AULA 1

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MELHORAMENTO GENÉTICO 
VEGETAL 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Anderson Roberto Benedetti 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
O melhoramento de plantas é a mais importante estratégia para o 
aumento da produtividade de forma sustentável e ecologicamente equilibrada, 
pois possibilita o aumento da produção sem a necessidade de expansão das 
áreas cultivadas e, por esse motivo, é considerado como uma das áreas mais 
importantes nos estudos da agronomia. Desde os primórdios da agricultura, as 
sementes já eram selecionadas (empiricamente) as mais desejáveis para a 
propagação da espécie. Essa seleção de sementes é vista (até os dias atuais) 
como uma arte que envolve o desenvolvimento de novas variedades de plantas 
com características desejáveis. Sempre aplicando esse processo com o objetivo 
de aumentar a produtividade, a resistência a doenças e pragas, além de 
melhorar a qualidade e o valor nutricional dos produtos agrícolas. Atualmente, 
com os avanços e conhecimentos científicos, muito se tornou previsível para o 
melhorista, sempre avançando e acompanhando as questões técnicas, focando 
esforços no bem-estar da humanidade. 
Acredita-se que mais da metade da produtividade presente nas principais 
espécies de interesse agronômico foi decorrente do melhoramento genético de 
tais espécies nos últimos 50 anos. Com a necessidade da adoção de uma 
agricultura sustentável e uma crescente ética-ecológica, somada à pressão 
demográfica das próximas décadas, o melhorista assume ainda mais 
responsabilidade na evolução da produção mundial de alimentos, na busca de 
aumentar a produtividade, inserir de novas cultivares e espécies de interesse 
agronômico, além da diminuição da quantidade de insumos utilizados na 
produção. 
O melhoramento de plantas faz parte das Ciências Biológicas, o que 
significa que não há métodos únicos em busca de um objetivo em comum e de 
interesse. Uma das principais técnicas utilizadas no melhoramento de plantas é 
a seleção genética, processo que envolve a escolha de indivíduos com 
características desejáveis e a reprodução seletiva deles para produzir novas 
variedades com essas características. Outras técnicas incluem a mutagênese, a 
engenharia genética e a hibridação. Cada uma dessas técnicas apresenta 
vantagens e desvantagens, e o seu uso depende das características da planta 
em questão e do objetivo do melhoramento. 
 
 
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O melhorista deve ser crítico em relação às avaliações das técnicas e a 
quais recursos disponíveis devem ser utilizados para alcançar os objetivos 
dentro da melhor relação custo-benefício. Esse aprendizado é fundamental para 
os profissionais da agronomia, pois estes são responsáveis (junto com biólogos) 
pelo desenvolvimento de novas variedades de plantas que atendam às 
necessidades. O conhecimento das técnicas de melhoramento de plantas 
permite avaliar as variedades existentes e selecionar as que melhor atendem às 
necessidades dos agricultores e dos consumidores. Além disso, o conhecimento 
dessas técnicas permite o desenvolvimento de novas variedades adaptadas às 
condições locais, o que é fundamental para a agricultura sustentável. 
Em resumo, o melhoramento de plantas é uma área essencial, que 
permite o desenvolvimento de novas variedades de plantas com características 
desejáveis. O conhecimento das técnicas de melhoramento de plantas é 
fundamental para os profissionais que trabalham dentro das Ciências Agrárias, 
pois permite que eles avaliem as variedades existentes, selecionem as que 
melhor atendem às necessidades dos agricultores e dos consumidores e 
desenvolvam novas variedades adaptadas às condições locais com um custo 
aceitável. 
Essa etapa está estruturada em 5 temas principais: 
1. Introdução ao melhoramento genético de plantas; 
2. Importância do melhoramento genético de plantas; 
3. Planejamento de um programa de melhoramento; 
4. Sistemas reprodutivos de espécies cultivadas; e 
5. Recursos genéticos. 
Quero lembrar a todos que aqui me leem que o melhoramento genético 
de plantas está entrelaçado com diversas disciplinas que se mostram essenciais 
para o aprendizado robusto e completo, como a estatística, a bioestatística e a 
estatística experimental e, claro, com a genética (clássica e molecular). 
No geral, os temas do nosso estudo têm como objetivo apresentar os 
conceitos relevantes e fundamentais dentro da genética e suas aplicações no 
melhoramento de plantas e mostrar de forma introdutória quais são as principais 
características e termos que um melhorista precisa saber e entender para 
elaborar um programa de melhoramento adequado e de qualidade. 
Vale ressaltar que esta etapa está estruturada de maneira bastante 
didática, ensinando a todos os desafios do passado, presente e no futuro no 
 
 
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melhoramento vegetal, somados a importantes termos para melhor 
compreensão da temática, objetivando a apresentação desse importante tema a 
todos, de forma clara e compreensiva. 
Iremos comentar sobre as importâncias do estudo e das aplicações de um 
processo de melhoramento com qualidade e seus impactos dentro a agricultura. 
Entender como se forma um programa de melhoramento, quais as perguntas 
que precisamos fazer antes de se iniciar um programa e quais perguntas 
precisamos ser respondidas ao fim do programa, sempre objetivando o 
entendimento do passo a passo de um programa de melhoramento vegetal e a 
importância de seguir determinados padrões (metodologias) somados às boas 
práticas e questionamentos assertivos. 
Quando adentrarmos ao tema, os sistemas reprodutivos das plantas 
serão apresentados com enfoque anatômico e genético, apontando a 
importância de um sólido conhecimento estrutural do órgão sexual das plantas, 
que, em sua grande maioria, será o principal instrumento de trabalho de um 
melhorista. 
Por fim, objetivando o conhecimento de identificação fenotípica de 
recursos genéticos com potencial econômico para aplicação no melhoramento 
de plantas, vamos aprender o que são recursos genéticos, como um melhorista 
identifica-os na natureza e em populações melhoradas. 
TEMA 1 – INTRODUÇÃO AO MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS 
A genética é uma área fascinante que tem sido estudada já há mais de 
um século. Podemos iniciar essa história na construção do conhecimento com o 
monge austríaco, Gregor Mendel, considerado o pai da genética moderna, pois 
em 1865 ele realizou experimentos com plantas de ervilha e descobriu as leis da 
hereditariedade. Esse foi um grande marco na história da genética, pois pela 
primeira vez foram estabelecidos princípios científicos para a transmissão de 
características de uma geração para outra. 
No início do século XX, cientistas como Thomas Hunt Morgan e seus 
colegas de trabalho começaram a estudar a genética de organismos mais 
complexos, como as moscas de frutas. Eles descobriram que os genes estavam 
localizados em cromossomos e que as mutações em genes específicos podiam 
levar a mudanças visíveis nas características do organismo. Essas descobertas 
abriram novas possibilidades para o estudo da genética de plantas e animais. 
 
 
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Na década de 1930, iniciou-se o processo de melhoramento genético de 
plantas de forma mais sistemática. O geneticista russo Nikolai Vavilov e seus 
colegas começaram a coletar e catalogar variedades de plantas de todo o 
mundo, criando o primeiro banco de germoplasma vegetal. Esse banco de 
germoplasma foi uma das bases para o melhoramento genético de plantas, pois 
permitiu a seleção de variedades adaptadas a diferentes condições ambientais. 
Ao longo das décadas seguintes, avanços significativos foram realizados 
na área da genética e do melhoramento de plantas. Em 1983, a técnica de 
engenharia genética foi desenvolvida, permitindo a inserção de genes 
específicos em plantas cultivadas. Isso abriu novas possibilidades para o 
melhoramento genético de plantas, como o desenvolvimento de variedadesmais 
resistentes a doenças e mais produtivas. Nesse aspecto, as técnicas de 
biotecnologia têm revolucionado o melhoramento genético de plantas nos 
últimos anos, permitindo a inserção de genes de interesse em plantas cultivadas, 
que podem conferir resistência a pragas e doenças, maior tolerância a estresses 
ambientais, ou até mesmo melhorar a qualidade nutricional das plantas. 
Atualmente, a genética e o melhoramento de plantas são áreas de grande 
importância para a agricultura, pois permitem o desenvolvimento de novas 
variedades de plantas mais produtivas, resistentes a doenças e adaptadas a 
diferentes condições ambientais. 
Para estudar o melhoramento vegetal, é necessário compreender os 
princípios básicos da hereditariedade, como a segregação e a recombinação dos 
genes durante a formação dos gametas. Além disso, é importante conhecer as 
técnicas de análise genética, como a eletroforese, a PCR e a sequenciamento 
de DNA, que permitem identificar os genes responsáveis pelas características 
desejáveis das plantas. 
1.1 Desafios da produção agrícola 
É bastante desconfortável saber que em 2021 cerca de 811 milhões de 
pessoas enfrentam a fome no mundo ou estão subnutridas em pleno século XXI 
(Unicef, 2021). Precisamos lembrar também que no ano de 2023 a população 
mundial chegou a 8 bilhões de pessoas e ainda se estima que alcançará 9 
bilhões de pessoas até o ano de 2050 e que a produção agrícola precisa 
aumentar 50% da produção atual para atender à demanda de alimentos em 
apenas 27 anos. Isso representa uma quantidade adicional na produção de 
 
