Pixelmancer
Hortênsia, Hydrangea macrophylla

Written by - Hugo Billé Martins

A evolução das plantas

Sempre que estudamos evolução e genética na escola somos levados a estudar sobre nós mesmos, os homo sapiens, ou outros animais. Temos como exemplo clássico de evolução as girafas, que evoluíram durantes milhares de anos até que seus pescoços pudessem alcançar as mais altas árvores da savana africana. Os animais também recebem o olofote da evolução graças aos estudos de Charles Darwin nas ilhas Galápagos,


Resta para as plantas servir como exemplo para os estudos de genêtica, como as clássicas ervilhas que Gregor Mendel utilizou em suas análises. Assim que aprendemos o básico de genética, pulamos para as aplicações em nossas próprias vidas: começamos a montar árvores genealógicas, compreeendemos nossa hereditariedade, buscamos características herdadas de nossos ancestrais e assim por diante.


Temos como missão nessa publicacão elucidar a importância do estudo da genética e sua aplicação no reino plantae, apresentando sua importância para o agronegócio, comparando como sua genética difere com a nossa e mostrando algumas condições gênicas singulares.

Melhoramento genético

Um dos maiores avanços na agricultura. O melhoramento genético pode ser considerado uma das maiores colaborações da ciência para a agricultura. Isso porque essa prática tem contribuído para o aumento da produtividade, melhoria da qualidade nutricional dos alimentos, resistência a pragas e doenças, entre outros.

O que é? Para que serve?

Melhoramento genético é o processo de selecionar ou modificar intencionalmente o material genético de um ser vivo para obterem-se indivíduos com características de interesse.


Esta atividade é desenvolvida de modo contínuo e pode ser considerada como uma forma ecologicamente responsável de aumento da produção, qualidade e maior variabilidade dos alimentos


Especificamente na agricultura, o melhoramento genético é utilizado para desenvolver plantas com características agronômicas desejáveis. Seu intuito é aumentar a frequência de bons alelos nas populações dos vegetais a fim de que suas qualidades sejam desenvolvidas para desempenhar uma função benéfica à produção agrícola.

Principais objetivos

O principal objetivo, sem dúvidas, é desenvolver plantas com características agronômicas desejáveis. Por meio do auxílio da biotecnologia, que conseguiu dar um salto em quantidade e qualidade, o que possibilitou o desenvolvimento de novas cultivares de plantas, com características agronômicas obtidas de forma mais eficiente.


Vale ressaltar que nesse processo, a biotecnologia utiliza de marcadores genéticos, ferramenta que ajuda no “rastreamento” das características desejáveis em uma população de plantas.
O melhoramento genético contribui de forma direta com os problemas atuais da agricultura, relacionados principalmente com: - Mudanças climáticas; - Demanda global por alimento; - Aumento produtivo; - Resistência a pragas e doenças etc.

Quando surgiu?

Em síntese, surgiu há aproximadamente 10 milhões de anos, quando começou a domesticação de plantas e a agricultura. O melhoramento genético de plantas possui relação direta com a seleção natural imposta pelo homem. Logo, desde quando o homem deixou de ser nômade para se tornar agricultor, inconscientemente, ele deu início ao melhoramento por meio da seleção dos grãos de plantas aparentemente superiores.


Estes grãos eram selecionados para realizar a produção de novas plantas, a fim de obter plantas com características semelhantes às que as deram origem. No entanto, apenas no século XIX, a humanidade começou a entender os mecanismos envolvidos neste processo de seleção, por meio dos estudos realizados pelo Gregor Mendel.


Isso porque, Mendel descobriu como as bases genéticas são passadas de uma geração para outra. Assim, a partir de então foram possíveis os estudos da manipulação da hereditariedade, melhoramento e desenvolvimento de novas cultivares. Genétca de
diversas gerações - disponível em https://agropos.com.br/

Como é feito?

Na prática, devido os avanços da engenharia genética e da biotecnologia, as práticas de melhoramento genético avançaram significativamente. Como resultado, os pesquisadores passaram a interferir de forma direta e intencional no DNA das plantas a fim de definir quais características desejadas devem ser passadas para a sua descendência.


Isso quer dizer que a seleção com base no isolamento das partes de DNA passou a ser muito mais incisiva e direta. Desse modo, os cientistas começaram a realizar a troca de genes e alcançar os atributos desejados para a espécie.


Entre as diversas ferramentas da biotecnologia que podem ser usadas para realizar esse procedimento podemos citar: - Silenciamento gênico - Transformação genética

  • Edição genética por meio de CRISPR-Cas9
    É importante destacar que desde os anos 80 o melhoramento genético ocorre em grande parte por meio de sementes transgênicas. Esse processo envolve a adição de um gene oriundo de uma espécie não compatível sexualmente.

