O melhoramento genético é uma ciência utilizada em plantas e animais para a obtenção de características desejáveis, a partir do conhecimento do controle genético destas características e de sua variabilidade.
O melhoramento genético foi iniciado no Brasil em 1903, com a introdução do gênero Eucalyptus por Navarro de Andrade para a produção de dormentes para estradas de ferro.
Em sua forma mais comum, o melhoramento florestal se dá através da seleção de indivíduos superiores, identificados em plantações comerciais, os quais podem ser vegetativamente multiplicados, ou restabelecidos em um delineamento adequado para a comprovação de sua superioridade genética, para a produção de sementes ou para a propagação comercial.
Esta comprovação de que os indivíduos selecionados (que formarão os futuros plantios comerciais ou produzirão sementes para este fim) são geneticamente superiores pode ser realizada através da implantação de testes de progênies ou de testes clonais.
Na área florestal, existem três formas de multiplicação vegetativa dos indivíduos selecionados: estaquia, método de propagação vegetativa por enraizamento de estacas; enxertia, união de partes de indivíduos através de seus tecidos, de modo que a união seja seguida de crescimento vegetativo e; micropropagação, cultura de tecidos. A escolha do método depende da finalidade da multiplicação e da fisiologia da espécie com a qual se está trabalhando.
A escolha de árvores é o primeiro passo para o melhoramento. Para uma maior garantia dos resultados, a seleção dos indivíduos pode ser realizada através de vários tipos de seleções.
A seleção dentro de famílias é feita através de cálculos que utilizam o desvio do valor individual em relação à média da família no bloco. Pode-se, também, utilizar o desvio da média de famílias em relação à média geral do teste.
Outra opção é a seleção combinada ou que utiliza ambos os desvios. A seleção multi-efeito, que propicia a correção dos efeitos ambientais, maximizando o ganho genético.
Com relação à seleção entre famílias e dentro das famílias, observou-se o problema da existência de indivíduos excepcionais, em famílias não selecionadas, e de indivíduos selecionados com valor inferior até mesmo ao pior indivíduo de outra família. Portanto, a seleção será baseada em medidas genéticas e não fenotípicas (que sofrem ação do ambiente).
Grande atenção deve ser dada ao objetivo final da seleção. Para isso, são realizados dois testes: testes de progênie, que fornecem dados sobre valores genéticos (apenas a variância aditiva é considerada). Este teste avalia as origens pela comparação do desempenho das suas descendências. Os testes clonais, que fornecem dados sobre valores genotípicos (a variância dominante também é considerada). Este teste é a avaliação de um indivíduo ou clone através da comparação de clones.
A importância destes conceitos está no fato de que pode haver grandes erros no resultado esperado, se indivíduos selecionados para a reprodução sexuada (pomar de sementes) forem utilizados para a clonagem, ou vice-versa.
A produtividade, a qualidade da madeira, a forma do fuste, a resistência a pragas e doenças, bem como outras inúmeras características que podem alterar o valor de uma floresta plantada, estão definidas já nas sementes, nos cromossomos. Isto torna a produção de sementes a partir de pomares testados uma ferramenta essencial.
Sementes melhoradas
A propagação dos resultados obtidos com o melhoramento genético florestal pode ocorrer através de sementes, ou através de estacas (clonagem) a partir do material selecionado. As sementes melhoradas podem ser obtidas das seguintes formas: área de coleta de sementes (ACS); área de produção de sementes (APS); pomar de sementes clonal testado (PSCT); desenvolvimento dos pomares; pomares de estacas (seed stand)
Área de Coleta de Sementes
Povoamento comercial onde se coletam sementes dos melhores indivíduos para utilização massal. Caracterizado por ser a mais simples forma de produção de sementes melhoradas, implica em baixa intensidade de seleção (cerca de 1:10) e seleção fenotípica no lado feminino.
Área de Produção de Sementes
Povoamento onde houve seleção e desbaste, removendo-se as árvores com características de qualidade inferior, deixando-se apenas os melhores indivíduos para o cruzamento. É a forma mais utilizada. A intensidade de seleção também é baixa (1:10) e a seleção fenotípica ocorre dos dois lados (feminino e masculino).
Pomar de Sementes Clonal Testado
É uma plantação de árvores com genótipo selecionado através de um teste clonal, estabelecida através da propagação vegetativa. Recebe um manejo diferenciado para o florescimento e produção abundante de sementes, através de tratos culturais específicos. Apresenta melhor resultado devido à maior intensidade de seleção (cerca de 1:5000) e porque trabalha com a seleção genética, no lugar da fenotípica, e nos dois lados (feminino e masculino). A dificuldade desta forma de produção para algumas espécies é a enxertia.
Entre as vantagens deste método está a possibilidade conhecer os genótipos das árvores produtoras de sementes e somente utilizar os superiores. Além disso, o florescimento se inicia mais rapidamente em função da idade fisiológica. O pomar pode ser implantado em local mais conveniente, mais econômico e mais produtivo.
Entre as desvantagens estão os seguintes fatores: apenas um ciclo de seleção é obtido na operação; há restrição da base genética; existem possíveis dificuldades na propagação; contudo a possibilidade de cruzamentos entre indivíduos aparentados é mínima e os genótipos superiores podem ser repetidos diversas vezes.
Pomar de sementes por muda
É uma plantação de árvores selecionadas geneticamente através de um teste de progênies, estabelecida através de mudas oriundas de sementes. Recebe um manejo diferenciado para o florescimento e produção abundante de sementes, através de tratos culturais específicos. Assim como o PSCT resulta em sementes de melhor qualidade que as ACS’s e APS’s, porque a seleção também é genética em vez de fenotípica. Este tipo de pomar requer a existência de teste de progênie.
Este método apresenta vantagens quando as características de interesse se manifestam em idade jovem; quando a espécie floresce precocemente; quando a propagação vegetativa é difícil. Neste caso, tem-se dois ciclos de seleção em uma operação e é possível manter uma base genética mais ampla, a partir de um maior número inicial de pais.
Como o PSM surge a partir de desbastes em testes de progênie, torna-se desvantajoso quando: a avaliação das progênies (teste) e a produção de sementes são dificilmente obtidas no mesmo local e, como os testes de progênie são feitos para as seleções originais, e não para os indivíduos que constituem o pomar, os genótipos dentro do pomar de produção não são conhecidos.
Em função do delineamento do teste e dos desbastes realizados, existe o problema de cruzamento entre parentes, principalmente quando se utiliza sementes de polinização aberta. Ocorre ainda que, se a espécie apresenta floração demorada, este processo não pode ser acelerado como ocorre na enxertia e, ao contrário do que ocorre na produção de sementes através de clones, um genótipo superior é representado por somente uma árvore.
Produção de Estacas
As estacas (cuttings) são segmentos de folhas, ramos, secções do caule ou raiz, tratadas com a finalidade de promover o enraizamento.
Muito comum no caso dos gêneros Eucalyptus e Populus, a propagação na forma de estacas apresenta a vantagem de obtenção de maiores ganhos em pouco tempo. Neste caso trabalha-se com a herdabilidade no sentido amplo, ou seja, sem cruzamentos. Plantios comerciais estabelecidos a partir de estacas apresentam maior homogeneidade, maior sobrevivência e maior produtividade.
A herdabilidade é a porção da variação fenotípica observada que ocorre em função dos efeitos genéticos. A estratégia de melhoramento pode ser definida em função: da herdabilidade, a qual não é apenas uma propriedade do caráter; da população; das condições ambientais a que foram submetidos os indivíduos.
O valor da herdabilidade pode ser aumentado pela introdução de mais variação genética na população, e melhorando as condições experimentais, reduzindo a contribuição da variação ambiental para a variação fenotípica total.
Um fator relevante quando se fala em melhoramento florestal é a interação “genótipo x ambiente”. Um mesmo genótipo (por exemplo, estacas de uma mesma matriz) pode apresentar comportamento inverso em dois ou mais ambientes. Este fenômeno é conhecido como interação genótipo x ambiente e é indesejável em um programa de melhoramento envolvendo mais de um local. A conseqüência negativa deste fenômeno é justamente o erro que pode estar embutido na indicação de um determinado material para ambientes diferentes.
O melhoramento genético é uma atividade já consagrada na agricultura, que permitiu a obtenção de resultados fantásticos em culturas anuais como o milho, a soja e a cana-de-açúcar. Entre estes resultados estão o aumento da produtividade, a resistência a doenças e o aumento do teor de brix. Tal sucesso se deve aos esforços para o conhecimento e definição das melhores técnicas de melhoramento em função da cultura com a qual se está trabalhando, e de condições favoráveis, como a floração anual, o porte das plantas e facilidades na polinização, diferentemente do que se encontra em espécies arbóreas.
Apesar das diferenças encontradas para as condições citadas na área florestal, o melhoramento genético também é possível e vem sendo realizado desde o início do século XX, em diferentes países e com diferentes espécies. Mas, mesmo com as dificuldades inerentes às espécies arbóreas, como o tempo para a maturidade fisiológica e a conseqüente floração, a distribuição das árvores nas populações naturais e a dificuldade de coleta de sementes representativa da variação existente, a altura das árvores, a variedade de agentes polinizantes, dificuldades na propagação vegetativa, e outros.