 
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cereais de cerca de 833 milhões de toneladas e 166,5 milhões de toneladas de 
carne. 
Mesmo com os louváveis avanços da agricultura nos últimos 50 anos, 
muitos outros desafios ainda têm que ser superados, dentre os quais destaca-
se a necessidade de aumentar a produção de alimentos para alimentar uma 
população crescente, garantindo a segurança alimentar e nutricional global. 
Além disso, é preciso levar em consideração os efeitos das mudanças climáticas 
na agricultura, que podem afetar a disponibilidade de água, aumentar a 
ocorrência de eventos extremos como secas e inundações e tornar a produção 
mais vulnerável a pragas e doenças. A expansão das áreas agricultáveis é 
limitada, podendo ser aumentada em apenas 5% (~69 milhões de hectares), 
considerando que 25% das atuais áreas agricultáveis já estão degradadas, 
impossibilitando o cultivo e que o aumento de produtividade deve ser de pelo 
menos o mesmo dos últimos 50 anos para conter os preços dos alimentos e não 
ocasionar mais insegurança alimentar nos países subdesenvolvidos e em 
desenvolvimento. 
Outro desafio importante é garantir a sustentabilidade da produção, 
adotando práticas agrícolas que preservem a biodiversidade nativa e das 
espécies cultivadas, reduzam o uso de defensivos agrícolas (agrotóxicos) e 
fertilizantes químicos e aumentem a eficiência do uso de recursos naturais, como 
a água e o solo. É necessário ainda promover o acesso a tecnologias e 
inovações que possam aumentar a produtividade da agricultura, bem como a 
sua capacidade de adaptação às mudanças climáticas. 
A fome no mundo é o mais preocupante dos fatores a serem enfrentados 
em um futuro próximo, caso algumas mudanças no estilo de vida e produção do 
ser humano não mudem nas próximas décadas. O aumento populacional 
andando em paralelo com a insegurança alimentar de milhares de famílias não 
é algo recente e vem sendo dito há séculos. Um dos pioneiros a estudar essa 
visão pessimista do aumento da produção de alimentos não ser o suficiente em 
relação ao crescimento populacional foi o economista inglês Thomas Robert 
Matheus (1768-1834). Suas ousadas e pessimistas previsões (há cerca de 200 
anos atrás) não se concretizaram em sua totalidade até o presente, devido ao 
surgimento (imprevisto por ele) de novas tecnologias, fronteiras agrícolas, 
insumos e sistemas de produção. 
 
 
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Embora o aspecto da fome ainda seja uma trágica realidade atual, ela 
tende a se agravar no futuro quando levamos em consideração as mudanças 
climáticas. Esse aspecto não se reflete unicamente pelas enchentes, falta de 
água, elevação dos níveis dos oceanos etc., nas grandes metrópoles, e sim nas 
áreas rurais como um todo, com prejuízos bilionários para os agricultores, falta 
de água, incapacidade adaptativa das espécies cultivadas em relação às 
aceleradas mudanças climáticas no mundo. Isso tudo se soma à produção final 
que não se iguala na necessidade da população humana. 
São em todos esses pontos em que os investimentos agrícolas atuais 
precisam pôr em ênfase financeiro em financiamentos à pesquisa e em 
desenvolvimento científico. E é exatamente nesses aspectos que o melhorista 
exerce a função de melhorar cultivares que supram a necessidade atual do 
sistema produtivo agrícola, aumentando a produção das atuais cultivares e 
disponibilizando ao mercado novas espécies cultivadas com potencial comercial 
de consumo em larga escala. 
É o melhorista o responsável por precisar pensar e desenvolver questões 
que motive a implementação de novas cultivares e que atenda às necessidades 
presente no cultivo agrícola. Nesse aspecto, podem-se formular algumas 
questões motivadoras que podem e devem estimular os atuais e novos 
melhoristas, dentre as quais podemos citar: 
• Como a produção de alimentos pode aumentar de forma significativa para 
suprir a demanda mundial de alimentos de forma eficiente? 
• Quais características podemos melhorar para assegurar e aumentar a 
segurança alimentar local regional que apresenta baixos índices de 
desenvolvimento humano? 
• Como associar a viabilidade econômica das espécies cultivadas 
respeitando o ambiente e que apresente significativa importância social? 
• Como associar a agricultura, preservação do ambiente e desenvolvimento 
humano? 
• Como e quando desenvolvo novas cultivares que atendam a demanda 
econômica, social e as necessidades das cultivares já existentes? 
No decorrer deste estudo, iremos apresentar e aprender diversos 
conhecimentos científicos de melhoramento de plantas e os seus métodos que 
estão contribuindo para mitigar a fome e a pobreza causada pela falta de 
 
 
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alimentos e na disponibilização de forma economicamente viável de alimentos, 
fibras, biocombustíveis, biofármacos, tecnologia, restauração de diversidade, 
ornamentação e despoluição de ambientes para que as novas gerações tenham 
uma qualidade de vida adequada, assim como nossa geração tem (em grande 
maioria) uma vida melhor que nossos antepassados. 
TEMA 2 – IMPORTÂNCIA DO MELHORAMENTO GENÉTICO DE PLANTAS 
O melhoramento de plantas é um processo fundamental para garantir a 
segurança alimentar da população mundial e atender às crescentes demandas 
por alimentos de qualidade e em quantidade suficiente. Por meio desse 
processo, busca-se desenvolver novas variedades vegetais que sejam mais 
produtivas, resistentes a doenças, pragas e condições climáticas adversas, além 
de apresentarem características nutricionais melhoradas. 
Há na literatura diversas definições de melhoramento de plantas 
apresentadas por diferentes autores, como: 
a. “melhoramento é a evolução conduzida pelo homem” de Vavilov (1935); 
b. “é a adaptação genética das plantas a serviço do homem” de Frankel 
(1958); 
c. “é um exercício de exploração de sistemas genéticos das plantas” de 
Williams (1964); 
d. “é a ciência e arte da manipulação genética das plantas para torná-las 
mais úteis ao homem” de Allard (1977); 
e. “é a aplicação de técnicas para ser explorar o potencial genético das 
plantas” de Stoskopf et al. (1993); e 
f. considerado como “a arte, ciência e negócio de alteração genética das 
plantas para benefício do homem” de Bernardo (2010). 
Embora haja diversas definições para o melhoramento de plantas, nota-
se que essa definição sofreu modificações no decorrer da história.Desse modo, 
podemos considerar que todos os autores e suas definições estão certas, 
considerando o conhecimento disponível em suas épocas de publicação. 
É relevante mencionar que o melhoramento de plantas, ou a seleção de 
plantas, está presente no dia a dia do agricultor desde os primórdios da 
domesticação de plantas, há aproximadamente 10 mil anos. Podemos imaginar 
como ocorreu a adaptação das plantas, principalmente quando os agricultores 
 
