MÉTODOS DE MELHORAMENTO DE PLANTAS DE PROPAGAÇÃO ASSEXUADA
Prof. Moeses Danner Estrutura genética de populações e teoria da seleção
Na natureza existem plantas de propagação sexuada e assexuada. Algumas plantas de importância econômica se propagam exclusivamente por sementes (sexuada), como é o caso da soja, feijão, arroz, entre as plantas autógamas, e milho, entre plantas alógamas.
Outras plantas se reproduzem principalmente por propagação vegetativa (assexuada), como é o caso da cana-de-açúcar. Por outro lado, a maioria das plantas frutíferas, que são perenes, produz sementes em condições naturais, porém, por questões comerciais e de formação de pomares, elas são propagadas vegetativamente. Neste caso, algumas delas são espécies autógamas (pessegueiro, nectarineira, citros) enquanto outras são alógamas (maçieira, parreira, mangueira, mamoeiro).
Em outras espécies não há sistema de reprodução, ou seja, a planta não produz sementes em condições naturais, sendo o exemplo mais clássico o alho. Esta espécie se propaga exclusivamente por meio vegetativo, o que condiciona baixa variabilidade genética, somente obtida através de mutações. Este fato dificulta o melhoramento desta espécie e, teoricamente seu risco de extinção é alto devida sua baixa flexibilidade e adaptação às condições adversas.
Por possuírem diferentes estruturas genéticas, existem diferentes métodos para se desenvolver cultivares, que levam em consideração o sistema de reprodução da espécie (espécie de reprodução vegetativa, autógama ou alógama).
Neste tópico serão discutidos os métodos de melhoramento utilizados para plantas propagadas vegetativamente, com ênfase em plantas frutíferas de clima temperado.
A principal característica da propagação vegetativa é que as plantas propagadas por este método são clones da planta-mãe. As variedades em geral são altamente heterozigotas e quando em reprodução sexual expressam ampla segregação na geração F1, ao contrário de plantas autógamas de propagação sexuada. Esta variabilidade é explorada no melhoramento genético através de cruzamentos entre variedades heterozigotas e posterior seleção dos indivíduos com fenótipo desejado da população segregante e sua avaliação. Se estes genótipos se mostrarem superiores são multiplicados vegetativamente, o que determina a fiel multiplicação de seus genótipos em um grande número de plantas-clones, possibilitando uniformidade genética, fator considerado essencial para a exploração comercial em pomares, devido a homogeneidade que facilita os tratos culturais.
A propagação vegetativa pode ser realizada através das técnicas de estaquia, alporquia e enxertia, que depende de sua adaptação e facilidade e formação de mudas em cada espécie. Por exemplo, a técnica de estaquia é utilizada largamente para espécies como a figueira. A alporquia por sua vez se mostrou eficiente para a jabuticabeira, para a qual a estaquia não se mostrou viável. No caso da enxertia ela mostra importância na propagação de citros, macieira, pessegueiro e videira, entre outras. Ultimamente a cultura de tecidos tem sido um método auxiliar na propagação vegetativa, após o desenvolvimento de um protocolo específico de cada espécie.
Outro fator diferencial ocorre na cultura dos citros, a qual além de poder ser propagada assexuadamente por enxertia, podem ser obtidos plantas-clones oriundos de
sementes, geradas dos embriões nucelares. Estas plantas não são desenvolvidas a partir de fertilização e meiose, como é o caso do embrião zigótico, mas sim de mitose das células da nucela, e apresentam o mesmo genoma da planta-mãe, embora oriundos de sementes. Este fenômeno que ocorre em citros, com a formação de duas ou mais plantas de uma só semente, sendo uma do embrião zigótico e as demais oriundas do embrião nucelar, é denominada de poliembrionia.
Vantagens e desvantagens da propagação vegetativa no melhoramento de plantas
A maior vantagem da propagação vegetativa é que em qualquer fase do programa de melhoramento, plantas que apresentem características favoráveis, tanto de ordem qualitativa quanto quantitativa, podem ser fixadas geneticamente através da multiplicação e reproduzidas em larga escala e indefinidamente. Estes clones podem ser utilizados como cultivares comerciais, avaliação em diferentes condições ou como fonte para posteriores hibridações. Esta possibilidade de multiplicação vegetativa compensa o tempo maior necessário ao ciclo de espécies perenes, do cruzamento à primeira avaliação da progênie, que é em média de três anos em frutíferas de clima temperado.
Por outro lado, este fato pode ser observado como desvantagem, pois este procedimento induz o melhorista ao não aproveitamento de níveis intermediários da característica de interesse, principalmente algumas de difícil mensuração, como é a de tolerância ou resistência a doenças. Este fato também acarreta perda da variabilidade genética da população trabalhada. Desse modo, no caso de plantas F1 oriundas de cruzamentos dirigidos com o intuito de selecionar plantas resistentes à doenças e que apresentam nível intermediária de resistência, podem ser submetidas a obtenção da geração F2, que através da recombinação gênica, ou seja, segregação, pode gerar indivíduos com maior nível de resistência, ou ainda retrocruzamento com um parental com bom nível de resistência.
A propagação vegetativa proporciona rápida multiplicação das plantas, propagação em larga escala, e induz as plantas à precocidade de produção, devido à ausência de período juvenil, em relação a sua propagação por sementes. A própria conjugação da propagação sexuada com assexuada destas espécies frutíferas facilitam os trabalhos de melhoramento, devido a exploração do vigor de híbridos altamente heteróticos como cultivares comerciais.
Porém, a uniformidade de plantas em um pomar determina que elas são mais vulneráveis a estresses de ambiente, o que pode acarretar em baixa sustentabilidade de seu cultivo em determinada região sujeita ao estresse.
Breve relato do melhoramento de frutíferas de clima temperado no Brasil O melhoramento genético está intimamente relacionado com a variabilidade genética, que tem papel fundamental nos programas de cruzamento e seleção de genótipos melhorados. O Brasil é o centro de origem de algumas frutas tropicais como o abacaxi, o caju, a goiaba e o maracujá, assim como algumas frutas nativas de clima subtropical, principalmente as da família Myrtaceae, como a jabuticaba, pitanga, cereja-do-mato, etc. Para estas frutas o Brasil detém a variabilidade genética existente.
Por outro lado, as frutíferas de clima temperado, como a macieira, a videira e o pessegueiro, que são importantes economicamente no sul do Brasil, são espécies
exóticas e foram introduzidas no país a poucas dezenas de anos para exploração economica e desenvolvimento de variedades adaptadas às condições edafoclimáticas aqui existentes, que para muitas espécies são diferentes dos locais de origem.
Desse modo, o melhoramento destas frutíferas iniciou pela introdução de genótipos dos centros de diversidade genética de cada espécie e avaliação de genótipos que se adaptavam as condições de inverno ameno do Brasil, os quais foram detectados e aproveitados para os programas de melhoramento genético destas frutíferas no país.
Superado o problema de adaptação climática, os programas de melhoramento brasileiros intensificaram o melhoramento com outros objetivos, como a melhoria da qualidade de frutos, produtividade e resistência a doenças, este último é atualmente o principal objetivo, já que as condições climáticas durante a primavera do sul do Brasil favorecem a disseminação de várias doenças de importância econômica nas culturas citadas.
ESTRATÉGIAS DE MELHORAMENTO GENÉTICO DAS ESPÉCIES Os principais métodos de melhoramento das frutíferas de clima temperado é a introdução de germoplasma, a seleção clonal e a hibridação, seguida de seleção, etapas comumente utilizados em outras espécies. Entretanto, por serem plantas de propagação vegetativa, apresentam particularidades interessantes. A geração F1, gerada de
cruzamentos entre genótipos altamente heterozigotos, apresenta grande variabilidade. Uma vez selecionado determinado indivíduo não são necessárias várias gerações de autofecundação para obter alto grau de homozigose e fixar características, pois esta função é exercida pela propagação vegetativa.