Quais são os métodos?

Os métodos de melhoramento genético de plantas consistem nos caminhos que o especialista vai utilizar para fazer a seleção dos genes. Em resumo, eles podem variar de acordo com o tipo de objetivo, modo de reprodução da planta e população base.


Nesse sentido, o intuito é gerar a cultivar, um grupo de indivíduos de qualquer gênero ou espécie vegetal superior, determinado pelo seu fenótipo e genótipo.


Desse modo, o melhoramento genético pode ser realizado por uma variedade de métodos, como: - Linhas puras - Multilinhas - Híbridos - Sintéticos e outros

Vantagens

  • Alimentos atraentes para o consumidor, com sabor mais apurado, espécies sem sementes e tempo de maturação;
  • Maior tolerância natural ao aparecimento de pragas e insetos;
  • Conservação do meio ambiente, usando menos água para a diluição dos produtos, menos combustível para pulverizadores, e menor risco de contaminação;
  • Tempo de validade do produto mais elevado;
  • Melhor qualidade nutricional;
  • Maior capacidade de autofecundação das plantas;
  • Descendência mais numerosa.

Desvantagens

  • Alguns riscos e pontos negativos dos alimentos melhorados geneticamente são:
  • Aumento de reações alérgicas;
  • Eliminação de plantas que não sofreram modificação genética por meio do processo de seleção natural, visto que, as melhoradas possuem maior resistência às pragas e pesticidas;
  • Embora elimine pragas prejudiciais à plantação, o cultivo de plantas modificadas pode, também, matar populações benéficas como abelhas, minhocas e outros animais e espécies de plantas.

Exemplos

  1. Soja
  • Melhoria na qualidade dos grãos;
  • Aumento do potencial produtivo;
  • Adaptação às condições ambientais;
  • Resistência às pragas;
  • Tolerância a herbicidas;
  • Tolerância à seca.

Vale destacar que esses benefícios foram possíveis graças ao engajamento de empresas públicas e privadas, as quais têm destinados os seus esforços para a pesquisa e inovação do melhoramento genético de soja.


  1. Milho
  • Aumento de produtividade
  • Tolerância à seca
  • Eficiência na absorção do nitrogênio
  • Melhoramento Genético

Um dos motivos do Brasil ser o terceiro maior produtor de milho do mundo é o uso de tecnologias que permitiram a produção de híbridos de milho de alta performance.

Espécies selvagens e domesticadas

Assim como acontece com os animais, plantas também podem ser domesticadas. A domesticação de espécies é basicamente a priimeira forma de seleção genética da humanidade, escolhendo os espécimes desejáveis de uma espécie apenas pelas suas características visíeis (fenótipo). Com o avanço da seleção genética e a domesticação várias espécies mudaram completamente, exemplos sendo:

Melancia

As belas, grandes e suculentas melancias não eram exatamente como as conhecemos hoje. Na verdade, esta fruta foi uma das mais modificadas em toda a história. Elas foram modificadas, inicialmente, pelos africanos subsaarianos. Fazendo com que o seu tamanho fosse aumentado e as suas cores parcialmente modificadas. Mas, com o tempo, as mudanças se tornaram ainda mais evidentes.


Dados afirmam que as espécies originais da melancia eram compostas majoritariamente por sementes e pesavam apenas 80 gramas. Enquanto isso, as mais modernas pesam de 2 a 8 quilos e são compostas por 91,5% de água. É importante lembrar também que, depois que foram levadas para a Ásia e a Europa, elas se tornaram ainda maiores, mais doces e mais ‘preenchidas’. Além disso, a sua cor vermelha é causada pela superprodução de um composto chamado licopeno, que foi inserido propositalmente pelos humanos. Melancia antes e depois da domesticação - disponível em https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fhypescience.com%2Fantes-e-depois-domesticaca-vegetais%2F&psig=AOvVaw05785r5HyNA7iNAzYWNTx6&ust=1667440480587000&source=images&cd=vfe&ved=0CAwQjRxqFwoTCMCinv6xjvsCFQAAAAAdAAAAABAJ

Banana

Bananas são programadas para o consumo. Um alimento fácil de descascar que não possui sementes. Essa espécie primitiva é majoritariamente composta por sementes, tem um tamanho reduzido e são mais resistentes. Elas geralmente não são comestíveis. Acredita-se que a mutação genética que as transformou na fruta que conhecemos hoje tenha durado cerca de 6.500 anos. Banana antes e depois da domesticação - disponível em https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fincrivel.club%2Fadmiracao-curiosidades%2Fcomo-eram-as-frutas-e-legumes-antigamente-a-banana-era-estranha-643010%2F&psig=AOvVaw1k4L9vvyxKA0Qb9fcQzAvK&ust=1667440663762000&source=images&cd=vfe&ved=0CAwQjRxqFwoTCOjGyNWyjvsCFQAAAAAdAAAAABAI

Brassicas

As Brassicas estão no cardápio da maioria dos brasileiros, que por meio de várias seleções artificiais, possuem dentre de sua espécie (Brassica oleracea), variedades como: couve, repolho, couve-flor e brócolis.