 
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de maneira empírica selecionavam as plantas que produziam mais sementes, ou 
aquelas que não ficavam doentes, ou que apresentavam maior fruto, ou as que 
apresentavam maior vigor etc. Esse melhoramento inconsciente resultou nas 
primeiras mudanças alélicas dirigidas. Vale ressaltar que esse processo foi 
fundamental no processo de evolução das espécies cultivadas. 
Com o passar do tempo (em um passado recente), com o aumento do 
conhecimento sobre a reprodução sexual do reino vegetal e a hibridização de 
acessos contrastantes, foram incorporadas as técnicas de melhoramento e 
houve um salto tecnológico nas metodologias de melhoramentos conhecidas. O 
início de tudo isso podemos atribuir basicamente a Mendel com seus clássicos 
experimentos sobre heranças de caracteres e as segregações, e a Teoria de 
Darwin, que forneceram as bases da teoria da herdabilidade, da seleção de 
indivíduos, do melhoramento e do desenvolvimento de cultivares. 
Atualmente, podemos afirmar que o melhoramento de plantas é uma 
ciência repleta de hipóteses (e continua estabelecendo) e as comprovam por 
meio dos métodos e metodologias científicas como no conhecimento de diversas 
áreas. Irei detalhar a interação desses conhecimentos nos tópicos a seguir. 
2.1 Genética 
Entre os temas que iremos ver nas em etapas posteriores estão todos os 
conhecimentos das leis da genética, os princípios das segregações gênicas e 
cromossômicas, o entendimento e identificação do grau de parentesco entre 
indivíduos de uma população e o entendimento das expressões gênicas para 
identificar e facilitar na escolha dos melhores métodos de melhoramento. 
Muitos dos conceitos atualmente utilizados e amplamente aceitos na 
comunidade científica foram fundamentais nos estudos de Mendel e Darwin 
referente a herdabilidade dos caracteres e seleção natural. 
2.2 Estatística 
Ao avaliar populações de plantas em programas de melhoramento que 
apresentam milhares de plantas geneticamente distintas só se torna possível 
com a utilização de modelos genéticos-estatísticos que permitam afirmar com 
uma certa probabilidade de confianças, possibilitando afirmar quais são os 
indivíduos (geralmente 20 a 30% da população estudada) que são superiores 
 
 
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aos demais. Essa interação da estatística com a genética e melhoramento de 
plantas iniciaram-se com o inglês R.A. Fisher (1890 – 1962), na Estação 
Experimental Rothamsted, Inglaterra, e se tornou tão relevante no melhoramento 
de plantas no século XX, que atualmente não é possível pensar em 
melhoramento sem a estatística. 
2.3 Biologia molecular 
O conhecimento sobre o DNA, RNA, proteínas, as interações e a 
importâncias de tais estruturas nos permite organizar, planejar, identificar e até 
mesmo transferir e modificar genes de interesse agronômico. 
2.4 Bioquímica 
A compreensão dos processos bioquímicos presentes no reino vegetal, 
as interações das proteínas e enzimas presentes em algumas espécies auxiliam 
na seleção e na produção de cultivares que apresentem maior produtividade, 
qualidade nutricional ou sabor e fenótipos específicos de preferência do 
consumidor. 
2.5 Fisiologia 
O entendimento do processo de crescimento e do ciclo de vida da planta 
(no geral e da espécie em específico) e da formação das estruturas fundamentais 
do organismo vegetal se torna fundamental para a padronização de cultivares, 
identificação para o melhoramento de espécies para climas, solos, altitudes e 
condições de cultivos específicos onde antes não se mostravam adaptadas para 
uma produção sustentável e viável economicamente. 
2.6 Botânica 
Com o entendimento adequado da botânica, da anatomia, taxinomia e dos 
sistemas reprodutivos das espécies, podemos estabelecer melhores estratégias 
de hibridização e, de acordo com as características botânicas conhecidas, passa 
a ser possível selecionar somente os indivíduos superiores agronomicamente e 
que possam deixar descendentes. 
 
 
 
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2.7 Fitopatologia 
A compreensão da etiologia dos hospedeiros, além das relações 
genéticas e sua interação patógeno-hospedeiro, nos permite identificar 
indivíduos resistentes ou com possíveis níveis de resistência das plantas em 
relação ao patógeno, selecionando, assim, indivíduos superiores. 
2.8 Entomologia 
O conhecimento das relações praga-hospedeiro-ambiente, como ocorre o 
parasitismo e as estruturas de interação praga-hospedeiro são fundamentais na 
criação de estratégias (naturais ou artificiais, como a transgenia) para a seleção 
de indivíduos superiores em um programa de melhoramento. 
2.9 Agronomia 
O conhecimento das plantas, dos métodos de cultivo, dos manejos, de 
seus sistemas produtivos e das demandas dos produtores, consumidores e 
indústria é um conhecimento valoroso dentro de um programa de melhoramento, 
possibilitando a assertividade e a viabilidade financeira. 
2.10 Objetivos do melhoramento de plantas no decorrer de sua história 
Com base nesse tópico, iremos discutir os principais aspectos de foco nos 
programas de melhoramento no decorrer da história. Antes de iniciarmos, 
precisamos lembrar que o melhoramento de plantas é uma arte milenar, que foi 
realizada de forma empírica desde os primórdios da agricultura e, por 
consequência dessa seleção realizada “ao olho do agricultor” durantes milênios, 
resultaram nas atuais grandes culturas conhecidas, por exemplo, o trigo (Triticum 
sp.), cujo centro de origem foi uma área conhecida como Crescente Fértil 
(Zohary; Hopf, 2000), é cultivado há aproximadamente 10 mil anos; a batata-
doce (Ipomoea batata), cujo centro de sua domesticação foi a América do Sul 
(Roullier et al., 2013), cultivado há aproximadamente 3 mil anos; a soja (Glycine 
max), cujo centro de origem foi na China e dispersada por toda a Ásia Oriental 
(Wang et al., 2016); o milho (Zea mays L.), cujo centro de origem foi a América 
Central (Wang et al., 2020); entre diversas outras culturas. 
 
 
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A arte de melhorar uma cultura de acordo com o interesse da humanidade 
vem acontecendo até os dias de hoje. O desenvolvimento do conhecimento 
sobre a genética, herdabilidade dos caracteres, estatísticas, genética de 
população, genética quantitativa e biotecnologia trouxe rapidez em relação ao 
surgimento de novas cultivares assertivas com o objetivo incialmente idealizado. 
Os melhoristas sempre atentaram para o desenvolvimento das atuais 
cultivares, atendendo à necessidade comercial e humanitária. Nos próximos 
tópicos, iremos falar sobre os principais objetivos em que o melhoramento de 
plantas tem sido conduzido pelos programas, como aumento ou estabilidade da 
produtividade; aumento da quantidade ou da qualidade de proteínas, óleos, 
açúcares, vitaminas, minerais, conservação pós-colheita etc.; cultivares 
resistentes às doenças; e podemos dizer também na introdução de 
características exóticas (características inexistentes na espécie). 
2.10.1 Produtividade 
A produtividade de uma cultivar, a chamada produtividade agrícola (que 
se trata de um fenótipo), de forma geral é determinada pela função genética do 
ambiente em interação com o genótipo (denominada de interação genótipo 
versus ambiente). O melhorista de plantas precisa mensurar essa interação para 
que a seleção se traduza em aumento significativo da produtividade. 
Desde o início os programas de melhoramento focados no aumento de 
produtividade em meados de 1950 sempre apresentaram foco para a elevação 
da produtividade em relação à áreaprodutora, tanto na ampliação da área de 
produção com a adaptabilidade da cultivar em novas áreas antes não cultivadas 
quanto no aumento da produtividade na área já cultivada. 
Já é conhecido que o aumento da produtividade é dependente também 
da melhoria do manejo cultural, ou seja, do uso dos insumos de forma mais 
eficiente e práticas agrícolas assertivas para as cultivares, aliados a cultivares 
geneticamente superiores em relação à produção da cultivar anterior. Além 
disso, competição com plantas daninhas (qualquer planta que não é a cultivada 
competindo por energia) e a proliferação de pragas roubando energia da cultura 
têm impacto negativo direto na produtividade. É função do melhoramento pensar 
em alternativas para mitigar esse impacto. 
Em diversas culturas, como soja, milho, arroz, trigo, algodão, feijão, cana-
de-açúcar, entre outras, tem-se alcançado um aumento de produtividade anual 
 