Métodos auxiliares como a indução de mutações e de poliploidia também são técnicas desenvolvidas mais recentemente e utilizadas no melhoramento destas espécies em menor escala.
Introdução de germoplasma
A introdução de germoplasma é realizada com genótipos já melhorados, a menos que se busquem características específicas, como resistência a doenças em genótipos silvestres ou autóctones. Além disso, se introduz predominantemente genótipos que se adaptam as condições de clima brasileiras, e por isso o material deve ser de baixa necessidade em frio. Quando o genótipo apresenta elevada necessidade em frio, como por exemplo, o germoplasma de pessegueiro autóctone oriundo da Espanha, o qual apresenta boas características de fruto e resistência a doenças, o intercâmbio de pólen, realizado pela Embrapa Clima Temperado, é um fator que facilita a utilização deste germoplasma em cruzamentos com plantas adaptadas as condições brasileiras, para incorporação das boas características do germoplasma espanhol.
Os genótipos introduzidos podem ser testados como cultivares em potencial e/ou utilizados como fonte de germoplasma em hibridações. Normalmente o que se verifica, é que a simples introdução de genótipos de outros países raramente tem fornecido cultivares de bom desempenho.
Há casos em que é necessário recorrer a espécies afins, como fonte de determinado caráter. Foi o que ocorreu com o gene Vf, de Malus floribunda, para resistência à sarna, que foi utilizado pelo programa de melhoramento do EUA.
Hibridação
A escolha dos genitores é um aspecto importante na hibridação. A escolha deve ser baseada em características complementares e, pelo menos um dos genitores deve apresentar baixa necessidade e frio. Desse modo, o conhecimento das características do germoplasma disponível é essencial na escolha.
A hibridação envolve diversas etapas: coleta de pólen do genitor masculino, emasculação das flores e polinização da planta mãe.
Coleta de pólen
O pólen deve ser coletado de flores bem desenvolvidas, mas ainda não abertas, para evitar contaminação por pólen vindo de outras flores. Isto acarretaria mistura na futura progênie.
As flores devem ser colhidas em saquinhos de papel. Em seguida, as anteras devem ser separadas da seguinte maneira. Os botões florais são invertidos sobre uma peneira de malha fina (1,5-2 mm) e esfregados levemente sobre a tela. As aneras atravessam a tela e caem sobre uma pequena bandeja de papel, confeccionada e identificada com o nome do genótipo e data de coleta. As bandejas são deixadas à temperatura ambiente e fora do alcance da luz solar direta. A deiscência das anteras ocorre de 24 a 36 horas após a coleta.
Após secas, as anteras e o pólen são recolhidos em frascos de vidro, tamponados com algodão e colocados em dessecador com substância higroscópica, a sílica gel. Quando se deseja conservar o pólen para utiliza-lo no ano seguinte, como é o caso de cruzamentos que envolvam o genitor feminino precoce e o masculino tardio, os dessecadores devem ser colocados em congeladores a aproximadamente - 18º C. nestas condições o pólen pode permanecer viável por até 3 ou 4 anos.
Teste de viabilidade do pólen
O método mais utilizado nos programas de melhoramento genético de frutíferas de clima temperado, para testar a viabilidade de pólen, é a germinação in vitro.
Para realizar este método, primeiramente é confeccionado um meio de cultura padrão, com 10% de sacarose + 1% de agar, diluídos em água destilada. Entretanto, pólen de algumas cultivares de ameixeira, germinam melhor com a adição de 20 a 40 ppm de ácido bórico. O meio é aquecido para dissolver completamente o ágar, sem ebulir. Ainda quente, são colocadas 3 a 4 gotas de meio sobre tubos de PVC de 1,5 cm de diâmetro e 0,5 cm de altura, colados sobre lâminas comuns.
