Seleção artificial de plantas: produzindo melhores cultivares

A seleção artificial de plantas é uma estratégia do melhoramento genético que envolve a escolha de pais com características de interesse, com o objetivo de que seus filhos herdem essas características desejáveis.

A seleção artificial pode ser usada para produzir frutas e vegetais maiores, mais saborosos e de maior durabilidade. Plantas com maior resistência a pragas, doenças e variações climáticas. O resultado são lavouras mais produtivas, com menores custos ao produtor e alimentos mais acessíveis ao consumidor.

Selecionar para melhorar

O termo “seleção artificial” foi inventado por Charles Darwin em seu famoso trabalho sobre evolução, On the Origin of Species (A origem das espécies), mas a prática em si antecede Darwin, em milhares de anos. Assim como a biotecnologia clássica, o melhoramento de plantas e animais tem sido uma prática comum desde o nascimento da civilização.

Naquela época, a seleção artificial de plantas era aplicada pelos agricultores para produzir vegetais que fossem mais modernos e que tolerassem os desafios da agricultura. Quando é feita, as qualidades selecionadas são bem conhecidas e levadas adiante. Prática que tem sido aperfeiçoada até os dias de hoje para o desenvolvimento de novas cultivares.

Diferente da seleção natural, a seleção artificial acelera o processo de adaptação e estabilidade das plantas. Com ela, é possível avaliar uma enorme possibilidade de cruzamentos entre pais com diferentes características benéficas. O objetivo é alcançar plantas que apresentem atributos desejados como:

• Tamanho de frutos;
• Número de grãos por vagem, espiga etc.;
• Resistência a pragas e doenças;
• Tamanho de folhas e flores;
• Tolerância às mudanças de clima;
• Cor, formato, sabor;

Entre tantas outras, características que poderíamos listar por muito tempo. Além disso, essas qualidades são muito particulares de cada espécie em que se está plantando, estudando e melhorando.

No morango, comumente, a seleção artificial é feita visando obter frutos maiores, bem vermelhos e com formato de coração. Já quando olhamos para a soja, a preferência é por plantas mais baixas, com muitas vagens e grande número de grãos por vagem. Porém, tolerância a pragas e doenças é uma característica comum, desejável para todas as espécies.

Seleção natural: segundo Charles Darwin, a seleção natural vem moldando todas as populações de seres vivos do planeta, fazendo com que só os mais adaptados pudessem sobreviver às mudanças climáticas, sociais e geográficas que ocorreram com o passar dos séculos.

Mas, nem tudo são flores

Além de ter sido importantíssimo para o desenvolvimento da agricultura e da humanidade, a seleção artificial de plantas pode ter alguns pontos negativos e passar por dificuldades para que seu resultado seja totalmente eficiente. 

Por isso, alguns pontos precisam ser levados em conta pelos pesquisadores, na hora de produzir uma cultivar por melhoramento genético. Podemos citar:

• Resulta numa população de plantas com genética muito semelhante

Quando uma espécie inteira tem um perfil genético semelhante, significa que as plantas terão os mesmos pontos fortes e fracos. O que torna mais fácil para uma doença infecciosa se espalhar por toda a população, por exemplo. 

Por isso que a criação e manutenção de bancos de germoplasma são essenciais para a conservação da diversidade genética das espécies.

• Não há garantia de que as qualidades selecionadas irão para os filhos

Mesmo que o trabalho de seleção seja feito de forma cautelosa e com detalhes, nem todos os filhos originados desse cruzamento terão as características dos pais. Daí, a avaliação e a seleção artificial entram novamente no ciclo. Os pesquisadores têm que saber separar os organismos que apresentam as características desejadas.

•  A seleção artificial muda a evolução de cada espécie

Nossa prática de seleção artificial interfere no processo evolutivo natural. Começamos a acelerar a evolução das plantas para a necessidade humana, no lugar de deixar a natureza fazer o trabalho para que ocorra a adaptação do habitat. 

Por outro lado, como essa prática já vem sendo feita há milhares de anos e cada vez produzimos mais, e melhor, podemos inferir que a seleção artificial e a seleção natural vem caminhando juntas.

As primeiras civilizações já sabiam selecionar

Desde o início da agricultura na antiguidade, a seleção artificial de plantas vem sendo feita. Os humanos antigos já conseguiam observar diferentes características nas plantas que consumiam e tinham o discernimento de levar adiante aquelas que mais agradavam seu paladar, ou que se adaptavam melhor ao local onde estavam vivendo.

Quase todas as frutas e vegetais consumidos hoje em dia são produtos de seleção artificial. Repolho, brócolis, couve-flor e couve de bruxelas são vegetais derivados da mesma planta, Brassica oleracea, também conhecida como mostarda selvagem (ou repolho selvagem, para alguns autores).

Ao isolar plantas de mostarda selvagem com características específicas, os agricultores puderam criar uma variedade de vegetais de uma única fonte, cada um com sabores e texturas diferentes. O brócolis, por exemplo, foi desenvolvido a partir de plantas de mostarda selvagem que eliminaram o desenvolvimento das flores, enquanto a couve foi derivada de Brassica oleracea com folhas maiores.

Outra planta que também veio se desenvolvendo pela seleção artificial é o milho. A planta foi desenvolvida no sul do México entre 6.000-10.000 anos atrás, a partir de uma grama chamada teosinto. Os cientistas acreditam que os primeiros agricultores mexicanos selecionaram apenas os maiores e mais saborosos grãos de teosinto para o plantio, rejeitando os grãos mais finos.

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O teosinto tinha apenas 5 ou 7 centímetros de comprimento, com 12 grãos duros, enquanto  o milho moderno possui mais de 500 grãos moles. Além disso, os grãos de teosinto podiam quebrar os dentes. Então, os primeiros agricultores da época escolheram variedades que produziam grãos mais macios para o cultivo.

Desde o início da agronomia, os melhoristas de plantas selecionaram variedades de culturas para aumentar a produção e a qualidade nutricional, resistência a pragas e doenças e melhorar a aparência e o sabor.

Esse processo permitiu que os mexicanos desenvolvessem o milho muito rapidamente, pois pequenas mudanças na composição genética da planta já tinham efeitos no sabor e no tamanho do grão. Apesar de suas diferenças físicas, o teosinto e o milho diferem apenas em cerca de cinco genes. Hoje, o milho é um alimento básico nas dietas em todo o mundo.

Toda planta moderna existente passou pela seleção artificial

Hoje em dia, esses procedimentos de seleção artificial variam de métodos muito simples, parecidos com os feitos na antiguidade, até a seleção indireta de características, com base no genoma, usando marcadores moleculares.

Os procedimentos diferem tanto em custos quanto em eficiência genética. No entanto, o objetivo é sempre o mesmo: plantas melhores para o cultivo e mais produtivas. A forma de como essa seleção vai ser conduzida depende do pesquisador que está desenvolvendo a nova cultivar.

Nos últimos anos, com o desenvolvimento da biotecnologia e de técnicas modernas e avançadas da bioinformática, a seleção artificial de plantas se tornou mais precisa e certeira, na hora da escolha pelos pesquisadores. A técnica da seleção genômica é um exemplo claro para o maior alcance e precisão da seleção.

Chamamos essa estratégia de seleção genômica, pois conseguimos prever a possibilidade da transferência das características por meio da análise do DNA da planta. Atualmente, é possível saber quais e onde estão os genes dos parentais, antes de ser feito o cruzamento e a seleção dos filhos. Com essa previsão, a seleção dos pais se torna mais eficiente.

Com isso, o processo de desenvolvimento de novas variedades de culturas, que podem levar quase 25 anos para serem concluídas, foi reduzido. A biotecnologia encurtou consideravelmente o tempo para 7 a 10 anos (dependendo da espécie) para que novas variedades de plantas sejam colocadas no mercado. 

Além disso, novas tecnologias podem acelerar bastante o melhoramento de plantas, ao mesmo tempo em que usam informações de marcadores para manter a diversidade genética. Com os custos das tecnologias diminuindo e os métodos estatísticos se tornando mais rotineiros, os resultados indicam que a tecnologia aplicada terá um grande papel no melhoramento de plantas do futuro.

Principais fontes:

Baht J. A. et al., Genomic selection in the era of next generation sequencing for complex traits in plant breeding. Frontiers in Genetics, 2016.

Kumawat, G. et al., Insights into Marker Assisted Selection and Its Applications in Plant Breeding. Plant Breeding – Current and Future Views, 2020.