 
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por volta dos 2%, um valor bastante abaixo do esperado em comparação aos 
estudos de manejos com as novas cultivares disponibilizadas no mercado. Essa 
frustração se deve provavelmente às difíceis replicações do manejo em relação 
às áreas experimentais. 
2.10.2 Resistência às doenças 
A resistência a doenças é um objetivo bastante desejado pelo melhorista 
e pelos grandes programas de melhoramento em todo o mundo. As doenças 
bacterianas, virais e fúngicas são os responsáveis pelas máximas perdas de 
produtividade em todo o mundo e em todas as culturas e, dependendo da 
virulência da doença, pode até extinguir uma lavoura mal manejada. 
Isso se tornou uma preocupação bastante relevante nos programas de 
melhoramento e foi fundamental em diversas culturas. Uma das mais 
significativas contribuições dos melhoristas de cevada, por exemplo, foi a 
introdução do gene T, que confere resistência vertical à ferrugem do colmo nos 
cultivares desenvolvidos durante a Revolução Verde dos anos 50. Com o passar 
das décadas, novas raças patogênicas foram surgindo do patógeno Puccinia 
graminis Pers. F. sp. Tritici e vem sendo responsável por inúmeras perdas de 
produção. Isso decorrente da inserção do gene T como resistência. 
Saiba mais 
A Revolução Verde foi um movimento iniciado na década de 1950 para 
modernizar as técnicas e metodologias de melhoramento com intuito de 
aumentar a produtividade agrícola. Foi caracterizada pela introdução de 
variedades de plantas de alto rendimento, uso intensivo de fertilizantes e 
pesticidas no controle de pragas nas lavouras, além de outras práticas de 
manejos eficientes para culturas distintas. 
É natural a adaptação patogênica com o decorrer do tempo, devido à 
elevada pressão de seleção aplicada na população do patógeno com a inserção 
de cultivares melhoradas no mercado e, consequentemente, no cultivo em larga 
escala. 
2.10.3 Resistência a insetos 
A resistência a insetos é algo relativamente novo no melhoramento 
genético de plantas. Um dos exemplos que podemos citar que foi um sucesso 
 
 
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no melhoramento de plantas e comercialmente entre os agricultores para a 
resistência de insetos é o dos cultivares transgênicos com o gene Bt (Bacillus 
thuringiensis). A primeira cultivar transgênica com o gene Bt foi lançada nos EUA 
em uma batata que expressava a proteína cry3A para o controle da broca (Datta, 
2007). Posteriormente, a tecnologia foi introduzida em outras culturas, como o 
algodão (em 1996), considerado o primeiro produto agrícola a ser comercializado 
com sucesso aderente à tecnologia, seguido pelo milho transgênico. Desde 
então, várias outras culturas transgênicas com a tecnologia Bt foram 
desenvolvidas e comercializadas, incluindo soja, batata, abóbora e tomate. O 
gene Bt codifica uma proteína que confere resistência a algumas pragas de 
insetos, reduzindo em até 40% a necessidade de uso de defensivos agrícolas 
(pesticidas químicos) e melhorando a produtividade das culturas. 
2.10.4 Qualidade nutricional 
A desnutrição e a deficiência por micronutrientes é uma triste realidade 
ainda presente na humanidade, principalmente nos países mais pobres e 
subdesenvolvidos. O melhoramento de plantas vem contribuindo para reverter 
esse cenário, elaborando cultivares que apresentem maior conteúdo de minerais 
e vitaminas de maneira sustentável e de baixo custo. 
Existem diversos projetos objetivando a liberação de cultivares ricas 
nutricionalmente para o cultivo em região com populações subnutridas, por 
exemplo, o programa Harvest Plus. 
Um exemplo de cultivar desenvolvida para tal finalidade é o milho com alta 
quantidade proteica (QPM), apresentando 33% a mais na concentração de lisina 
e triptofano em comparação com as cultivares convencionais. 
2.10.5 Tolerância às condições adversas de clima e solo 
Um dos principais objetivos dos melhoristas é o aumento da 
produtividade. Como já estudados nos textos anteriores, o objetivo produtividade 
pode ser alcançado com o lançamento de cultivares que apresentem maior 
produtividade em sua estrutura genética, podendo obter também o aumento da 
produtividade e diminuindo a perda enérgica com a competição de patógenos, 
parasitas e ervas daninhas. Ao aumentar a área plantada (em novos locais), isso 
se reflete na produtividade de forma proporcional. 
 
 
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Para que uma espécie possa ser cultivada em novos ambientes, é preciso 
que ela se adapte às condições desse novo ambiente, como solo, temperatura, 
altitude, umidade etc. É nesse momento que o melhorista aplica todo seu 
conhecimento de seleção e melhoramento, utilizando-se de métodos pertinentes 
para ampliar essa área plantada, selecionando indivíduos naturalmente 
resistentes ou que apresentem uma boa adaptabilidade ao novo ambiente de 
cultivo. 
2.10.6 Introdução de caracteres exóticos 
A introdução de características exóticas em espécies cultivadas se tornou 
bastante rotineiro nos programas de melhoramento, principalmente com o 
desenvolvimento da transformação genética de plantas, que abriu novas 
perspectivas. Antes disso, o melhoramento convencional era limitado às 
barreiras biológicas de reprodução entre espécies distintas. 
2.10.7 Plantas ornamentais 
As plantas ornamentais são plantas cultivadas unicamente por sua beleza 
anatômica, sendo decorrente de suas folhas deslumbrantes, tamanho adequado 
para jardim, caules e galhos com características estéticas agradáveis para 
decorações e as folhas. O melhoramento de plantas também atua nessa 
modalidade, merecendo destaque as flores de corte, como: rosas, crisântemos, 
lírios, gipsófilas, gladíolos, antúrios, orquídeas, bromélias, helicônias, cravos etc. 
2.10.8 Biocombustíveis 
Com a tendência de substituição dos combustíveis fósseis por alternativas 
naturais e mais ecológicas, o melhoramento de plantas tem obtido diversos 
cultivares para a produção de combustíveis por meio da cana-de-açúcar, do 
milho, da soja, da mandioca, do sorgo e da beterraba-açucareira, que trouxeram 
diversos avanços na produção industrial desses biocombustíveis. No Brasil, há 
diversas iniciativas de melhoramento de cultivares com potencial na produção 
bioenergética privadas e também iniciativas públicas preocupadas em 
desenvolver cultivares eficientes e produtivas. 
 
 
 
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TEMA 3 – PLANEJAMENTO DO PROGRAMA DE MELHORAMENTO 
Como qualquer projeto científico, é necessário um planejamento. Assim, 
podemos dizer que, em qualquer programa de melhoramento, se torna 
necessário fazer um planejamento, definindo quais são os objetivos desse 
programa a curto, a médio e a longo prazo. 
O planejamento é importante para entender as etapas subjacentes que 
precisam ser feitas para cumprir ou responder o(s) objetivo(s) proposto no início 
do programa. É importante lembrar que imprevistos são relativamente comuns 
com o passar do tempo, por isso é preciso considerar no planejamento com 
possíveis imprevistos, além de se mostrar flexível quando eles ocorrem. Outro 
fatorimportante no planejamento de um programa de melhoramento é a ideia 
dos custos do programa ao longo do tempo, quantidade e disponibilidade de área 
para experimentação, quais os genitores serão utilizados na hibridização, como 
serão produzidas as sementes dos genitores ou híbridos para a comercialização 
no fim do programa, como será a demonstração do produto final para os 
agricultores, como será o registro da cultivar ao fim do programa etc. 
Para iniciar um projeto de melhoramento, é necessário pensar no objetivo 
final do programa. Entre os objetivos mais comuns nos programas de 
melhoramento de plantas estão: desenvolver cultivares adaptadas a diferentes 
regiões geográficas que atualmente não são aptas ao cultivo dessa cultura; 
atender diferentes nichos de mercado que anteriormente não foram explorados 
e apresentam potencial comercial, a tolerância ao alumínio do solo, a tolerância 
às suas principais pragas (pragas universais ou específicas de cada cultura); 
melhorar a produtividade por área plantada; melhorar a concentração de 
nutrientes ou molécula especifica de interesse econômico, precocidade das 
plantas, homogeneidade no ciclo de vida etc. 
Um melhorista precisa ser bastante flexível durante a execução de um 
programa de melhoramento, permitindo ajuste para novos objetivos. Além disso, 
precisa saber identificar possíveis novas oportunidades de mercado e a 
utilização de novas técnicas e tecnologias que aumentem a eficiência da seleção 
de plantas superiores. Para isso, o melhorista precisa ter um senso crítico 
bastante apurado para antever as tendências do mercado futuro, podendo 
perder o propósito econômico do programa durante sua execução, considerando 
 