  • Repolho: apresenta mutação nos genes Dwarfs, responsáveis pela síntese do hormônio vegetal giberelina. Essa mutação há uma redução entre o caule/talo.

  • Brócolis: mutação no gene apetala1, tornou as suas folhas muito maiores.

  • Couve: mutação no gene Cauliflower faz com que cerca de 10% das flores da couve se desenvolvam corretamente.

Essas mudanças foram responsáveis com que tenhamos um leque maior de alimentos nos supermercados, que esses alimentos tenham mais nutrientes e consequentemente trazem maiores benefícios para a nossa saúde. Brássica encontrada na natureza - disponível
em https://en.wikipedia.org/wiki/Brassica

Tropical Race 4 (TR4)

Esta doença sem cura vem se alastrando pelas plantações da fruta mais popular do mundo. Conhecida como mal-do-Panamá, a TR4 é causada pelo fungo Fusarium Oxysporum e vem destruindo as fazendas de banana nos últimos 30 anos.

Escassez de banana

O mal-do-Panamá está presente em mais de 20 países. Na última década, a pandemia espalhou-se da Ásia para Austrália, Oriente Médio, África e América Latina, de onde vem a maioria das bananas enviadas para supermercados no Hemisfério Norte.

Em busca de soluções

Cientistas de todo o mundo tentam encontrar uma solução, incluindo a criação de bananas geneticamente modificadas (GM) e uma vacina, para que a doença não afete países em desenvolvimento, onde as bananas são um alimento básico.

Sintomas

Uma planta doente demora até um ano para mostrar os sintomas, que são manchas amarelas e folhas murchas. Quando a TR4 é identificada, já é tarde demais e ela terá se espalhado por esporos no solo em botas, plantas, máquinas ou animais.

Gros Michel

A doença fúngica surgiu na Ásia, onde evoluiu com as bananas, antes de se espalhar para plantações da América Central. Foi devastador porque eram todas de apenas uma variedade, a Gros Michel ou 'Big Mike'.


Essa espécie produz frutos grandes e saborosos que podem ser cortados da árvore ainda verdes, possibilitando o transporte de alimentos exóticos altamente perecíveis por longas distâncias, enquanto continuam amadurecendo.


Para substituir a Gros Michel, produtores apostaram, na década de 1960, na Cavendish, chamada no Brasil de banana nanica. Mas na década de 1990 uma nova cepa do mal-do-Panamá surgiu, novamente na Ásia, letal para a espécie.

Pandemia

Fernando García-Bastidas, pesquisador em saúde vegetal e com doutorado em TR4, descreve a doença da banana moderna, que ataca o sistema vascular das plantas fazendo-as murchar e morrer, como uma "pandemia".


“As bananas estão inegavelmente entre as frutas mais importantes do mundo e são um alimento básico importante para milhões de pessoas. Não podemos subestimar o impacto que a atual pandemia do TR4 pode causar na segurança alimentar. ” Fernando García-Bastidas, pesquisador em saúde vegetal e com doutorado em TR4.

Curiosidade

"Bananageddon" - Jackie Turner, cineasta americana que questiona como as bananas são cultivadas desde que trabalhou em uma plantação como estudante, viajou o mundo por 2 anos para observar o impacto da TR4 e lançou o filme "Bananageddon", convencida de que a solução está na justiça e na variedade de produção.

Condições gênicas

Essa seção vai tratar de algumas condições genéticas e mutações que afetam as plantas. Algumas dessas condições são muito cobiçadas em plantas ornamentais (suculentas e orquideas) e podem elevar muito o preço de um espécime afetado.

Cristata/Fasciação

É quando ocorre uma mutação causando um crescimento desordenado na planta, isso faz com que ocorra formação de uma "crista" ao invés do crescimento tubular.


O feixes condutores de seiva presentes no câmbio vascular da planta são normalmente cilíndricos porém, se a planta possuir alguma alteração no gene responsável por essa característica, o desenvolvimento da planta pode ser completamente alterado.


Trichocereus Pachanoi monstruoso Nessa imagem podem observar um Trichocereus Pachanoi monstruoso (logo a seguir vamos falar sobre a condição monstruosa) e sua forma cristata. Esse espécime pertence ao Guydo Horta, do canal §Cacterapia. É possível observar que atrás do espécime cristata há um cacto normal, que é exatamente o mesmo cacto.