Após esfriar o meio, o pólen a ser testado é polvilhado levemente sobre a superfície do meio de cultura, com auxílio de um pincel. As lâminas são colocadas em placas de Petri, com papel umedecido no fundo, para simular uma câmara úmida. As placas de Petri são, então, colocadas à temperatura de aproximadamente 25º C. Três a quatro horas após, pode ser feita a contagem dos grãos de pólen germinados e não germinados. Sob microscópio ótico são contados de 100 a 200 grãos de pólen por genótipo, obtendo-se o percentual de germinação.
Em geral, uma boa viabilidade de pólen é considerada entre 50 a 80%. Entretanto, quando utiliza-se pólen vindo do exterior, admite-se até 30% ou menos de germinação, realizando-se polinização em um maior número de flores.
EMASCULAÇÃO E POLINIZAÇÃO a) Pessegueiro
Os estames das flores de pessegueiro são removidos, com auxílio de uma pequena tesoura, cortando-se o tubo floral logo abaixo do ponto de inserção dos estames, quando as flores estão ainda em balão, porém próximo da antese.
Como o período de floração do pessegueiro dura de 1 a 2 semanas, a planta-mãe deve ser visitada a cada 2/3 dias para efetuar a emasculação e polinização de flores próximo à antese, deixando as flores pouco desenvolvidas para nova visita e a retirada de flores abertas.
Recomenda-se a polinização de aproximadamente 1.000 flores, após realizar este número de polinizações as demais flores da planta são retiradas, para que os frutos gerados por esta planta sejam oriundos somente do cruzamento desejado, lembrando que o pessegueiro é uma espécie autógama.
A polinização deve ser realizada preferencialmente logo após a emasculação da flor. Ela pode ser realizada com o dedo, com bastante pólen. Após cada cruzamento realizado, as mãos devem ser lavadas em álcool 70%, antes de trabalhar com outro pólen.
As plantas nos quais foram realizados os cruzamentos devem ser convenientemente marcados, para chamara a atenção na hora da colheita.
b) Ameixeira
A emasculação é realizada da mesma forma como no pessegueiro. Entretanto, deve-se ter maior cuidado para não danificar o pistilo, já que a flor é menor e mais sensível aos danos.
Se a cultivar utilizada como genitor feminino for auto-infértil, fato que ocorre na maioria das cultivares, não há necessidade de emasculação. Entretanto, estas flores devem ser protegidas da visita de insetos, utilizando-se sacos de papel nos ramos ou proteção de toda a planta com tela antiinseto. Nas plantas protegidas totalmente, coloca-se ramos de flores do genitor masculino e uma pequena caixa com abelhas sob a tela para efetuar a polinização da planta-mãe.
Entretanto, a prática mais comum é a emasculação, seguida da polinização manual, conforme descrito para pessegueiro. Os ramos com flores polinizadas devem ser identificadas, as flores não polinizadas de um ramo são retiradas.
Outro método que pode ser utilizado é o plantio de duas cultivares elite, com as quais se deseja efetuar um cruzamento, em blocos isolados de outras plantas de ameixeira. As duas cultivares devem apresentar floração coincidente. Desse modo, ocorre a polinização aberta e as sementes daí obtidas podem ser utilizadas para gerar grande número de indivíduos a serem testados. Este método apresenta a vantagem do grande número de indivíduos gerados, porém tem o inconveniente que após o plantio do bloco isolado, somente após 3 anos ocorrerá a primeira floração das plantas, além disso as plantas devem ser isoladas das demais da espécie, o que gera custos e mão-de-obra adicionais.
c) Macieiras e pereiras
Assim como na ameixeira, plantas de macieira e pereira, que são espécies alógamas, não necessitam ser obrigatoriamente emasculadas, uma vez que a maioria
delas não é fertilizada pelo seu próprio pólen e algumas cultivares de pereira são macho-estereis, com pólen não viável.
Entretanto, como na ameixeira, em geral se faz a emasculação quando as flores estão no estádio de balão, principalmente para facilitar a polinização cruzada e reduzir visita das abelhas para evitar contaminação por pólen de plantas não desejadas.
Geralmente são emasculadas 2 a 3 flores por cacho floral, sendo as demais removidas. Este processo apresenta outra vantagem, pois frutas originárias de flores emasculadas são facilmente reconhecidas por ocasião da colheita, pois não apresentam cálice.
Quando não realiza-se a emasculação das flores os ramos ou as plantas devem ser protegidas, como na ameixeira.
Os cachos florais polinizados devem ser identificados. CUIDADOS COM AS SEMENTES a) Pessegueiros e ameixeiras
As frutas oriundas das flores previamente polinizadas devem ser colhidas maduras. Com auxílio de uma tesoura são cortados os endocarpos (caroços) ao meio, sem causar dano às sementes (amêndoas).
As sementes são tratadas com hipoclorito de sódio e colocadas em sacos plásticos, contendo papel filtro embebido em solução fungicida e vedados com calor e acondicionados em câmara fria para estratificação.
Os saquinhos são checados periodicamente para verificar a umidade. O período de estratificação pode variar de 60 a 90 dias. A retirada das sementes pode ser realizada quando iniciam a germinação. Após, são plantadas em sementeira, em casa-de-vegetação ou telado.
Os seedlings são levados a campo, no primeiro inverno após a realização das polinizações e três anos após a mesma, os seedlings podem ser avaliados pela primeira vez. Em geral, na primeira avaliação eliminam-se as plantas indesejáveis e raras são as seleções efetuadas. É preferível efetuar uma segunda avaliação, na frutificação do ano seguinte, para então, selecionar os genótipos interessantes e eliminar todos os demais. Os genótipos selecionados são propagados por enxertia e colocados em coleção, para avaliação mais criteriosa.
Embriocultura
Sementes de pessegueiros e ameixeiras, oriundas de cruzamentos com cultivares ou seleções de maturação precoce, não germinam em condições naturais. Isto porque, a maturação da polpa ocorre antes que o embrião esteja completamente desenvolvido, fato que ocorre em frutas com período de desenvolvimento inferior a 115 dias da plena floração a colheita.
Assim, o cultivo de embriões torna-se necessário para permitir o desenvolvimento do embrião e a posterior formação dos seedlings.
Em linhas gerais, o procedimento consiste em colher as frutas no início da maturação e desinfestá-las com álcool 70%. Em seguida, retira-se as sementes do interior do endocarpo, em condições de assepsia em câmara de fluxo laminar. Cuidadosamente é efetuada a retirada do tegumento e a colocação das sementes em tubos de ensaio contendo meio de cultura, normalmente o WPM (wood plant media).
Após o desenvolvimento do seedling ele vai para aclimatização em casa-de-vegetação e segue os procedimentos já descritos.
b) Macieiras e pereiras
As frutas originárias das hibridações devem ser colhidas próximo à maturação. As sementes devem ser removidas e bem lavadas e desinfestadas em hipoclorito de sódio.
A estratificação pode ser realizada seguindo procedimentos descritos para pessegueiro e ameixeira, a temperatura de 3 a 5º C para sementes de macieira e durante 6 a 14 semanas.
Os demais procedimentos são semelhantes aos descritos para pessegueiro e amexeira.
SELEÇÃO
A seleção dos genótipos é bastante subjetiva, dependendo principalmente da experiência do melhorista e dos objetivos do programa de melhoramento.
No caso de caracteres quantitativos a avaliação de correlações de caracteres e conhecimento de herdabilidade do caráter são essenciais para um planejamento racional. Seleção para resistência a doenças, por exemplo, necessita de uma metodologia específica. É preciso conhecer a relação patógeno-hospedeiro, ter boas fontes de resistência, estudar o modo de herança da resistência e ter um bom método de screening e seleção dos indivíduos resistentes. Quando não se consegue preencher todos os requisitos, costuma-se fazer a avaliação das plantas baseadas na incidência da doença, nas condições de campo, o ideal, entretanto, é a inoculação do patógeno em condições controladas.