 
17 
que o tempo médio de um programa de melhoramento bem-sucedido é de 5 
anos, do início até lançar uma nova cultivar no mercado. 
3.1 Como conduzir um programa de melhoramento de plantas 
Para iniciar um programa de melhoramento de plantas bem-sucedido, o 
melhorista deve se atualizar em relação às tendências que os demais programas 
de melhoramento estão pesquisando no momento, visitar institutos de produção 
de sementes (entender o comportamento da demanda do mercado) e os 
institutos de pesquisas (que estão atualizados com as técnicas e manejos) com 
o objetivo principal de conhecer o germoplasma disponível. 
Assim, o primeiro passo para o melhorista iniciar um programa de 
melhoramento é a realização de uma revisão bibliográfica, incluindo o 
entendimento de projetos similares que já aconteceram ou estão em andamento; 
e, paralelamente, consultar o consumidor final para entender quais são as 
necessidades do agricultor perante a cultura que irá pesquisar. 
Com as pesquisas referente à cultura que será estudada já feita, torna-se 
importante identificar o modo de reprodução e a taxa de fecundação cruzada da 
cultivar ou espécie, verificando se há disponibilidade dessa informação na 
literatura. Caso a informação não seja encontrada pelo melhorista, torna-se 
necessária a realização de estudos prévios antecedentes ao programa para 
caracterizar essa informação. Além disso, é importante conhecer a herança das 
características e sua interação com o meio ambiente na expressão do fenótipo. 
3.2 Principais processos de um programa de melhoramento de plantas 
Quando pensamos no processo de melhoramento de plantas, ou mesmo 
no processo do programa de melhoramento de plantas, é importantíssimo que 
os principais objetivos do programa sejam estabelecidos e coordenados com as 
demais atividades associadas pós-melhoramento, como a produção de 
sementes das diferentes classes, lembrando que a cultivar precisa apresentar 
um bom pegamento e elevado índice de fecundação para ser viável 
economicamente na produção de sementes; e estar ciente das leis de 
comercialização de cultivares, para evitar questões fiscais e legais, atrasando o 
processo de comercialização da nova cultivar. 
 
 
18 
Um programa de melhoramento precisa se desenvolver o mais rápido 
possível, porém um melhorista não pode se afobar e se esquecer de quantificar 
com exatidão a produtividade e a interação dessa característica com o ambiente 
(interação genótipo versus ambiente). Deve haver na mente do melhorista a 
obviedade de que, para obter tais resultados de forma concreta, leva-se alguns 
anos. 
Irei apresentar agora uma forma mais simplificada dos processos 
associados a um programa de melhoramento na Tabela 1, que mostra um 
programa de melhoramento de milho híbrido, deixando o conteúdo mais claro e 
didático para o estudo. Quando pensamos em outras cultivares para elaborar um 
processo do programa de melhoramento, há apenas algumas modificações a 
serem feitas. 
Os processos do programa de melhoramento são iniciados anualmente, 
de modo que cada um seja cíclico e simultâneo, ou seja, todo ano é iniciado um 
novo processo enquanto outro chega ao fim. 
Tabela 1 – Processo para obtenção de híbridos de milho. 
Estação Atividade de melhoramento 
Ano 1 – 
Inverno 
Cruzamento de pelo menos 50 plantas (S0) com indutores de 
haploidia. 
Ano 1 – Verão Obtenção da linhagem duplo-hapoide e autofecundação de 4.000 
plantas (DH0), eliminando as estéreis e doentes. 
Ano 2 – 
Inverno 
Obtenção das plantas DH1, selecionando e autofecundando 1.000 
plantas da DH0. 
Ano 2 – Verão Obtenção das plantas DH2, selecionando e autofecundando 500 
plantas da DH0. 
Ano 3 – 
Inverno 
Cruzamento entre as 500 linhagens DH com dois testadores-elite 
de grupos heteróticos diferentes. 
Ano 3 – Verão Avaliação dos 1.000 test crosses. 
Ano 4 – 
Inverno 
Identificação dos 20 genótipos mais promissores e obtenção de 
sementes hibridas o suficiente para ensaios em multilocais 
Ano 4 – Verão Avaliação dos 20 híbridos obtidos em diversas localidades para o 
ano I do ensaio de Valor de Cultivo e Uso (VCU) do Ministério da 
Agricultura. 
Ano 5 – Verão Avaliação dos 10 híbridos superiores do ano I do VCU. No ano 2 
de VCU. 
 
 
19 
Ano 6 – Verão Definição dos pacotes tecnológicos para os híbridos superiores, 
como população e espaçamento de plantas, adubação de plantio 
etc. 
Ano 7 – Verão Recepção dos processos anteriores e realização dos ensaios em 
fazendas nas futuras região de cultivo. 
Fonte: Elaborado por Benedetti, 2023, com base em Borem et al., 2017. 
Nota-se que o processo de melhoramento é demasiadamente demorado 
e relativamente complexo e possui uma enorme quantidade de detalhes a serem 
seguidos, exigindo do melhorista pensar muito antes de iniciar um programa de 
melhoramento. Se o programa de melhoramento envolver transgênicos, novos 
procedimentos precisam ser incorporados ao projeto, justamente para fixar tal 
transgênico na população melhorada. É importante ressaltar a paridade entre o 
melhoramento clássico e o transgênico em um mesmo programa, evitando assim 
um provável atraso no lançamento da cultivar para o mercado. 
TEMA 4 – SISTEMAS REPRODUTIVOS DE ESPÉCIES CULTIVADAS 
A maneira como as espécies cultivadas se reproduzem é um dos fatores 
mais relevantes para um melhorista, já que é o principal mecanismo de formação 
de descendentes e a forma de hibridização das espécies. É por meio deles que 
os métodos de melhoramento são usados no desenvolvimento dos cultivares e 
no tipo de cultivar. 
As espécies têm diferentes formas de propagação. Na agricultura, há 2 
tipos reprodutivos principais, a reprodução sexuada (através de cruzamentos) e 
a assexuada (produção de clones). 
A propagação ou reprodução assexuada (chamada também de 
propagação através de clones) são consideradas como propagados sem 
alteração genética, ou seja, não há variação genética entre as gerações de 
clones, podendo citar a batata e a cana-de-açúcar, por exemplo. Esse método 
de propagação é bastante interessante para o agricultor por apenas um motivo: 
a produção homogênia da lavoura. Porém, para o melhorista, pode ser uma 
estratégia inviável financeiramente,considerando que os seus direitos, 
protegidos pela Lei n. 9.456, de 25 de abril de 1997, podem não ser respeitados 
e ocorrerem prejuízos ao programa de melhoramento pela distribuição ou venda 
 
 
20 
dos acessos (isso, é claro, sem autorização do melhorista desenvolvedor do 
cultivar). 
Já as espécies em que híbridos são comercializados (o milho, o sorgo, o 
girassol, o arroz, o tomate, entre diversas outras culturas), a produção destes é 
oriunda dos cruzamentos entre genitores (geralmente contrastantes entre si) que 
dão origem ao híbrido. Dessa forma, a multiplicação de sementes por terceiros 
se torna inviável, reservando a produção de semente ao melhorista ou à empresa 
que detêm os direitos de produção, podendo garantir a qualidade genética e 
fisiologia adequada para uma lavoura comercial adequada para todos os níveis 
da agricultura, comercialização e processamento de alimentos. 
Repare na importância do entendimento das particularidades reprodutivas 
de cada espécie, ou mesmo da espécie de estudo com interesse de 
melhoramento. Esse conhecimento facilitará a hibridização e a maximização da 
variabilidade genética para a seleção, indicando melhor manejo e técnicas para 
a produção de sementes, a escolha do melhor método de melhoramento 
aplicável para a cultura, o esquema de condução das populações de 
segregantes e o tipo de cultivar a ser comercializada ou disponibilizada para o 
agricultor. 
4.1 Reprodução sexuada 
A reprodução sexuada é definida principalmente pela junção de gametas, 
sendo baseada no processo meiótico de divisão celular, em que o número de 
cromossomos nas células é reduzido pela metade para assim formar os gametas 
(Figura 1), nas plantas chamados: oosferas (gameta feminino) e grão de pólen 
(gameta masculino). 
 