A condição cristata pode ser inconsistente no corpo da planta, há a possibilidade de apenas algumas partes do corpo vegetativo serem afetados. E vale ressaltar que até mesmo os frutos e flores podem possuir essa condição, mas é ainda mais raro.


Eu pessoalmente possuo apenas um espécime cristata, que é esse cacto na imagm a baixo, que ainda não consegui catalogar. É possível ver como há uma tendência desse cacto de se desenvolver em forma de crista, e fica mais aparente vendo ele de cima. Cacto
cristata desconhecido da minha coleção Cacto
cristata desconhecido da minha coleção visto de cima


Essa anomalia pode ser influenciada não apenas geneticamente, mas também por infecções fúngicas, bacterianas ou virais, alterações de clima, radiação e por outros fatores, mas são acontecimentos mais raros.

Variegata

São plantas que possuem coloração diferentes em suas folhas e em seus caules, causado pela falta de clorofila. Essa ausência de clorofila no corpo da planta possibilita que outros pigmentos sejam observados na planta, mais comumente o pigmento amarelo mas também existem plantas variegata com áreas vermelhas e laranjas.


Na primeira imagem abaixo temos um coração emaranhado (Ceropegia woodii) em sua forma normal, e logo em seguida um coração emaranhado em condição variegata. Ceropegia
woodii Ceropegia woodii Variegata


Quando essa anomalia é instável, a planta pode voltar a ter as suas folhas verdes novamente ou tê-las totalmente brancas, porém em muitos casos essa planta pode ficar muito fraca e acabar morrendo. Muitas vezes é necessário criar essas plantas variegatas em enxertos e tomar ainda mais cuidado com elas, fazendo o possível para mante-la sadável.

Monstrose

Nas plantas afetadas, grande parte dos seus pontos de crescimento começam a se desenvolver de forma aleatória. Possuindo como resultado vários botões, solavancos, membros assimétricos e até mesmo encurtamento. Cereus repandus monstruoso - disponível em https://vivoplantas.com.br/produto/cactos-monstro/

Lamarckismo

O Lamarckismo determina dois princípios básicos: a lei do uso e do desuso e a lei da herança de características adquiridas. Com os avanços na compreensão da teoria evolutiva que temos hoje, sabemos bem que a ideia do uso e do desuso não é tão direta assim e a lei da herança de característica adquiridas é simples incorreta.


Levando em consideração alguns conhecimentos que aprendemos aqui hoje podemos provar como a lei da heranã de característica adquiridas não é verdadeira, como por exemplo a condição variegata nas plantas. Uma planta variegata cristata pode obter essa condição por diversos fatores, mas apenas se essa condição for gênica suas herdeiras possuirão a chance de herdarem esse gene.


A lei do uso e do desuso é popularmente associada as girafas, com o exemplo de seus longos pescoços que eram utilizados com maior frequência seriam mais fortes e desenvolvidas (pescoço maior = sobrevivência). Hoje temos o conhecimento da seleção natural e como ancestrais de girafas que possuiam geneticamente pescoços maiores tinham maiores chances de se alimentar e, consequentemente, sobreviver e se reproduzir.


Mas afinal, o que tudo isso tem a ver com as plantas? Pensamos nas plantas como seres vivos inanimados, incapazes de fazer oque seja por conta própria. Porém, apesar dessa incapacidade de se mexer, as plantas evoluiem de acordo com seu ambiente, resultado de suas interações com seus arredores (seja o meio ambiente ou mesmo os outros seres vivos do local). A evolução das plantas pode parecer meio desinteressante comparado a evolução dos animais (recomendo imensamente o canal §TierZoo), mas incentivo você a buscar as diversar espécies do reino plantae e observar suas característica e histórias evolutivas. Eu pelo menos acho mais divertido e fácil buscar características semelhantes entre gêneros e famílias do reino plantae do que o animal.

Fontes

§Melhoramento genético: saiba quais são os impactos para o agronegócio - myFarm


§A pandemiaa que ameaça destruir as bananas no mundo - UOL


§Antes x depois: 8 fotos de frutas e legumes que foram domesticados por humanos


§As frutas e os legumes já foram bem diferentes do que conhecemos hoje


§10 frutas e vegetais com formas originais irreconhecíveis


§Número de cromossomos nas células de animais e plantas


§Número de cromossomos nas células de plantas


§Tudo o que você precisa saber sobre as plantas variegadas


§Cristata e Suculentas Monstro

§Brassicas um ótimo exemplo de como a humanidade age selecionando e domesticando as culturas agrícolas


§Cereus repandus monstruoso


§Cacterapia