A maioria dos trabalhos desenvolvidos no melhoramento genético florestal visam o aumento volumétrico das árvores e a melhoria da retidão do fuste, mas diversas outras características, principalmente voltadas à tecnologia da madeira, já são também contempladas na seleção.
Em espécies utilizadas comercialmente o melhoramento em características relacionadas à produção de celulose, painéis de madeira e carvão se tornam interessantes devido à possibilidade de ganhos em qualidade e quantidade significativos no produto final. O mecanismo traz bons resultados econômicos e compensa o custo envolvido com a pesquisa e a tecnologia aplicadas.
Como exemplo, o teor de lignina e o rendimento em celulose, a densidade da madeira e seu poder calorífico, a presença de tiloses, o teor de cinzas, o teor de extrativos, e muitas outras variáveis mostram a importância da condução de pesquisas em anatomia e tecnologia da madeira paralelamente a programas de melhoramento genético, otimizando o tempo e incrementando os resultados obtidos.
Através da seleção de famílias, procedências e indivíduos, o melhoramento genético procura explorar a variabilidade natural das espécies, ainda pouco conhecidas em função da amplitude de variação em que ocorrem.
O eucalipto, por exemplo, ocorre naturalmente na Austrália entre latitudes de 13o a 43o, altitudes que vão do nível do mar até 4.000 m, em regiões sem problemas de déficit hídrico e outras onde este déficit chega a 300 mm.
Basicamente, o resultado do melhoramento genético ocorre em função
da variabilidade genética existente; da intensidade de seleção a ser praticada (manuseada pelo homem); da herdabilidade do caráter de interesse na espécie e condições disponíveis.
As principais espécies às quais o melhoramento genético florestal vem se dedicando no mundo, são:
Eucalyptus grandis
Eucalyptus urophylla
Eucalyptus saligna
Pinus taeda
Pinus caribaea var. hondurensis
Pinus radiata
Criptomeria japonica
Acacia mearnsii, que vem sendo melhorada na África do Sul desde 1920
Existem várias entidades no mundo trabalhando para o melhoramento genético de espécies florestais. Entre as principais entidades e as respectivas espécies com as quais trabalham, encontram-se:
Eucalyptus
CSIRO (Commonwealth Scientific Industrial Research Organization) – Austrália – tem realizado coletas de semente e possibilitado a realização de testes de procedência em todo o mundo.
ICFR (Institute of Commercial Forest Research) – África do Sul – vem coordenando trabalhos visando a produção de sementes.
EMBRAPA (Empresa Brasileira de Agropecuária), IPEF (Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais), IFSP (Instituto Florestal de São Paulo) – Brasil – vêm produzindo sementes melhoradas de eucalipto.
Pinus subtropicais (Pinus taeda e P. Radiata)
USDA (United State Department of Agriculture) Trabalha com estações experimentais para o melhoramento destas espécies.
NZFI (New Zealand Forestry Institute).
NCSU (North Carolina State University).
IPEF (Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais).
Pinus tropicais
CAMCORE (Central America and Mexico Coniferous Resource).
IPEF (Insituto de Pesquisas e Estudos Florestais).
Araucaria cuninghamii
QFD (Queensland Forest Department) – Austrália.
Como tendências do melhoramento genético florestal está a continuidade dos programas de melhoramento visando explorar a variabilidade existente através da recombinação dentro da espécie; a produção de árvores híbridas visando atender exigências industriais; identificação ou caracterização de árvores selecionadas através de técnicas de marcadores moleculares; utilização da clonagem como alternativa para plantações altamente produtivas, combinada a cuidados ambientais necessários à tal prática; utilização intensa da seleção precoce visando minimizar o fator tempo; pesquisas na área de transgênicos x impactos ambientais.
Apenas para se ter uma idéia, o gênero Pinus possui 13.000.000 de genes e 12 pares de cromossomos.
Gene = unidade de herança. Os genes estão localizados em locus fixos nos cromossomos e podem existir em uma série de formas alternativas chamadas de alelos.
Alelo = uma das alternativas de um par ou série de formas de um gene, os quais são alternativos na herança, porque estão situados no mesmo locus em cromossomos homólogos.
Cromossomos = unidades estruturais do núcleo portadoras dos genes de ordem linear. O número em cada espécie é tipicamente constante. Os cromossomos sofrem um ciclo típico em que muda drasticamente sua morfologia nas várias fases do ciclo vital dos organismos. Os cromossomos se situam na parte central da célula chamada núcleo.
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