 
 
21 
Figura 1 – Diferença entre mitose e meiose para formação dos gametas. 
Legenda: esquema à direita, representando a mitose e as células diploides; 
esquema à esquerda, representando a meiose, meiose I, meiose II e os gametas 
(sentido horário). 
 
Crédito: Pikovit/Shutterstock. 
É importante enfatizar que a divisão meiótica é importantíssima para a 
maximização de variabilidade genética na população decorrente da segregação, 
independentemente dos cromossomos e da recombinação genética (crossing 
over). Torna-se importante relembrar que o número possível de gametas com n 
pares de cromossomos é de 2n. Diversos autores classificam as espécies de 
plantas cultivadas que se reproduzem de forma sexuada em três grupos: 
alógamas, autógamas e autógamas com frequente alogamia ou de reprodução 
mista. 
Embora essas três classificações sejam um pouco quanto genéricas para 
as espécies cultivadas, é importantíssimo classificar a forma reprodutiva da 
espécie cultivada antes de iniciar um programa de melhoramento. 
Podemos considerar espécies alógamas aquelas que apresentam um 
índice de fecundação cruzada superior a 95%, ou seja, menos de 5% de 
autofecundação. Para as espécies autógamas, consideram-se aquelas que 
apresentam uma taxa de autofecundação superior a 95%, ou seja, menos de 5% 
de fecundação cruzada. Por fim, as chamadas espécies de fecundação 
intermediárias ou mistas serão aquelas que apresentarem uma taxa de 
 
 
22 
autofecundação ou de fecundação cruzada entre 5 e 95%, respectivamente 
(Figura 2). 
Figura 2 – Porcentagem de cruzamento e de autofecundação em espécies 
alógamas, autógamas e intermediárias 
 
4.1.1 Espécies autógamas 
A autopolinização é basicamente a transição do pólen de uma antera para 
o estigma da mesma flor ou de outra flor da mesma planta (plantas sem presença 
de autoincompatibilidade). Ou seja, as espécies autógamas são aquelas que 
realizam autofecundação. Resumidamente, a fertilização ocorre entre gametas 
masculinos e femininos da mesma flor ou planta. Essa forma de reprodução 
permite a produção de sementes e frutos sem a necessidade de outro indivíduo 
da mesma espécie para fins reprodutivos. 
Há na natureza diversos fatores que podem favorecer a autogamia ou 
autofecundação, o mais clássico é a cleistogâmica, na qual a polinização se dá 
antes da antese. 
As espécies autógamas possuem vantagens em relação às espécies que 
dependem da polinização cruzada, como a produção garantida de sementes em 
ambientes com pouca disponibilidade de polinizadores ou em áreas isoladas. 
Adicionalmente, a autofecundação permite a manutenção de características 
genéticas específicas, o que é útil em programas de melhoramento genético de 
plantas. 
% de Cruzamentos 
% de autofecundações 
Autógamas Autógamas 
0 5 1 0 0 95 
0 5 95 100 
Espécies intermediárias ou mistas 
 
 
23 
Contudo, a autofecundação pode levar à redução da diversidade genética 
da espécie cultivada, tornando-a mais suscetível a doenças, alterações 
ambientais e outros fatores. Por esse motivo, muitas espécies autógamas 
também realizam reprodução sexuada e cruzada, a fim de garantir a 
variabilidade genética. 
Para o melhoramento de plantas, a autofecundação é uma boa estratégia 
para manter a produção homogênea em poucos ciclos de autofecundação no 
programa de melhoramento, considerando a facilidade de tornar o alelo de 
interesse homozigoto em toda a população. 
Em populações autógamas, a fecundação cruzada também é observada, 
principalmente quando envolvemos os polinizadores. Porém, a taxa de 
fecundação cruzada é baixa, incapaz de alterar a homogeneidade da população. 
Por esse motivo, as espécies autógamas são constituídas por uma mistura de 
linhas homozigotas. Mesmo quando a fecundação cruzada ocorre na espécie ou 
população, a heterozigose desaparece com sucessivas autofecundações. 
Atualmente, há duas hipóteses do surgimento da autogamia nas 
populações naturais. A primeira delas é a ideia de que a autogamia se originou 
de ancestrais alógamas; ideia trazida por Jain (1976) com diversas evidências 
evolutivas. A outra é a ideia em que a autogamia surgiu como forma de acumular 
de forma rápida os alelos favoráveis e manter a constituição alélica superior na 
população em questão. 
Por fim, trago a vocês a Tabela 2 com exemplos de espécies cultivadas 
com importante interesse econômico. 
Tabela 2 – Espécies autógamas de importância econômica. 
Alface Batata Ervilha Pêssego 
Amendoim Berinjela Feijão Soja 
Arroz Cevada Lentilha Tomate 
Aveia Crotalária Linho Trigo 
Fonte: Benedetti, 2023. 
4.1.2 Espécies alógamas 
O número de espécies alógamas presente na natureza ou nas espécies 
cultivadas é bastante superior em relação às espécies autógamas. Isso se deve 
à ancestralidade alógama das espécies autógamas. 
 
 
24 
Diversos mecanismos podem prevenir a autogamia e favorecer a 
alogamia nas plantas. O mais comum entre eles é a dioicia, que se baseia na 
diferenciação do sexo da flor em plantas masculinas e femininas, como o 
mamão, o espinafre, a tâmara e a araucária. Acredita-se que esse tipo de 
reprodução é fundamental para essas plantas justamente pela perda do vigor 
com o aumento da presença de endogamia (matéria para etapa posterior). 
Dessa forma, há diversas maneiras para que as plantas se previnam da 
endogamia por meio da fecundação cruzada, que iremos discutir nos tópicos a 
seguir. 
4.1.2.1 Monoicia 
Há a presença dos dois órgãos sexuais na mesma planta, porém em 
estruturas separadas, por exemplo, o milho, o qual apresenta o pendão 
(estrutura masculina) no ápice do caule; e a espiga (estrutura feminina) presente 
nas axilas. 
4.1.2.2 Protoginia 
Na protoginia, a maturação do órgão reprodutivo feminino é antecipada 
ao masculino. Com esse mecanismo, não há a possibilidade de coincidir na 
liberação do pólen maduro com a da mesma flor (que está imaturo). Exemplo: 
antúrio. 
4.1.2.3 Protandria 
A protandria é o oposto da protoginia. Nesse caso, o órgão reprodutivo 
masculino tem a maturação antecipada ao feminino. Então, não há a 
possibilidade de o pólen maduro fecundara mesma planta. Exemplo: milho. 
4.1.2.4 Obstrução mecânica 
Nesse mecanismo, as estruturas reprodutivas femininas e masculinas 
ficam distantes na mesma planta e têm estruturas vegetativas para impedir que 
o pólen da mesma planta entre em contato com o estigma da mesma planta. Um 
bom exemplo disso é o milho. 
 
 
 
25 
4.1.2.5 Autoincompatibilidade 
O sistema de autoincompatibilidade é um mecanismo presente em 
algumas espécies de plantas que impede a fertilização entre flores que possuem 
o mesmo genótipo. Esse sistema é importante para promover a diversidade 
genética e evitar a autofecundação, que pode levar à perda de vigor e à 
acumulação de mutações deletérias. 
Existem dois tipos principais de sistemas de autoincompatibilidade em 
plantas: o sistema de autoincompatibilidade gametofítico (GSI) e o sistema de 
autoincompatibilidade esporofítico (SSI) (Figura 3). 
No sistema GSI, a determinação da autoincompatibilidade ocorre no 
gametófito feminino (o saco embrionário). Cada planta possui um conjunto de 
alelos do gene S (para self-incompatibility, ou autoincompatibilidade em inglês), 
que determina a especificidade do sistema. Quando o pólen de uma flor com um 
alelo S idêntico ao do saco embrionário tenta se desenvolver, ocorre uma 
rejeição, que pode ocorrer devido a diferentes mecanismos, incluindo morte 
celular, inibição do crescimento ou rejeição do tubo polínico. Reparem como 
esse mecanismo funciona na Figura 3 (a). 
No sistema SSI, a autoincompatibilidade é determinada no esporófito. As 
plantas com esse sistema possuem dois alelos de genes, um de origem paterna 
e outro de origem materna. Se uma flor produzir um pólen com um alelo idêntico 
ao alelo paterno do esporófito, ocorre a autoincompatibilidade. Reparem como 
esse mecanismo funciona na Figura 3 (b). Esse sistema é menos comum do que 
o GSI. 
O sistema de autoincompatibilidade é um mecanismo complexo que 
envolve interações moleculares complexas entre as células do pólen e do saco 
embrionário ou do esporófito. 
Ao contrário das espécies autógamas, as populações de espécies 
alógamas são marcadas pela sua elevada heterogeneidade. É notável a 
diferenciação dos indivíduos de uma população heterogênia, já que cada 
indivíduo da população é altamente heterozigota. Além disso, essas populações 
são consideradas bastantes flexíveis para ambientes adversos, decorrente à sua 
alta variabilidade genética. Entretanto, se a autofecundação for estimulada ou 
mesmo aumentar a endogamia na população, os genótipos irão entrar em 
homozigose, expondo assim fenótipos deletérios ou indesejados. 
 
