O poder do germoplasma

Edição XXII | 06 - Nov . 2018

Equipe SEEDnews - seednews@seednews.inf.br

    O Século XX foi marcado por um desenvolvimento acelerado em todos os sentidos, seja da população global, como de conhecimento e expansão da agricultura; porém, felizmente, foi marcado pelo avanço sem precedentes da tecnologia, o qual teve um papel crucial para suprir as demandas de matéria-prima e alimentos ao redor do planeta. Sem os avanços tecnológicos alcançados nos diversos ramos industriais, a teoria de Thomas Robert Malthus (1766 – 1834), a qual pregava a escassez de recursos devido ao aumento populacional, já seria uma realidade há muito tempo.

    Na agricultura, nenhum fator foi tão importante quanto o germoplasma e a sua diversidade à disposição de cada melhorista. Segundo dados da FAO e, graças aos avanços de produtividade de cada novo cultivar disponibilizado no mercado, aliado ao desenvolvimento de outras tecnologias na agricultura, o mundo necessita de 68% a menos de terra para produzir a mesma quantidade de comida que há 50 anos. Ou seja, se em 1961 necessitávamos de um hectare, hoje necessitamos de apenas 0,32 hectare.

    Não faltam bons exemplos para elucidar este avanço na história do Brasil e do mundo. Durante a década de 1950 em diante, a agricultura mundial foi marcada pela chegada de cultivares superiores e implementação de práticas e ingredientes ativos (inseticidas, fungicidas e herbicidas) com alto impacto na eficiência de cada propriedade agrícola, fenômeno chamado de revolução verde.

    No Brasil, a adoção das práticas características da revolução verde foi um dos pilares do chamado “milagre econômico”, alavancando o país para a condição de exportador de alimentos, como a soja e o milho, os quais passaram a apresentar significativos acréscimos de produtividade. Motivado pelos resultados econômicos, o Brasil passou a instituir agências de fomento e pesquisa, como por exemplo, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), fundada em 1973.

    O crescimento populacional desde a década de 1960 duplicou mundialmente, subindo de 3,0 para 7,4 bilhões de pessoas entre 1961 e 2015, porém a área cultivada de cereais permaneceu praticamente inalterada. No entanto, por que não sentimos os efeitos de escassez dos grãos em nossas vidas? Isto se deve diretamente à evolução da produtividade alcançada ao longo dos anos pelos melhoristas e sua ação sob o germoplasma de cada espécie de cereal, lançando cultivares cada vez mais produtivas e eficientes.

    No caso do trigo, especificamente, é imprescindível mencionar o prêmio Nobel concedido ao agrônomo Norman Ernest Borlaug, em 1970, por reconhecimento de seus esforços desenvolvendo variedades de trigo semianãs, contribuindo para aumentar a disponibilidade de alimentos no mundo inteiro.




    Em uma estação de pesquisa no México, Borlaug e seus colegas passaram a década de 1950 cruzando milhares de cepas de trigo de todo o mundo, e desenvolvendo, no final das contas, uma variedade de alto rendimento e resistente a doenças. Infelizmente, esta não suportava o peso dos próprios grãos. Assim, Borlaug cruzou-a novamente com o trigo anão japonês para produzir o chamado trigo semianão, o qual era um tanto mais curto (e, portanto, não propenso a acamar com todo aquele grão extra na espiga), além de resistente a doenças e com resposta positiva à fertilização, duplicando a produtividade da cultura em muitos países.

    O homem vem aplicando seu conhecimento para seleção e melhoramento vegetal há milênios, com impactos significativos à sociedade. A história do milho moderno começa no alvorecer da agricultura humana, há cerca de 10.000 anos. Antigos agricultores situados na região que conhecemos hoje como o México deram os primeiros passos na domesticação do milho quando simplesmente escolheram quais sementes plantar. Esses agricultores notaram que nem todas as plantas eram iguais, sendo que algumas plantas podem ter crescido mais do que outras, ou talvez alguns grãos tenham sido melhores ou mais fáceis de moer. Os agricultores salvaram os grãos de plantas com características desejáveis e os plantaram para a próxima safra. Este processo é conhecido como criação seletiva ou seleção artificial. As espigas de milho tornaram-se maiores ao longo do tempo, com mais fileiras de grãos, eventualmente assumindo a forma de milho moderno conforme conhecemos hoje.

