Aula introdutória

Marco	Data aproximada
Formação do planeta Terra	4,54 bilhões de anos
Evidências mais antigas de vida	pelo menos 3,5 bilhões de anos
Surgimento do Homo sapiens na África Eva mitocondrial, ancestral comum pela linhagem materna	cerca de 300 mil anos 150–200 mil anos
Início da agricultura e domesticação de plantas	aproximadamente 12 mil anos
Melhoramento científico baseado em genética	principalmente a partir do século XX

Origem da agricultura

A agricultura não nasceu uma única vez nem em um único lugar. Diferentes povos passaram, de maneira independente, a manejar e domesticar plantas no Crescente Fértil, na China, na África, na Mesoamérica, nos Andes e em outras regiões.

Esse processo começou no início do Holoceno, após a última glaciação, mas não ocorreu como uma “invenção” repentina. Houve milhares de anos de observação, manejo da paisagem, coleta, cultivo e seleção.

Melhoramento ancestral

Muito antes da genética de Mendel, povos agricultores já realizavam seleção artificial:

observavam quais plantas apresentavam características desejáveis;
colhiam sementes, frutos, tubérculos ou estacas dessas plantas;
guardavam o material para o próximo plantio;
repetiam a seleção durante muitas gerações.

Assim, modificaram gradualmente características como:

tamanho dos frutos e das sementes;
sabor e redução de substâncias tóxicas;
facilidade de colheita;
produtividade;
resistência à seca, pragas e doenças;
tempo de maturação;
conservação após a colheita.

Foi assim que populações silvestres deram origem a variedades cultivadas de milho, mandioca, feijão, arroz e muitas outras espécies.

O papel das mulheres

Em muitas sociedades agricultoras, as mulheres foram responsáveis pela coleta, pelo cultivo, pela escolha das sementes, pelo processamento dos alimentos e pela transmissão desses conhecimentos. Por isso, tiveram papel decisivo na domesticação e na diversificação de numerosas plantas.

Mas é preciso formular isso com cuidado: não podemos afirmar que todo o melhoramento ancestral foi feito exclusivamente por mulheres. A divisão das atividades variava entre povos e períodos históricos. O mais rigoroso é dizer:

Em muitas sociedades, as mulheres exerceram papel central na seleção, conservação e intercâmbio de sementes, contribuindo decisivamente para a domesticação das plantas e para a formação da agrobiodiversidade.

Ou seja, o melhoramento genético não começou no laboratório. Ele começou com povos que observaram as plantas e selecionaram, geração após geração, aquelas que melhor atendiam às suas necessidades culturais, alimentares e ambientais.

Endogamia → aumento da homozigose

É o cruzamento entre indivíduos aparentados ou geneticamente muito semelhantes. Também pode ocorrer por autofecundação.

Com as gerações, aumenta a chance de os dois alelos de um gene serem idênticos por descendência. Isso pode expor alelos recessivos deletérios que antes estavam “escondidos” nos heterozigotos.

Consequências frequentes:

redução do vigor e do crescimento;
menor fertilidade e produção de sementes;
menor sobrevivência;
maior ocorrência de características indesejáveis;
menor capacidade de resposta a doenças e mudanças ambientais.

Esse conjunto é chamado de depressão endogâmica. Costuma ser mais forte em espécies predominantemente alógamas, isto é, adaptadas à fecundação cruzada. Muitas árvores florestais entram nesse grupo.

Heterose → aumento do desempenho dos híbridos

Heterose, ou vigor híbrido, ocorre quando o descendente de genitores geneticamente distintos apresenta desempenho superior à média dos pais e, dependendo do critério adotado, até ao melhor deles.

Pode aparecer como:

crescimento mais rápido;
maior produção de biomassa;
maior fertilidade;
maior sobrevivência;
maior tolerância a estresses;
maior uniformidade produtiva.

Uma explicação importante é a dominância: ao cruzarmos materiais diferentes, alelos dominantes favoráveis de um genitor podem mascarar alelos recessivos deletérios do outro. Também podem contribuir sobredominância e interações entre genes, chamadas de epistasia.

A relação central é esta: Endogamia→↑homozigose→possıˊvel perda de vigor Cruzamento entre materiais distintos→↑heterozigose→possıˊvel heterose

No melhoramento florestal, a endogamia pode ser usada deliberadamente para produzir linhagens mais homogêneas, mas precisa ser controlada. Depois, linhagens distintas podem ser cruzadas para explorar a heterose. Em populações de melhoramento, também se evita cruzar parentes próximos porque isso pode reduzir a diversidade genética e o desempenho das gerações futuras.

Um exemplo simples:

AA × aa produz descendentes Aa;
todos são heterozigotos;
se a for deletério e recessivo, o alelo A pode mascarar seu efeito;
o híbrido pode recuperar parte do vigor perdido nas linhagens endogâmicas.

Endogamia aumenta a homozigose; heterose está associada ao cruzamento entre materiais geneticamente diferentes e ao aumento do vigor da descendência.

Autógama e Alógama

Espécie autógama: predomina a autofecundação. O pólen fecunda o óvulo da mesma flor ou da mesma planta. Ao longo das gerações, há aumento da homozigose. Essas espécies geralmente toleram melhor a endogamia, pois muitos alelos recessivos prejudiciais já foram eliminados pela seleção. Exemplos: soja, arroz, trigo e feijão.
Espécie alógama: predomina a fecundação cruzada entre indivíduos diferentes. Mantém maior heterozigose e variabilidade dentro da população. A endogamia costuma provocar perda de vigor mais acentuada. Exemplos: milho e muitas espécies florestais.

Resumo para a aula: Autogamia→autofecundac¸a˜o→↑homozigose Alogamia→fecundac¸a˜o cruzada→↑heterozigose

Muitas árvores, como espécies de eucalipto e pinus, são predominantemente alógamas. Elas favorecem o cruzamento por mecanismos como separação temporal entre a maturação do pólen e a receptividade do estigma, flores masculinas e femininas separadas ou autoincompatibilidade.

Também existem espécies de sistema misto, nas quais ocorrem tanto autofecundação quanto cruzamento. Portanto, autógama e alógama descrevem o padrão predominante, não necessariamente uma regra absoluta.

Híbrido

Descendente resultante do cruzamento entre dois indivíduos geneticamente diferentes. O sentido exato depende do nível de diferença entre os genitores.

Híbrido interespecífico

Cruzamento entre indivíduos de espécies diferentes, geralmente do mesmo gênero.

Exemplo clássico na Engenharia Florestal: Eucalyptus grandis×Eucalyptus urophylla

O híbrido é conhecido como urograndis. O objetivo é reunir características das duas espécies, como crescimento, qualidade da madeira, resistência a doenças e adaptação ambiental.

Híbrido intraespecífico

Cruzamento entre indivíduos da mesma espécie, mas geneticamente diferentes.

Pode ser:

Interpopulacional: genitores pertencem a populações ou procedências diferentes da mesma espécie.
Intrapopulacional: genitores pertencem à mesma população.

A organização fica assim:

Híbrido
├── interespecífico: espécies diferentes
└── intraespecífico: mesma espécie
    ├── interpopulacional: populações diferentes
    └── intrapopulacional: mesma população

Quanto maior a diferença genética entre os genitores, maior pode ser a oportunidade de obter heterose, mas isso não é automático. Genitores excessivamente distantes podem apresentar incompatibilidade, esterilidade ou combinações genéticas desfavoráveis. O melhoramento procura uma distância genética que gere complementaridade sem comprometer a reprodução e a adaptação.

Teste de progênies é um experimento usado para avaliar o valor genético de uma árvore por meio do desempenho de seus descendentes.

A lógica é: a aparência de uma árvore resulta de genética + ambiente. Uma árvore muito alta pode realmente ter genes favoráveis ou simplesmente ter crescido em solo melhor. Ao plantar suas progênies em condições experimentais comparáveis, conseguimos separar melhor esses efeitos.

Termos básicos

Genitor ou árvore-matriz: indivíduo que produz os descendentes.
Progênie: conjunto de descendentes de um ou mais genitores.
Família: conjunto de indivíduos com parentesco conhecido.
Procedência: local ou população geográfica de origem do material.

Tipos de progênie

Meios-irmãos: descendentes com um genitor conhecido, geralmente a mãe, e pais desconhecidos ou variados. É comum quando se coletam sementes de uma árvore submetida à polinização aberta.
Irmãos completos: descendentes da mesma mãe e do mesmo pai, obtidos por cruzamento controlado.
Autofecundação: descendentes formados com pólen e óvulo do mesmo indivíduo.

Como é feito

Coletam-se sementes de várias árvores-matrizes e plantam-se suas progênies em um delineamento experimental, com:

repetições;
parcelas distribuídas aleatoriamente;
condições de manejo semelhantes;
avaliação de características como crescimento, forma do fuste, sobrevivência, resistência a doenças e qualidade da madeira.

Se os descendentes de determinada matriz apresentam bom desempenho em diferentes parcelas, há evidência de que parte dessa superioridade é genética.

Para que serve

O teste permite:

selecionar os melhores genitores;
selecionar os melhores indivíduos dentro das famílias;
estimar herdabilidade e parâmetros genéticos;
calcular valores genéticos;
estudar interação genótipo × ambiente;
formar pomares de sementes;
orientar cruzamentos e programas de clonagem.

A frase para guardar é:

No teste de progênies, avaliamos os filhos para descobrir quanto os pais realmente valem geneticamente.

Uma árvore superior fenotipicamente é chamada inicialmente de árvore plus. Depois do teste de progênies, ela poderá ser confirmada ou não como geneticamente superior.