 
26 
Figura 3 – Sistemas de autoincompatibilidade. (a) Sistema de incompatibilidade 
gametofítico (GSI); (b) Sistema de incompatibilidade esporofítico (SSI). 
 
Fonte: Elaborada por Benedetti, 2023, com base em Claessen et al., 2019. 
Em espécies alógamas, os tipos de cultivares mais comuns são os 
híbridos. Porém, alguns outros tipos de cultivares também são viáveis, como os 
cultivares de polinização aberta. 
A seguir, uma lista de algumas espécies alógamas na Tabela 3. 
Tabela 3 – Algumas espécies alógamas de importância econômica 
Abacate Cebola Mamona 
Abóbora Cenoura Mandioca 
Alfafa Centeio Manga 
Batata-doce Eucalipto Maracujá 
Beterraba Goiaba Milho 
Brócolis Kiwi Pera 
Cacau Maçã 
Cana-de-açúcar Mamão 
Fonte: Benedetti, 2023. 
4.2 Reprodução assexuada 
Algumas espécies cultivadas são perpetuadas por propagação vegetativa, 
geralmente devido à baixa produção de sementes ou pela manifestação de 
variabilidade genética indesejável, como autopoliploidia e à presença dos genes 
deletérios recessivos que são multiplicados na produção da semente. 
 
 
27 
Há na natureza alguns casos em que a formação das sementes nas 
plantas não segue a sequência normal da gametogênese e da fecundação. 
Nesses casos, as sementes são resultado de uma reprodução assexuada, 
chamada de apomixia, como nos citrus e em braquiárias. 
A reprodução assexuada nas plantas pode ser obtida de diversas 
maneiras naturais ou in vitro, por mio de cales, bulbos, ramas, tubérculos, 
rizomas e folhas e a cultura de células in vitro, devido ao fenômeno de 
totipotência. 
Considero importante ter em mente que uma planta ou semente oriunda 
da reprodução assexuada é idêntica geneticamente a planta que a originou, ou 
seja, um clone. 
Na agricultura há bastantes espécies de reprodução assexuada de 
importância econômica, como alfafa, alho, batata-doce, batata, braquiária, cana-
de-açúcar, laranja, mandioca, morango etc. 
4.3 Métodos de melhoramento para cada sistema reprodutivo 
Como já mencionado desde o início desta etapa, o conhecimento do 
sistema reprodutivo de uma espécie é fundamental para pensar, elaborar e 
executar um programa de melhoramento eficiente e com resultados satisfatórios. 
Portanto, há preferências de métodos de melhoramento em relação ao sistema 
reprodutivo que a espécie estudada contém. Esses métodos estão expostos na 
Tabela 4. 
Não se preocupe com os métodos de melhoramento neste momento. 
Juntos, no decorrer deste estudo, iremos aprender cada um deles e assim vocês 
entenderão a preferência por determinado método. 
Tabela 4 – Frequência de utilização de alguns métodos de melhoramento de 
espécies autógamas, alógamas e de reprodução assexuada 
Método Espécie 
autógama 
Espécie 
alógama 
Reprodução 
assexuada 
Mutação Ocasional Rara Ocasional 
Introdução de plantas Ocasional Ocasional Ocasional 
Seleção massal Rara Frequente Frequente 
Hibridização 
Genealógico Frequente Frequente Rara 
 
 
28 
SSD Frequente Ocasional Rara 
Retrocruzamento Frequente Ocasional Rara 
Seleção recorrente Frequente Frequente Rara 
População Ocasional Rara Rara 
TEMA 5 – RECURSOS GENÉTICOS 
Recursos genéticos são as variações naturais de plantas, animais e 
microrganismos presentes em uma determinada região ou ecossistema. Eles 
são a base da diversidade biológica e representam uma fonte valiosa de 
características desejáveis para a agricultura, como resistência a doenças, 
tolerância a estresses ambientais e produtividade. 
A importância dos recursos genéticos para a agricultura está diretamente 
relacionada à necessidade de produzir alimentos em quantidade e qualidade 
suficientes para atender às demandas da população crescente. Com a utilização 
desses recursos, os agricultores podem obter plantas e animais mais resistentes 
a doenças e pragas, capazes de sobreviver em diferentes condições climáticas 
e, consequentemente, produzir mais alimentos. 
Além disso, os recursos genéticos são essenciais para a preservação da 
biodiversidade, pois permitem que as espécies se adaptem às mudanças 
ambientais e evoluam ao longo do tempo. A conservação desses recursos é 
importante para garantir a disponibilidade de plantas e animais que possam ser 
usados no futuro para a produção de alimentos. 
Os recursos genéticos também são fundamentais para o desenvolvimento 
de novas variedades de culturas e raças de animais. Por meio da seleção e do 
cruzamento de diferentes variedades, os agricultores podem criar novas 
cultivares mais adaptadas às suas condições locais e às necessidades do 
mercado. 
No entanto, a utilização dos recursos genéticos na agricultura deve ser 
realizada de forma sustentável e responsável, respeitando a diversidade 
biológica e os direitos dos povos indígenas e comunidades locais que detêm o 
conhecimento tradicional associado a esses recursos. A preservação da 
diversidade genética é fundamental para garantir a segurança alimentar e a 
sustentabilidade da agricultura no longo prazo. 
 
 
 
29 
5.1 Centro de diversidade das plantas cultivadas 
Essa ideia do centro de diversidade se deve ao geneticista russo Nicolai 
Ivanovich Vavilov, que publicou o primeiro e mais importante trabalho sobre a 
mensuração e distribuição da diversidade genética das espécies no mundo. Em 
1926, Vavilov publicouo tratado sobre os centros de origem das plantas 
cultivadas, considerado até os dias atuais como um dos grandes avanços na 
genética. Foi ele que criou a teoria que mostra que “a concentração de alelos 
recessivos ocorre preferencialmente na periferia no interior dos centros de 
origem se concentram os alelos dominantes”. 
Vavilov, em 1934, foi nomeado para academia de Ciência da União 
Soviética pelo próprio Lenin. Mas tarde, foi acusado de ser um “geneticista 
burguês”, seguidor das “teorias clássicas de Mendel Morgan”. Após Vavilov 
morrer esquecido na prisão soviética, em 1943 outros pesquisadores que 
seguiram a mesma tendência de pensamento de Vavilov provaram a sua teoria 
do centro de origem, do gênero Solanum. 
Entende-se por centro de origem o local de provável origem e evolução 
da espécie. Já o centro de diversidade é o local com maior variabilidade da 
espécie. 
Vale lembrar sempre que, em alguns casos, tanto o centro de origem 
quanto o centro de diversidade podem coincidir, mas outras vezes não, pois o 
centro de origem da espécie pode ter desaparecido no decorrer dos anos ou a 
espécie pode ter migrado. 
Vavilov identificou oito centros de origem de espécies no mundo (Figura 
4). Em tais centros de origem, das espécies que ele identificou, 640 espécies 
foram originárias do Velho Mundo e outras 100 do Novo Mundo. 
 