    A aparência do milho ancestral permaneceu um mistério por muito tempo. Enquanto outros grãos, como trigo e arroz, têm parentes silvestres óbvios, não há plantas selvagens que se pareçam com o milho, com grãos macios e amiláceos dispostos ao longo de uma espiga. O aparecimento abrupto de milho no registro arqueológico desconcertou os cientistas. A evolução foi sempre compreendida como gradual e lenta através de pequenas alterações. Por que o milho apareceu tão de repente?

    Através do estudo da genética, sabemos hoje que o ancestral selvagem do milho é uma gramínea chamada teosinto. O teosinto não se parece muito com milho, mas no nível do DNA, a diferença entre ambos é de cerca de apenas cinco genes, tendo o mesmo número de cromossomos e um arranjo de genes notavelmente parecidos. De fato, o teosinto pode cruzar com variedades modernas de milho para formar híbridos de milho-teosinto que podem continuar a se reproduzir naturalmente.

    A evolução e melhoramento do milho a partir do teosinto, cuja morfologia apresenta grandes diferenças desta monocultura moderna e cultivada extensivamente ao redor do mundo, demonstra o impacto significativo da manipulação genética que o homem pode gerar em um germoplasma ao longo de um breve período de tempo, trazendo benefícios intangíveis às civilizações.

    A revolução na produtividade alcançada pelos híbridos, principalmente de milho, há aproximadamente 110 anos, é um dos maiores exemplos do poder do conhecimento e sua aplicação sob o germoplasma vegetal, sendo reconhecido pela revista “Time”, em 1992, como uma das maiores conquistas da humanidade nos últimos 1000 anos.


Recentemente, a Embrapa divulgou avanços significativos no desenvolvimento de linhagens de soja que apresentam o dobro de resistência ao ataque de percevejos, objetivo esse alcançado meramente através da seleção de germoplasma nativo à disposição dos cientistas.


    Com toda a complexidade e diversidade genética de muitas espécies ainda a ser explorada pelas mãos hábeis de cientistas geneticistas ao redor do mundo, há ainda muitas transformações a serem presenciadas.

    A estratégia dos pesquisadores, conforme apresentado pelo Dr. Carlos Alberto Arrabal Arias, foi realizar ciclos de avaliação, seleção e recombinação de germoplasmas de soja através de análises em campo e laboratório, objetivando tanto o rendimento (produtividade) quanto a resistência a insetos sugadores. Segundo ele, até 2020, já será possível lançar cultivares resistentes no mercado.

    Esta conquista apenas demonstra o potencial de desenvolvimento a ser alcançado a partir de atributos já existentes nos genes nativos de cada espécie.

    Segundo a Dra. Liliane Henning (pesquisadora da Embrapa Soja), é no DNA que se encontra toda informação genética de um organismo vivo, a qual é armazenada e transmitida para seus descendentes. Nas últimas décadas, cientistas do mundo todo têm buscado, por meio do sequenciamento de genomas, decodificar a informação contida no DNA e transformar esse conhecimento em benefícios com aplicações nas mais diversas áreas. Na agricultura, por exemplo, o sequenciamento do genoma de diversas espécies tem permitido gerar estratégias biotecnológicas que contribuem para obtenção de cultivares mais produtivas e adaptadas a diferentes estresses, com um enorme potencial ainda a ser explorado”.

    Ainda segundo a Dra. Liliane, “neste contexto, o Brasil é detentor de grande parte da biodiversidade do planeta. Espécies nativas brasileiras poderão contribuir com informações de interesse direto para a agricultura, permitindo gerar plantas com caracteres envolvidos na adaptação a estresses bióticos e abióticos, assim como aqueles relacionados à melhora da qualidade nutricional de alimentos ou que agreguem valor aos produtos agrícolas”.




    Ao abordarmos a diversidade genética à disposição nos bancos de germoplasma no Brasil e no mundo, não faltam espécies para discussão e inclusão em qualquer programa de melhoramento vegetal.

    Um exemplo direto da importância da diversidade genética já é conhecido por muitos de nós, o qual foi a contaminação das lavouras de batata na Irlanda por Phytophthora infestans,  infligindo aproximadamente 1 milhão de mortes por volta de 1845 a 1852. Sendo a batata uma espécie de origem na América do Sul, e exportada à Europa em meados do século XVI, a população tornou-se rapidamente muito dependente deste alimento, porém, sem possuir a diversidade genética existente em sua região de origem, o que na época  resultou na perda de praticamente todas as lavouras cultivadas no continente europeu.

    Constantemente, a atividade agrícola e cultivo dos alimentos são ameaçados por novas doenças ou pragas, mesmo que conhecidas em outras regiões ou culturas, as quais passam a exercer danos significativos ao agronegócio após adaptações ou migrações. Neste caso, não faltam exemplos da importância de buscar resistência dentro da diversidade de germoplasma de cada espécie.

    Segundo o ex-pesquisador da Embrapa, Dr. José Tadashi Yorinori, “de todos os problemas enfrentados pela cultura da soja, uma das doenças mais devastadoras foi o cancro da haste na década de 1990. Ao surgir pela primeira vez em fevereiro de 1989 no Paraná, a falta de adoção de medidas de controle como o uso de cultivares resistentes, motivada pela falta de sensibilidade do produtor ou pela falta de informação sobre a doença, fizeram com que o cancro da haste se tornasse um problema em todo o Brasil, assim como em países vizinhos como a Argentina, Bolívia e Paraguai, causando severos danos à soja, com diversos relatos de propriedades que tiveram suas colheitas inviabilizadas pela doença, atingindo perdas de 80% a até 100%”.

    Segundo Yorinori, a agilidade com que a pesquisa, a assistência técnica e o setor de produção de semente responderam ao desafio do cancro da haste permitiu que, em muitas regiões, a solução através de cultivares resistentes fosse colocada à disposição do produtor em tempo recorde.

    Desde o início do século XXI, a sojicultora vem enfrentando um novo desafio, o qual é a ferrugem asiática. Sua capacidade de dano e velocidade de disseminação é sem precedentes, exigindo constante monitoramento e controle fúngico das plantas ao longo do ciclo da cultura, pois a doença tem potencial de, em poucos dias, inviabilizar completamente a produção.



    Novamente, o germoplasma de plantas resistentes é uma das melhores alternativas para controle da doença, especialmente porque muitos ingredientes ativos utilizados desde o início do século já apresentam perda de eficiência significativa ao longo dos anos.

    Segundo Carlos Renato Echeveste da Rosa (pesquisador da Corteva), “a resistência específica a Phakopsora pachyrhizi é conhecida, e seis genes dominantes já foram identificados: Rpp1, Rpp2, Rpp3, Rpp4, Rpp5 e Rpp6. A transferência desses genes de resistência através do melhoramento genético clássico ou através da seleção assistida por marcadores moleculares permite a obtenção de variedades resistentes e o seu uso como um método eficiente para o controle da ferrugem da soja. Assim, o estudo a respeito dos genes responsáveis pela resistência à ferrugem, e de sua herança, é de extrema utilidade no desenvolvimento de cultivares”.

    O desafio reside em obter cultivares com pluralidade de genes conferindo resistência às diferenças raças do fungo, assim como evitar a “quebra” da resistência ao longo dos anos devido à pressão de seleção e, assim, o surgimento de novas raças do fungo, devido à sua alta variabilidade genética.

    Embora muitas cultivares com resistência não venham a dispensar a necessidade de aplicação de fungicidas, possibilitam ao produtor uma maior flexibilidade para entrada com a aplicação do produto, facilitando o manejo e trazendo maior segurança à produção. 

    O desenvolvimento de novas cultivares, especialmente voltadas para possuir resistência a novas doenças ou pragas exige muitos anos de pesquisa e investimentos. Por isto, mesmo havendo genótipos atrativos em termos de resistência ou tolerância, não há garantias que tal solução chegue às mãos do agricultor, a menos que haja a devida motivação e recompensa ao pesquisador/obtentor, sendo principalmente, amparado por lei. Hoje, muitos países sofrem com poucas alternativas de cultivares propriamente adaptadas para a região devido à baixa renovação dos produtos ofertados no mercado.

    A pressão para o aumento de produtividade e aproveitamento de cada hectare agriculturável permanece aumentando à medida que o crescimento populacional avança. A média de área disponível “per capita” diminuiu aproximadamente 50% desde a década de 1960, reduzindo de 1,5 para 0,7 hectare por pessoa. Esta tendência irá permanecer nas próximas décadas, sendo que até 2020 espera-se haver mais de 9 bilhões de pessoas necessitando de alimentos.

    Assim, mais uma vez, a agricultura deverá lançar mão de toda tecnologia e de germoplasmas com potencial de suprir as demandas de nosso planeta em constante crescimento!


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