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Artigos

26/07/2007

O Melhoramento de Milho

A arte e a ciência na era das novas tecnologias

Por ocasião dos 35 anos da Pioneer no Brasil nada mais apropriado do que falar sobre a área que impulsiona o desenvolvimento de novos híbridos de milho e que é tão importante para o setor do agronegócio: a pesquisa genética aplicada ao programa de melhoramento.

Durante um longo tempo, a pesquisa genética aplicada ao melhoramento de plantas vem passando por profundas transformações e desafios. As novas necessidades do mercado, o surgimento de barreiras como novas doenças e pragas, a capacidade de adaptação às novas condições de ambiente e de manejo são alguns exemplos.

Entretanto, até bem pouco tempo atrás, os melhoristas, tinham limitações quanto às técnicas e aos processos de seleção. Basicamente dependiam do acesso à diversidade genética, dos objetivos e metodologias traçados e de seu olho treinado para achar dentre inúmeras plantas, aquela que reunisse as características desejadas e, assim, cruzá-las e testá-las em diferentes ambientes para observar a manifestação de determinada característica e com base nisso selecioná-la ou não. E isso vem sendo praticado há um longo tempo, claro com algumas melhorias como máquinas que permitam plantar e colher um maior número de parcelas e, após a entrada da informática, a possibilidade de uma análise mais criteriosa, reduzindo os erros de observação. É e continuará sendo um trabalho árduo.

Entretanto, como um futuro presente, novas ferramentas estão surgindo como forma de melhorar esse processo tornando-o mais eficiente, mas sem tirar o brilhantismo e a capacidade humana de observar dentre uma população os de melhor desempenho.

A pesquisa

Entre os diversos aspectos da pesquisa conduzida pela empresa está o melhoramento de milho, que é fruto da combinação da arte e da ciência de selecionar os melhores produtos e identificar híbridos de destaque.

Como arte, depende do conhecimento empírico do pesquisador (melhorista) que, com o passar dos anos, aprende a perceber as nuances do ambiente, dos produtos e suas interações, tendo a capacidade de identificar híbridos superiores quando os encontra.

Como ciência, o melhoramento de milho emprega o rigorismo estatístico na condução experimental, o conhecimento das bases genéticas de características-alvo para o desenvolvimento de produtos e todo embasamento científico de áreas correlatas como a fitopatologia, fisiologia, fertilidade dos solos, biologia molecular, etc.

Como surgem os híbridos

Para chegar ao desenvolvimento de um novo híbrido é preciso primeiro desenvolver linhagens. Essas são obtidas após sucessivas autofecundações de um híbrido, onde o pólen de cada planta é coletado da parte masculina (pendão) e depositado sobre a parte feminina (os estigmas ou cabelos do milho) da mesma. Em geral, após seis a sete autofecundações, que levam em torno de 3 a 4 anos, dependendo de como estão localizados os centros de pesquisa, obtém-se uma nova linhagem, sendo esse o método tradicional e, ainda hoje, o mais aplicado pelos melhoristas.

A partir daí inicia a segunda etapa do melhoramento de milho, onde as linhagens são cruzadas em diversas combinações e os híbridos avaliados nos 5 anos seguintes, mantendo-se apenas uma pequena proporção de selecionados de um ano para outro. Assim, após 8 a 9 anos de pesquisa, permanecem poucos produtos com consistente desempenho superior, que podem chegar a ser um produto comercial.

Algumas novas ferramentas estão surgindo

Indução de haploidia

Por centenas de anos o melhoramento de milho foi realizado de forma empírica, mas, como ciência, tem menos de um século. Sendo assim, tem evoluído rapidamente e estão se presenciando algumas das mudanças na forma de se fazer melhoramento em milho.

Uma delas é o uso de indução de haploidia para obtenção de linhas puras, chamadas duplo-haplóides. Essa técnica permite obter linhagens após o cruzamento de um híbrido com um indutor de haploidia. De 10% a 20% das plantas obtidas desse cruzamento são de natureza haplóide, ou seja, possuem a metade do conteúdo genético. Assim, é necessário que seja feito o tratamento dessas plantas haplóides, ainda na fase de plântulas, para dobrar o número de cromossomos e restabelecer a fertilidade da planta. Por definição, duplo-haplóides são essas plantas haplóides que passaram pelo tratamento e tiveram seu conteúdo genético duplicado ou restabelecido para o normal. Esse processo permite reduzir em, ao menos, 18 meses o tempo necessário para a obtenção de novas linhagens. Além da redução no tempo, outra vantagem significativa no uso desta tecnologia é a garantia da pureza genética das linhagens desenvolvidas pela pesquisa, uma vez que todas as plantas geradas de uma única semente haplóide serão idênticas geneticamente, um ganho significativo na qualidade das avaliações iniciais dos híbridos. A pesquisa de milho da Pioneer®, no Brasil, está hoje entre os grupos que lideram o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia DH na empresa a nível mundial.

Uso de marcadores moleculares

Outra tecnologia que vem sendo cada vez mais empregada no melhoramento de milho é aquela que avalia a composição de DNA, conhecida como tecnologia de marcadores moleculares. Essa permite diferenciar indivíduos (sejam linhagens prontas ou em desenvolvimento e até híbridos) pela análise de seu perfil de DNA ou molecular, similar ao que é feito nos testes de paternidade. Além de diferenciar indivíduos, esta técnica permite rastrear blocos gênicos presentes em linhagens-elite no decorrer de várias gerações de melhoramento.

Quando a presença desses blocos pode ser correlacionada com a presença de características fenotípicas (visuais - aquela que você pode ver) importantes, como por exemplo a resistência a doenças, o uso dessa ferramenta para a seleção de indivíduos pode facilitar e até aumentar o ganho genético. Alguns exemplos ilustrativos incluem as doenças de colmo. Em geral a avaliação ideal para doenças de colmo em milho ocorre antes que a maturação fisiológica do grão tenha sido atingida. Nesse caso, a avaliação é destrutiva, pois não se pode colher sementes de plantas que foram avaliadas para doenças de colmo, o que dificulta o trabalho do melhorista que precisa avaliar, selecionar e colher as plantas que serão mantidas para próxima geração.

Com o uso de marcadores moleculares é possível ainda em um estágio inicial da planta, quando em V4 (quatro folhas totalmente desenvolvidas fora do cartucho), coletar uma amostra pequena de folhas e utilizar essa para obter e analisar o seu DNA, identificando-se àquelas que contém os genes de resistência de interesse. Essas são então selecionadas pelo DNA, não sendo necessária a avaliação destrutiva do colmo. Outro exemplo é o caso da seleção de indivíduos resistentes às ferrugens na ausência de pressão de inóculo suficiente para distinguir visualmente plantas resistentes de suscetíveis. Por serem por vezes doenças de ocorrência errática, o melhorista não pode contar que todos os anos terá boa incidência de ferrugens para distinguir indivíduos resistentes de suscetíveis.

Uma vez que se tenha marcadores moleculares associados à resistência, essa seleção pode ser feita eficazmente pelo DNA, pois o DNA de um indivíduo não muda com o ambiente onde ele estará sendo avaliado, o contrário do que acontece com as características visuais da planta, cuja expressão/visualização dependem do ambiente onde as plantas se encontram. Uma vez identificados, genes de resistência podem ser incorporados em linhagens excelentes produtoras de híbridos, mas que possuam deficiências importantes quanto a resistência a certas doenças.

O uso de marcadores de DNA permite que seja possível identificar os indivíduos resistentes (após o cruzamento da linhagem-elite com uma resistente) e converter uma linhagem-elite em sua versão resistente fora do ambiente de ocorrência da doença. O tempo para converter uma linhagem desta maneira pode ser reduzido em até 2 anos quando o trabalho é feito em um ambiente que permite três gerações de milho ao ano

Tecnologia do DNA recombinante

Por fim, não poderia deixar de mencionar a tecnologia do DNA recombinante que disponibiliza hoje ao melhoramento transgenes importantes como o Optimum GAT (resistência ao glifosato) e o Herculex I (resistência a algumas espécies de insetos). Híbridos Pioneer contendo essas características aguardam liberação governamental para serem comercializados e/ou avaliados e, uma vez disponíveis, agregarão grande valor ao portfólio de produtos da empresa trazendo enormes benefícios aos agricultores como maior praticidade operacional, melhorias na qualidade do produto final e maior eficiência no controle e redução de custos da lavoura. Essa tecnologia já vem sendo utilizada há mais de 10 anos em muitos países.

Conjuntamente, hoje todas essas tecnologias disponibilizam novas ferramentas ao melhoramento de plantas que, aos poucos vão modificando e ajustando o método de obtenção, avaliação e seleção de novas linhagens e, em consequência, novos híbridos. Contudo, não se pode esquecer que o sucesso do bom e velho melhoramento de milho reside na habilidade de, ao final de tudo, identificar-se híbridos que desempenhem bem no campo. Portanto, é no campo que o melhorista deve estar para que o seu papel na porção “arte” dessa ciência possa acontecer. E, se eles souberem incorporar e ajustar, mas principalmente “combinar” o uso das novas tecnologias em seu favor, certamente sairão na frente nessa nova era em que o melhoramento de milho está entrando.​

 

Autor:
Sandra Milach, Cientista Sênior da Pioneer Sementes
Fonte: