coletadas • f = coeficiente de endogamia da espécie Caracterização da coleta • Agronômica • Molecular • Etapas da caracterização (documentação) – – – – – Correta identificação botânica Cadastro de acessos por espécie Caracterização de caracteres de alta herdabilidade Avaliação preliminar Avaliação complementar Conservação de germoplasma • Tipos de coleção – Coleção base: Longo prazo – Coleção ativa: médio e curto prazo (BAG) – Coleção Nuclear: representa a variabilidade genética da espécie – Coleção de trabalho: populações melhorista atua frequentemente Conservação de germoplasma • Formas de conservação – In situ: na natureza, no local de origem – ex situ: fora do local de origem, exemplo: banco de sementes – in vitro: cultura de tecidos – In vivo – on farm: no campo - propriedades Banco de sementes • Conservação das sementes em temperaturas e umidade reduzida (redução do metabolismo) – Plantas com sementes ortodoxas Svalbard Global Seed Vault Banco ativo de germoplasma Coleções Conservação in vitro • Através da cultura de tecidos – Redução do metabolismo Conservação in vitro - criopreservação Conservação do material a ultra baixas temperaturas (-196°C) Conservação in vitro • Vantagens – Facilita o intercambio de germoplasma – Espaço físico pequeno – Limpeza clonal • Desvantagens – Variação somaclonal – Custo elevado Agrobiodiversidade • É o resultado da seleção natural e da intervenção humana e é essencial para o desenvolvimento sustentável – Hoje: resgate do uso de espécies (uso humano) e formas de cultivo Conceito: Agrobiodiversidade • São todos os componentes de biodiversidade relevantes para a alimentação (segurança alimentar) e cultivo dos agroecossistemas. Estão inclusos as variedades/raças e a variabilidade de animais, plantas e microorganismos , desde o nível de genes, espécies e ecossistemas que são necessários para produção agrícola sustentável.