 
 
30 
Figura 4 – Centro de origem de Vavilov, locais dos centros de origem das 
espécies cultivadas 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
5.2 Erosão genética 
A erosão genética é um processo contínuo e gradual de perda da 
variabilidade genética em uma determinada população ou espécie (Wilcox et al., 
2020). Esse processo pode ocorrer em razão da diminuição do número de 
indivíduos reprodutores ou em decorrência de seleção natural que favorece 
determinados alelos em detrimento de outros. 
A diminuição da diversidade genética pode afetar a capacidade adaptativa 
da população às mudanças ambientais, tornando-a mais vulnerável a doenças e 
a outros fatores estressantes. A erosão genética pode ser causada por diversos 
fatores, tais como a fragmentação do habitat, a introdução de espécies exóticas, 
a exploração excessiva de recursos naturais, a poluição e as mudanças 
climáticas. 
Durante a domesticação de diversas espécies cultivadas, a erosão 
genética se tornou presente graças à falta de compreensão dos mecanismos 
genéticos presentes nessa população e à necessidade da variabilidade no 
melhoramento de plantas. Embora esse processo ocorra de forma natural em 
espécies que estão passando por processos evolutivos e moldadas pelo 
ambiente, quando falamos de domesticação, essa erosão foi feita de forma 
pensada para garantir na população de cultivo somente as variações de 
interesse. 
 
 
31 
5.3 Vulnerabilidade genética 
Vulnerabilidade genética se refere à limitada capacidade de uma 
população ou espécie para enfrentar mudanças ambientais e outras pressões 
que afetam a sobrevivência e capacidade reprodutiva, em decorrência da perda 
de diversidade genética (Frankham, 2015). 
A redução na variabilidade genética diminui a capacidade da população 
em se adaptar a mudanças do ambiente, como a introdução de patógenos ou 
mudanças climáticas, podendo resultar em problemas na saúde das plantas e 
animais, baixa fertilidade e aumento no risco de extinção de populações e 
espécies. Isso ocorre porque a diversidade genética é importante para a defesa 
contra doenças e para a adaptação a ambientes em constante mudança. 
Para reduzir a vulnerabilidade genética, é necessário adotar estratégias 
de conservação que visem aumentar a diversidade genética em populações 
ameaçadas, como a criação de reservas naturais, o estabelecimento de 
corredores ecológicos e a translocação de indivíduos entre populações. Quando 
falamos nas populações ou espécies cultivadas, precisamos manter a 
variabilidade guardada ou disponível para os melhoristas inserirem nas 
populações quando necessário e, para isso, temos os chamados germoplasmas. 
5.4 Uso e manutenção de germoplasma 
A primeira vez que houve uma tentativa de definir o termo germoplasma 
na sociedade científica ocorreu na Conferência sobre Exploração, Utilização e 
Conservação de Recursos Genéticos Vegetais, em 1967. 
Um dos principais relatos da conferência foi a de Frankel e Bennett (1970): 
Para o pesquisador de um amplo campo de estudos, da evolução à 
genética e da fisiologia à bioquímica, uma completa representação da 
variação genética das espécies domesticadas e seus tipos silvestres é 
uma necessidade. Como Harlan sugere, a evolução de uma única 
espécie ainda não é totalmente conhecida. O que já se conhece não 
somente explica os caminhos da origem das civilizações, mas também 
enriquece o entendimento do processo de domesticação e estende a 
capacidade de desenvolver novos cultivares. 
Essa fala traz a importância dos recursos genéticos para a evolução e o 
desenvolvimento de novas cultivares. Dessa forma, criaram o termo 
germoplasma para referenciar o material hereditário de uma espécie, ou ainda 
 
 
32 
uma amostra capaz de perpetuar parte da variabilidade genética de uma espécie 
(Witt, 1985). 
Embora a definição de Witt (1985) faça bastante sentido para a 
comunidade científica, essa definição (germoplasma) ainda é considerada 
bastante vaga. 
5.4.1 Coleta de germoplasma 
A coleta de germoplasma é um processo importante para a preservação 
da diversidade genética das plantas. Aqui estão os passos básicos para realizar 
uma coleta de germoplasma para um banco de germoplasma: 
1. Identifique as plantas que você deseja coletar e pesquise sobre suas 
características, distribuição geográfica e status de conservação; 
2. Obtenha permissões e autorizações necessárias para coletar as plantas. 
Isso pode incluir permissões de proprietários de terras, governos locais ou 
autoridades regulatórias; 
3. Escolha as ferramentas adequadas para a coleta, incluindo sacolas de 
coleta, tesouras de poda e etiquetas de identificação; 
4. Visite o local de coleta e selecione as plantas que apresentam 
características desejáveis e que possuem maior valor genético; 
5. Colete as sementes, frutos, estacas, bulbos ou outras partes da planta, 
dependendo da espécie e do tipo de germoplasma que você está 
coletando; 
6. Limpe e seque o material coletado antes de embalar e rotular 
adequadamente para evitar contaminação; 
7. Registre informações detalhadas sobre a coleta, como a localização, a 
data, as condições ambientais e as características das plantas coletadas; 
8. Transporte o material coletado para o banco de germoplasma o mais 
rápido possível; 
9. Armazene o material coletado em condições ideais de temperatura e 
umidade, conforme orientações do banco de germoplasma; e 
10. Mantenha registros precisos do material coletado e disponibilize 
informações sobre ele para outros pesquisadores interessados em utilizá-
lo. 
 
 
 
33 
5.4.2 Bancos de germoplasma 
Um banco de germoplasma é uma instalação onde são armazenadas e 
preservadas amostras de sementes, plantas e outros materiais genéticos com 
variedade e variabilidade de diferentes espécies de plantas. A sua principal 
função é conservar a diversidade genética das plantas, garantindo que esses 
recursos estejam disponíveis para uso atual e futuro. 
Os bancos são importantes para garantir o acesso em variabilidade 
genética das plantas quando necessário, principalmente quando falamos em 
alguma característica que já foram perdidas nas cultivares atuais, principalmente 
quando falamos da utilização para melhorar a produção, resistência a doenças 
e adaptação a mudanças climáticas. 
Com a ausência de tais bancos, muitas espécies poderiam ser perdidas 
devido a ameaças como a perda de habitat, mudanças climáticas, desastres 
naturais e atividades humanas. Eles também são importantes para garantir que 
as variedades cultivadas não percam sua diversidadegenética ao longo do 
tempo, o que pode levar a problemas como a erosão genética. 
Alguns exemplos de bancos de germoplasma incluem o Millennium Seed 
Bank Project no Reino Unido (Figura 5.a), que visa preservar a diversidade de 
sementes de todo o mundo, e o Svalbard Global Seed Vault (Figura 5.b), 
localizado na Noruega, que armazena amostras de sementes de todo o mundo 
em uma instalação subterrânea no Ártico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
Figura 5 – Principais bancos de germoplasma do mundo. (a) Millennium Seed 
Bank Project; e (b) Svalbard Global Seed Vault. 
 
 
 
Crédito: David Dennis/Shutterstock; Theerasak Namkampa/Shutterstock. 
FINALIZANDO 
Vimos nesta etapa os desafios que a agricultura enfrentou, enfrenta e 
enfrentará perante a sociedade no decorrer de sua história e nos próximos anos. 
Descobrimos que o melhoramento genético das plantas foi e será o melhor 
método para suprir a demanda de alimentos do mundo hoje e em um futuro. 
Além disso, conhecemos os termos que embasam o melhoramento 
genético de plantas, que serão importantes no decorrer deste estudo. Vale 
lembrar a importância do estudo básico entre as culturas e um bom planejamento 
a 
b 
 
 
35 
em um programa de melhoramento bem-sucedido. Aprendemos também os 
sistemas reprodutivos das plantas e como é o funcionamento de cada um dos 
mecanismos das espécies autógamas e alógamas, lembrando sempre que a 
identificação desses sistemas reprodutivos é de extrema importância antes de 
iniciar um programa de melhoramento genético de plantas, já que cada um dos 
mecanismos tem suas particularidades e influencia no manejo dos cruzamentos 
em um programa de melhoramento. 
Por fim, vimos a importância da conservação da variabilidade genética 
para o melhoramento de plantas, evitando assim a erosão genética e não 
deixando as espécies cultivadas vulneráveis (geneticamente) à variação do 
ambiente. A melhor forma de garantir a permanência das espécies cultivadas é 
com a manutenção da variabilidade genética natural em bancos de 
germoplasma. 
 
 
 
 
36 
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	CONVERSA INICIAL
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS