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Introdução
O melhoramento de plantas engloba todas as técnicas, métodos, estratégias ou recursos utilizados para que algum progresso seja incorporado a uma espécie vegetal. De modo geral, este progresso está relacionado com a melhora do conteúdo genético da espécie trabalhada, em estreita relação com a ambiente onde esta espécie será cultivada (BORÉM, 1997). Segundo MIRANDA FILHO (1994), "melhoramento genético é o ajustamento genético aos componentes físicos, químicos, biológicos, econômicos e sociais do ambiente", o que implica em ser uma atividade dinâmica, exigindo ajustes genéticos para se adaptar ao ambiente, que é dinâmico em função dos diferentes fatores que o compõem. A uma variedade utilizada comercialmente dá-se o nome de cultivar. Deste modo, o melhorista trabalha com o objetivo de lançar melhores cultivares para serem utilizadas pelos agricultores. Os métodos tradicionais, como já exposto, baseiam-se nos conceitos de herança mendeliana dos caracteres, ou seja, que as características a serem melhoradas são herdadas dos genitores pelas progênies. Assim, se o objetivo é incorporar resistência ao fungo causador da vassoura-de-bruxa no cacau (Crinipellis perniciosa), deve-se utilizar pelo menos um genitor que possua gene(s) que confira(m) resistência a este fungo nos cruzamentos, que será a fonte de resistência. Os cruzamentos no melhoramento clássico restringem-se, no máximo, a espécies correlacionadas. Caso contrário, ter-se-á descendentes estéreis, o que é inviável, pois as características não poderão ser transmitidas às gerações futuras, terminando com o processo. No caso de métodos biotecnológicos, que serão abordados posteriormente, esta barreira reprodutiva deixa de existir. O melhoramento visa obter genótipos superiores, mas a expressão destes genótipos, que são os fenótipos, dependem, entre outros, do ambiente onde este genótipo está (CHAVES, 2001). Para melhor clareza, considere-se dois clones de eucalipto (genótipos idênticos) plantados em solos com diferentes níveis de fertilidade, sendo um muito fértil e outro pobre em nutrientes. Logicamente o clone que for plantado no primeiro solo terá um desenvolvimento (fenótipo) muito superior ao clone plantado no segundo tipo de solo. Isto exemplifica bem o efeito do ambiente sobre o fenótipo, que nunca pode ser desprezado. O efeito ambiental justifica-se quando da recomendação de cultivares, sendo que as mais adaptadas a certa região serão recomendadas. Há o exemplo clássico da cultura da soja no Brasil Central, onde introdução de variedades selecionadas (adaptadas) ao sul do país tiveram desempenho péssimo em baixas latitudes (região central), devido a problemas de fotoperiodismo. Dentre os principais objetivos do melhoramento, pode-se destacar: i) aumento na produtividade; ii) resistência à adversidades ambientais (solos, clima, pragas, doenças, etc.); iii) adequação à exigências do mercado consumidor e iv) aumento na renda (BORÉM, 1997). Merecem destaque outras consequências deste processo, que são a melhoria na balança comercial do país, pois cerca de 40% das exportações do Brasil dependem do agronegócio, além da maior oferta de alimento, e consequente redução de preços ao consumidor, e melhora da condição nutricional da população. Dos cerca de US$ 60 bilhões exportados em 2002 (RECEITA FEDERAL, 2002), US$ 25 bilhões são oriundos do agronegócio (MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO, 2003). O melhoramento teve seu início há cerca de 10 mil anos, quando o homem deixou de ser nômade e passou ao sedentarismo, vivendo em comunidades e iniciando o cultivo de plantas. Inconscientemente, o homem selecionava as melhores sementes para depois plantá-las, o que é um melhoramento, pois há seleção de melhores plantas. Com o início do comércio entre os povos, e, posteriormente, com as grandes navegações, iniciou-se trocas de germoplasma, quando plantas antes cultivadas em apenas um local passaram a ser cultivadas em regiões distantes, disseminando-as pelo planeta. O milho é originário da região do México e dos Andes, mas é cultivado em todo o mundo nos dias atuais. Praticamente todas as principais espécies cultivadas no Brasil são exóticas (originárias de outras regiões). Como exemplos temos a soja e a laranja, que são originárias da China, o café (Etiópia África), trigo (Egito), feijão (Andes) e eucalipto (Austrália) (DESTRO e MONTALVÁN, 1999). O melhoramento recebeu um grande impulso com a redescoberta das Leis de Mendel, em 1900, e com o desenvolvimento de técnicas de experimentação agrícola por R.A. Fisher e sua equipe, no período de 1919 a 1933. Estes dois eventos têm importância fundamental nos métodos utilizados atualmente.
Cabe aqui uma ressalva importante quando se fala de produção de plantas, pois a primeira idéia que normalmente se tem é a de produção de alimento (grãos, frutas, hortaliças, etc.). Em parte, é verdade, mas apenas em parte, pois os vegetais são fontes de energia (álcool e carvão vegetal), madeira e celulose (papel), ornamentação (flores), fibras e óleos industriais (dendê, mamona, soja), entre outros. Assim, o melhoramento atua desde a melhora na qualidade de tecidos (fibras mais longas em algodão) até no uso em cosméticos (p.ex. óleo de copaíba). Fica fácil perceber que, no dia-a-dia, a presença de produtos vegetais é uma constante indispensável (SQUILASSI, 2003 b). Some-se a isso que está sendo considerado apenas o primeiro nível da cadeia trófica, ou seja, o uso de vegetais per se, ou diretamente pelo homem. Quando passamos de consumidores primários (comemos um vegetal) para consumidores secundários (comemos carne de boi que come vegetal), não pode-se deixar de ressaltar a importância do melhoramento, buscando novas cultivares de pastagens e forrageiras, ou melhores milho, soja e outros mais adequados à produção de ração (melhor teor proteico). Ou seja, quando se ingere carne, indiretamente ocorre o benefício do uso de plantas, que foram alimento para o bovino, suíno, aves, etc. Do mesmo modo pode-se abordar o consumo de leite e derivados. RAMALHO (2001) expôs o retorno financeiro obtido com diversas culturas. Segundo este autor, o ganho obtido com o melhoramento genético em eucalipto da década de 60 até a de 90 corresponde a 50% do ganho total. 3 Considerando-se um incremento na produtividade de 20 m /ha/ano, deduz-se 3 que o ganho com melhoramento equivale a 10 m /ha/ano. Sendo que a área de corte na década de 90 foi, em média, de 500 mil ha/ano, houve um aumento 3 3 de 5 milhões de m /ano de madeira (500 mil ha/ano x 10 m /ha/ano). Ao preço 3 de US$ 50,00/m de madeira, em 1999, resulta num incremento de US$ 250 milhões apenas no ano de 1999. Este mesmo autor relatou ganhos com outras culturas. Como exemplo, o ganho obtido com o melhoramento do café, apenas no ano de 1998, foi de R$ 2,1 bilhões. Com o feijão o ganho foi de R$ 43 milhões por ano agrícola. Com a soja foi de R$ 1,4 bilhão por ano e, com o milho, R$ 5,2 bilhões por ano. Essas cifras são realmente muito expressivas e evidenciam a importância do trabalho do melhorista de plantas para o desenvolvimento do país. Mas é uma pena que os governantes não tenham esse reconhecimento, reduzindo cada vez mais os recursos destinados à pesquisa em melhoramento, bem como em outras áreas de importância nacional.
Assim, nos últimos anos têm sido propostos métodos de melhoramento genético com enfoque participativo, denominado Melhoramento de Plantas Participativo (MPP), que envolve a participação do produtor em algumas ou em todas as etapas de desenvolvimento de novos cultivares, como uma alternativa para desenvolver cultivares que atendam melhor às necessidades particulares dos produtores localizados em ambientes menos favoráveis. Além disso, o MPP tem como objetivo desenvolver cultivares que são adaptados não somente às condições edafoclimáticas, mas também às condições sócio econômicas do ambiente alvo. Finalmente, o MPP explora os ganhos potenciais com o melhoramento para a adaptação local através da seleção descentralizada, definido como a seleçãorealizada no ambiente alvo, visto que este consegue capitalizar favoravelmente a interação genótipo x ambiente (GxE) previsível, ou seja, a interação genótipo x local (GxL). No MPP a variabilidade genética é gerada pelos melhoristas e a seleção é conduzida conjuntamente pelos melhoristas, produtores e extensionistas, em diversos ambientes alvos, e os melhores genótipos selecionados são utilizados nos próximos ciclos de seleção e multiplicação ou recombinação. Tecnicamente, o processo é similar ao MP, apresentando, porém, três diferenças principais: (1) os testes e seleções ocorrem na propriedade rural ao invés de ocorrer na estação experimental, e o produtor é quem decide e executa o manejo da cultura; (2) as principais decisões são tomadas conjuntamente pelos produtores e melhoristas e não somente por estes; e (3) o processo pode ser executado independentemente em um grande número de locais. O MPP é flexível, podendo gerar linhas puras e, eventualmente, misturas de linhas puras (“blend”) em espécies autógamas, híbridos e variedades de polinização livre em espécies alógamas, e clones em espécies de propagação vegetativa. O MPP possui outras vantagens. Neste os novos cultivares alcançam a fase de liberação muito mais rapidamente, atendendo melhor às necessidades dos produtores. Também, a liberação e as atividades de produção de semente concentram-se nos cultivares que são conhecidos e aceitos pelos produtores. Estas vantagens são particularmente pertinentes aos países em desenvolvimento, onde os grandes investimentos em melhoramento de plantas não geraram necessariamente bons retornos, devido, principalmente ao fato dos cultivares melhorados desenvolvidos pelo MP terem sido pouco ou não adotadas pelos produtores. Finalmente, o MPP também possibilita que a biodiversidade seja preservada ou ampliada, visto que diferentes cultivares são selecionados para locais diferentes, o que é um fator de grande importância, por evitar que os cultivares se tornem vulneráveis, principalmente ao ataque de doenças e pragas. Portanto, o MPP é um exemplo da pesquisa dirigida à demanda, o qual enfoca e envolve os produtores que tradicionalmente não foram beneficiados pelo melhoramento, devendo complementar e não substituir o melhoramento de plantas não participativo.
Inicialmente será dada ênfase ao chamado melhoramento clássico, que utiliza os métodos tradicionais de melhoramento, ou seja, métodos baseados em seleção e recombinação de plantas. Posteriormente serão abordados os métodos biotecnológicos, que são importantes ferramentas auxiliares no processo total de melhoramento, que abrange desde o conhecimento de informações básicas sobre biologia floral até recursos de marketing para a comercialização de novas cultivares.
Métodos de Melhoramento
Método de população ou método bulk
O método de melhoramento da população (também chamado de Método Bulk) é o método mais simples de condução de gerações segregantes. Após a hibridação artificial entre linhagens parentais selecionadas, com divergência genética, as plantas das gerações F1 até F5 são colhidas todas juntas, em bulk, retirando-se uma amostra de sementes para dar origem à próxima geração. Após 5 a 6 gerações de autofecundação, teremos uma população na qual os indivíduos serão praticamente homozigotos, mas com variabilidade genética. Nesta etapa, faremos seleção de plantas individuais baseadas na aparência d a planta (BESPALHOK, 1999). No método de condução massal existe uma grande ação da seleção natural durante a condução das populações segregantes. Quando se retira uma amostra de sementes para a próxima geração, indivíduos que produzirem mais sementes terão mais chances de passar para a próxima geração. A seleção artificial também pode ser utilizada para retirar indivíduos indesejáveis (BESPALHOK, 1999). Uma desvantagem deste método é, que necessidade da ação da seleção natural, a condução da população segregante deve ser feita em condições de plantio, não sendo possível a utilização de casa de vegetação. Outra desvantagem é que nem todas as plantas de uma geração serão representadas na próxima geração (BESPALHOK, 1999). Todas as evidências disponíveis, especialmente a disponibilidade de variabilidade genética, indicam a possibilidade de se continuar tendo sucesso com seleção de plantas. É evidente, contudo, que as diferenças a serem detectadas são cada vez menores, exigindo, assim, maior eficiência dos programas de melhoramento. Entre os fatores que afetam essa Ensaios de Produção Muitas repetições Vários Locais NOVA VARIEDADE 10 eficiência está a escolha do método adequado de condução das populações segregantes em plantas autógamas. Esses métodos foram propostos no início do século, e algumas modificações ocorreram nas décadas de 50 e 60. De modo geral, foram li mitadas as inovações introduzidas (BORÉM, 1997).
Procedimentos
Inicia-se com o plantio, em área suficientemente grande, de alguns milhares de plantas, de acordo com a quantidade de sementes F2 disponíveis. A densidade de plantio é a mesma dos plantios comerciais, pois não se seleciona com o rigor do método genealógico. Evita-se inclusive o plantio em espaçamentos maiores, pela tendência que os genótipos heterozigotos têm de serem mais vigorosos e exercerem maior competição com os homozigotos, produzindo maior número de descendentes nessa condição (ARAÚJO; PATERNIANI, 1999). A diferença básica em relação ao método genealógico é que as sementes de todas as plantas selecionadas, geralmente em número maior, são colhidas em conjunto para produzir a geração seguinte, prosseguindo-se do mesmo modo até F6 ou F7 quando o grau d e homozigose na população é consideravelmente alto. Nas primeiras gerações procura-se selecionar para os caracteres de alta herdabilidade, como porte e arquitetura de planta, e ciclo vegetativo. A partir da geração F 5 ou gerações mais avançadas, plantas individuais são selecionadas e suas progênies passam a ser avaliadas em ensaios, inicialmente preliminares e posteriormente avançados, incrementando-se o número de locais e de repetições nos experimentos, para a seleção das melhores linhagens. A partir daí os procedimentos são semelhantes àqueles já descritos para o método genealógico (ARAÚJO; PATERNIANI, 1999).
Tipos de culturas: Não é adequado para a maioria das hortaliças e fruteiras em que exigem uniformidade comercial.
Usos e benefícios: Usado para selecionar uma ou mais características do indivíduo sendo ele rápido é barato, e tem a limitação do individuo se expressar em ambiente apenas onde o caráter se expressa.
Método Genealógico
Neste método os melhores fenótipos são selecionados nas gerações segregantes, mantendo-se os dados das relações entre genitores e descendência. Na geração F1 os indivíduos possuem a mesma constituição genética e apresentarão alta proporção de locos em heterozigose. Essa proporção será tanto maior quanto mais diferentes forem os progenitores. Não se pode, todavia, esperar completa heterozigose porque sempre haverá alguma identidade genética entre os genitores, isto e, poderão apresentar locos em homozigose, com alelos idênticos (BUENO; MENDES; CARVALHO, 2006).
A seleção inicia-se na geração F2, procedendo-se segundo os critérios do melhorista. A maior parte das plantas segregará para um grande número de genes e todos os indivíduos em F2 serão diferentes uns dos outros. Os caracteres das famílias começam a manifestar -se em F3 e F4, quando alguns loco s estarão em homozigose. Antes disso ainda existem muitos locos em heterozigose determinando diferenças dentro de cada família. Assim, nessas gerações selecionam-se as plantas melhores ou mais promissoras das famílias superiores. Em F 5 ou F6 a homozigose estar á presente na maioria dos locos em todas as famílias, certamente. Por esta razão a seleção se faz exclusivamente entre famílias. Algumas famílias, pela sua ascendência, podem ser muito semelhantes, razão pela qual costuma -se conservar uma e eliminar as outras o que, inclusive,facilita o trabalho posterior do melhorista (COSTA; RODR IGUES; SUDRÉ, 2002). O método genealógico caracteriza-se por registros sobre as relações entre plantas e famílias e entre famílias, o que o torna, de certo modo, complicado. Descrição do método por geração segundo Bueno; Mendes e Carvalho (2006):
GERAÇÃO F1 - Cultiva-se um número suficiente de plantas híbridas para produção das sementes necessárias para a geração F2. GERAÇÃO F2 - O tamanho da população depende do número d e famílias F3 que o melhorista possa manejar, do tipo da cultura e dos objetivos do cruzamento. Pode variar e 2.000 a 10.000 plantas, bem espaçadas, para facilitar as avaliações. Sugere -se que a relação entre indivíduos F2 e famílias F3 esteja entre 10:1 e 100:1. A relação será tanto maior quanto mais diferirem os genitores entre si. Nesta fase o melhorista não deve selecionar um número muito grande de plantas, quando não lhe for possível trabalhar com muitas famílias F3. GERAÇÃO F3 - As famílias são compostas por um número suficiente de plantas, geralmente em torno de 30. Esse número depende também da quantidade de sementes que as plantas de cada espécie produzem, em média. Pratica-se a seleção entre e entro de famílias. Normalmente o número total de plantas selecionadas não é superior ao de famílias cultivadas. GERAÇÃO F4- Conduz-se à semelhança da geração F3, porém acentuando-se a seleção entre famílias. Embora algumas famílias sejam quase homozigotas, o melhorista ainda seleciona, individualmente, plantas que se destacam em cada uma delas. GERAÇÃO F5 - O potencial de cada família já deve estar fixado pela homozigose. Os plantios são feitos na densidade comercial. Faz-se a colheita em todas as plantas de cada família, obtendo-se, assim, quantidade suficiente de sementes para os ensaios de rendimento e avaliação da qualidade na geração F6. O sistema de plantio varia com o tipo de cultura, empregando-se fileiras simples ou parcelas com duas ou três fileiras. Ensaios preliminares de rendimento podem ser iniciados em F5, com repetições, como critério adicional de seleção. GERAÇÃO F6 (ou F6 e F7) - Também aqui se faz a seleção entre famílias, para eliminar aquelas comprovadamente inferiores. Avaliações da qualidade podem ser iniciadas nesta fase. Em outras situações o material é multiplicado para avaliação em ensaios comparativos primeiramente, e, posteriormente, em ensaios regionais, quando testemunhas comerciais podem ser incluídas nas avaliações. GERAÇÕES SEGUINTES - Correspondem aos ensaios de rendimento, geralmente realizados em vários locais, em três ou quatro anos agrícolas. Este procedimento permite uma avaliação da interação genótipos x ambientes. São incluídas nos ensaios as variedades parentais e outras, tradicionalmente cultivadas em cada área ou região. Também se avaliam as novas linhagens quanto a qualidade, ciclo cultural, resistência ao acamamento, à degrana, etc. Gradativamente, podem eliminar-se algumas linhagens que não mostrarem superioridade em diversos aspectos, principalmente quanto à produção, em relação às cultivares parentais ou as outras linhagens. Ao final do processo, as melhores linhagens podem originar novas cultivares melhoradas, cada linhagem dando origem a uma cultivar. Em alguns casos, quando linhagens superiores se assemelharem em caracteres agronômicos considerados d e importância, suas sementes podem se r misturadas para a constituição de uma nova cultivar, desde que esse procedimento não comprometa a uniformidade exigida pelos agricultores e consumidores (BESPALHOK, 1999).
Método descendente de uma só semente-SSD
Permite, porém, a obtenção de linhagens rapidamente, sem a perda de alelos por seleção, pois a variabilidade original é mantida até o nível de linhagens (ALLARD, 1971). Segundo MELO (1989), o SSD é um método mais eficiente para caracteres de baixa herdabilidade, desde que uma base genética ampla seja mantida no avanço das gerações.
Conforme fehr (1987 apud S EDIYAMA; TEXE IRA; RE IS, 2005), esse método é utilizado para conduzir as gerações segregantes de populações adaptadas a ambientes que não representam bem aqueles para os quais o programa é dirigido. Pode ser usado tanto para espécies autógamas com o para alógamas. É útil quando o melhorista quer acelerar o processo de endogamia antes d e iniciar a avaliação de linhagens e ainda apresenta a vantagem de exigir pequena área para condução das populações segregantes. Conforme Ramalho, Santos e Zimmerman (1993) não há motivo para usá-lo no melhoramento do feijoeiro no Brasil, pois para esta cultura conseguem-se três gerações por ano. O método SSD pode ser usado para atenuar problemas de amostragens que ocorrem com o método da população. Consiste na coleta de uma semente ou uma vagem, de cada planta, seguindo-se a semeadura, de modo que cada planta contribua com o mesmo número de descendentes para a for mação da geração seguinte. Assim, o efeito da seleção natural fica restrito as situações em que genótipos indesejáveis não germinem ou que não produzam sementes. Outra limitação do método é que a seleção artificial é baseada no fenótipo de plantas individuais e não no desempenho de suas progênies (SED IYAMA; TEXEIRA; REIS, 2005).
São possíveis três procedimentos para o método SSD:
a) Procedimento semente-única. O procedimento clássico consiste em colher uma única semente de cada planta da população, misturar as sementes e semear a amostra para obter a geração seguinte. O procedimento é repetido até o nível deseja do de homozigose. Plantas são então colhidas individualmente e as linhas derivadas destas são então avaliadas para os caracteres de interesse. Observa-se que nesse processo o tamanho da população decresce a cada geração, pois algumas sementes podem não germinar. Ad mite -se também que 30% das plantas não produzam nem ao menos uma semente. 
b) Procedimento cova-única. Nesse processo cada planta F2 será representada por sua progênie em cada geração de endogamia. Na primeira etapa são colhidas sementes F 3 em cada planta F2. Na segunda etapa é conduzida uma cova para cada linha F 2 :3, e sementes F4 são 16 colhidas de cada cova. Isso é repetido até o nível desejado de endogamia, ocasião em que plantas são colhidas individualmente. 
c) Procedimento sementes múltiplas. Misturam-se duas ou três sementes de cada planta colhida, em cada etapa. Parte é guardada e parte é semeada. Repete-se a operação até a endogamia (RAMALHO; SANTOS; ZIMMERMANN, 1993). 
Método de Seleção Recorrente
A seleção recorrente é uma técnica de melhoramento de populações que tem por objetivo a concentração de alelos favoráveis, mantendo a variabilidade genética d a população. As populações melhoradas através d a seleção recorrente podem ser utilizadas diretamente como variedades de polinização aberta ou então para obtenção de linhagens endogâmicas utilizadas na produção de híbridos. O que significa recorrente? Signifca repetir os mesmos procedimentos ciclo após cada ciclo de seleção, tornando o processo d e acumulação dos alelos favoráveis um processo contínuo e deslocando-se a média por meio dos ciclos de seleção. Segundo Ramalho, Santos e Zimmerman (1993) um ciclo de seleção recorrente envolve basicamente quatro fases que são: a) Obtenção de progênies : meio irmãos, irmãos germanos e progênies parcialmente endogâmicas S1 e S2. b) Avaliação das progênies: deve ser realizado em ensaios envolvendo repetições e locais, por meio de delineamento experimental apropriado. Em milho é comum o uso do látice, sendo usadas de 200 a 400 progênies, sendo que uma parcela é constituída por 20 a 25 plantas. c) Seleção de progênies: baseada em médias ou totais de parcelas. A seleção pode ser truncada ou combinada. Truncada somente um caráter e combinada mais de um caráter. A intensidade de seleção varia de 10 a 20%.
d)Recombinação de progênies selecionadas: tem por finalidade gerar variabilidade para o próximo ciclo de seleção. Para a recombinação utiliza -se a semente remanescente das progênies selecionadas. Vale lembrar que parte das sementes é destinada aos ensaios de avaliação e outra parte (semente remanescente) deve ser armazenada cuidadosamente para n a próxima safra ser utilizada no campo de recombinação caso essa progênie seja selecionada. Dessa forma a recombinação é feita somente entre progênies selecionadas. Tipo de recombinação: o método mais usado é o irlandês. Este método consiste na retirada de um a pequena quantidade de semente de cada progênie selecionada. Estas são reunidas e homogeneizadas e vão se constituir -se nas linhas macho (fornecedoras d e pólen). Em milho, a cada 4 a 6 progênies semeadas, intercala-se uma linha macho. Quando da emissão dos pendões, as plantas das progênies ão despendo das (linhas fêmeas), o que garante que estas plantas serão polinizadas apenas com a mistura de pólen das linhas macho. A seleção recorrente pode ser intrapopulacional, quando visa melhorar uma população e interpopulacional, quando visa melhorar duas populações, buscando a heterose entre elas (também chamada de S.R. RECÍPROCA). Os métodos de seleção recorrente podem ser divididos basicamente em dois tipos: aqueles onde não é feita a avaliação d as progênies (Seleção Recorrente Fenotípica) e aqueles onde a avaliação das progênies é realizada através de testes de combinação (Seleção Recorrente para Capacidade Geral de Combinação, Seleção Re corrente para Capacidade Específca de Combinação e Seleção Recorrente Recíproca).
Seleção recorrente recíproca
Método: Autofecundação de um bom número de plantas da população A. posteriormente é feito cruzamento dessas progênies utilizando -se da população B como testador. O mesmo procedimento é feito com a população B, uti lizando-se a população A como testador. As progênies autofecundadas serão o genitor feminino enquanto a outra população será o genitor masculino. Para isso semeiam -se, alternadamente, fileiras de plantas do testador e das progênies autofecundadas. As sementes dos cruzamentos serão submetidas a avaliações, inclusive utilizando sementes do testador como testemunha. Seleciona-se 10 a 20% das seleções, aquelas que revelarem maior capacidade combinatória com o testador. Faz-se blocos de intercruzamento das sementes remanescentes das progênies selecionadas pelo método irlandês (BESPALHOK, 1999).
Método de Retrocruzamentos
O método do retrocruzamento tem por objetivo a introdução de uma característica, normalmente mono ou oligogênica, de um genitor doador e a subsequente recuperação do genoma do genitor recorrente. O processo geralmente é utilizado para corrigir genótipos -elites, nas características em que são deficientes, por meio do cruzamento com genótipos portadores das características que se deseja introduzir (MESQUITA et al., 2005). Trata-se de um método em que se procura melhorar variedades consideradas superiores em relação a um grande número de atributos, mas que são deficientes em uma ou algumas características. Consiste em se transferir alelos de um ou mais locos gênicos encontrados em uma variedade selvagem, ou pouco adaptada, denominada progenitor não recorrente, para a variedade que se quer melhorar, denominada progenitor recorrente. E mais aplicado a plantas autógamas, em que se pode ter maior controle do genótipo recorrente (BORÉM; MIRANDA, 2005). No final do processo d os retrocruzamentos, o alelo transferido estará na condição Heterozigota, o mesmo não ocorrendo com os demais, considerando-se espécies autógamas. Depois do último retrocruzamento procede-se a autofecundação, que coloca este alelo na condição homozigota. No final, resultará uma variedade exatamente com a mesma adaptação, produtividade e demais qualidades do progenitor recorrente. O método, portanto, confere um alto controle genético ao trabalho do melhorista, o que ele não tem nos métodos tradicionais de hibridação, pois, com retrocruzamentos, espera-se a recuperação d as características básicas da variedade à qual se procura incorporar o alelo desejado. Na aplicação do método é mais comum a transferência de apenas um alelo, embora caracteres controlados por poucos genes possam também ser trabalhados pelo método, já com um pouco mais de dificuldade na sua condução (BESPALHOK, 1999). O valor do método no melhoramento de plantas somente foi reconhecido e m 1922, por Harlan e Pope, no melhoramento de cereais d e porte baixo, como ave ia, cevada e trigo. Conforme citação de Allard (1971 apud BESPALHOK, 1999) foi também em 1922 que Briggs iniciou um extenso programa de retrocruzamentos no desenvolvimento de variedades de trigo resistentes a carie. Ele salientou que, dentro de certos limites o método era cientificamente exato, porque as características morfológicas e agronômicas da variedade melhorada podiam ser descritas previamente e porque a mesma variedade poderia, se desejado, ser obtida novamente, percorrendo as mesmas etapas. 
Biotecnologia e agricultura
O estabelecimento de uma agricultura sustentável, que preserve o meio ambiente e proporcione segurança alimentar futura, é um fator primordial para o desenvolvimento da humanidade ante as mudanças climáticas e o declínio das reservas energéticas não renováveis. Diante das previsões de crescimento populacional mundial, atingindo nove bilhões de habitantes em 2050 (Ash et al., 2010), existe o desafio de criar métodos avançados e eficientes para aumentar a produção de alimentos e energia renovável sem, contudo, esgotar os recursos naturais. Em 2050, o mundo provavelmente estará vivendo sob a influência de três grandes crises anunciadas: a diminuição das reservas de petróleo, a escassez de água potável e a falta de alimentos para grande parte da população. Nesse cenário, a biotecnologia de plantas ocupa papel central na busca de soluções para atenuar os problemas, atuais e futuros, causados pelo estilo de vida adotado pelo homem.
No Brasil, o desenvolvimento do etanol combustível mostrou ser uma alternativa viável para reduzir a dependência do petróleo. Entretanto, a maioria das regiões agriculturáveis do planeta não possui as condições edafoclimáticas necessárias para o cultivo de plantas com potencial para a produção de biocombustíveis. Em contrapartida, o cultivo extensivo e exclusivo de plantas para a produção de energia pode gerar problemas no abastecimento de alimentos para a população, como escassez e elevação de preços. Nesse contexto, a biotecnologia se insere como propulsora para o aumento da produtividade, da qualidade da produção e para o desenvolvimento de plantas adaptadas a diversas condições ambientais de espécies com potencial energético. Em adição, a biotecnologia atua no desenvolvimento de outras fontes de bioenergia como a produção de biocombustíveis a partir de algas transformadas geneticamente (Beer et al., 2009). 
Atualmente, o Programa Fapesp de Pesquisa em Bioenergia (Bioen) fornece aporte financeiro para projetos que têm por objetivo promover o avanço do conhecimento e sua aplicação em áreas relacionadas à produção de bioenergia no Brasil (http://bioenfapesp.org). Entre esses projetos, estão em andamento estudos que visam à análise funcional de genes envolvidos na fotossíntese da cana-de-açúcar, ao aumento do teor de sacarose, à análise da biossíntese da parede celular, à obtenção de plantas que apresentem tolerância a seca, entre outros. O objetivo comum desses projetos é o desenvolvimento,em curto prazo, de tecnologias que permitam uma produção eficiente de energia renovável. 
Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), estima-se que há no mundo mais de 1,2 bilhão de pessoas sem acesso à água potável, representando cerca de 20% da população mundial (Unesco, 2007). A agricultura é responsável por cerca de 70% do consumo de água do planeta (Aquastat-FAO, 2010), e o uso descontrolado de pesticidas e fertilizantes contribui para a contaminação da água de lençóis freáticos e mananciais subterrâneos. Para aperfeiçoar a eficiência do uso da água na agricultura, a biotecnologia atua em duas frentes: no desenvolvimento de espécies tolerantes a seca, diminuindo a irrigação intensiva e conservando a água no solo, e no melhoramento genético de variedades para resistência a pragas e doenças, reduzindo a necessidade da utilização de produtos químicos nas lavouras.
Na produção de alimentos, a biotecnologia pode fornecer meios para o aumento da produção agrícola pela aplicação do conhecimento molecular da função dos genes e das redes regulatórias envolvidas na tolerância a estresse, desenvolvimento e crescimento, "desenhando" novas plantas (Takeda & Matsuoka, 2008). A transformação genética de plantas cultivadas possibilita a validação funcional de genes individuais selecionados, bem como a exploração direta dos transgênicos no melhoramento genético, visando à inserção de características agronômicas desejáveis. 
Atualmente, a produção de transgênicos está difundida em praticamente todas as regiões agrícolas do planeta, e a adoção da biotecnologia pelos produtores atinge níveis nunca alcançados por outras tecnologias avançada, em toda história da agricultura. Em 2009, culturas modificadas geneticamente foram plantadas por mais de 14 milhões de agricultores, em 134 milhões de hectares, distribuídos em 25 países (James, 2010). O Brasil ocupa o segundo lugar entre os países com maior área cultivada com transgênicos no mundo, cerca de 21,4 milhões de hectares, atrás apenas dos Estados Unidos com 62,5 milhões de hectares (Isaaa, 2010). A razão desse indiscutível sucesso são os benefícios obtidos com a produção de plantas transgênicas resistentes a doenças e insetos, a redução no uso de defensivos e o aumento da produção. 
Segundo a FAO (2010), a previsão de crescimento do setor agrícola brasileiro até o ano de 2019 é de 40%, quando comparado ao período-base 2007-2009. Nesse mesmo período, Rússia, China e Índia não passarão os 26% de crescimento no setor, enquanto crescimentos mais modestos são esperados para Estados Unidos e Canadá (entre 10% e 15%). A União Europeia não deve ultrapassar os 4% (OECD-FAO Agricultural Outlook 2010-2019). Essa previsão de crescimento acentuado da produção brasileira se deve, por um lado, às condições econômicas e ambientais favoráveis do país, e, por outro, à adoção massificada de culturas geradas com o auxílio da biotecnologia. 
Em um futuro próximo, a redução dos custos para o desenvolvimento e a adoção dos produtos da biologia molecular pode aumentar a variedade de plantas transgênicas e a sua disponibilidade para pequenos e médios produtores. A inserção de características antes ausentes na planta pode agregar valor aos seus produtos, multiplicando a renda do agricultor e diminuindo o êxodo rural. A transformação genética pode ser o motor de uma transformação social. 
Neste artigo, será apresentado um breve resumo de três ramos da biologia molecular utilizados no melhoramento genético de plantas: a genômica, a transgenia e os marcadores moleculares.
Genômica de plantas e expressão gênica
Desde o estabelecimento da metodologia de sequenciamento do DNA por Walter Gilbert e Allan Maxam em 1977, o número de sequências disponíveis nos bancos de dados de genômica tem crescido exponencialmente, até mesmo nesses últimos anos com a nova geração de sequenciadores de alta eficiência, como Roche 454 GS System®, Illumina Genome Analyzer® e Life Technologies AB SOLiD System® .
Atualmente, está disponível no banco de dados do National Center for Biotechnology Information (NCBI) mais de 106 bilhões de nucleotídeos de 108 milhões de sequências individuais, e somente no ano passado foram adicionadas mais de 11 milhões de novas sequências nesse banco (Benson et al., 2010). Esse grande número de sequências nos leva a esperar com grande expectativa uma explosão no conhecimento e na inovação nas diversas áreas do conhecimento e especialmente na saúde e agricultura. 
O sequenciamento completo do genoma de Arabidopsis thaliana foi publicado no ano 2000 (The Arabidopsis Genome Iniciative) e é considerado um marco para a ciência de plantas. Esse genoma possui 120 Mbp, apresenta em geral uma cópia de cada gene e menos de 10% de sequências repetitivas (Mahalakshmi & Ortiz, 2001), sendo considerado um genoma pequeno quando comparado a outras espécies vegetais. Até o momento, somente outras duas culturas agrícolas tiveram seus genomas finalizados, o arroz (Oryza sativa) com 390 Mbp (Goff et al., 2002, International Rice Genome Sequence Program) em 2002 e o milho (Zea mays) com 2.400 Mbp (Wei et al., 2009, Maize Genome Project) em 2009. No momento, estão em fase de finalização 19 espécies de plantas e mais 74 outras estão em diferentes fases de sequenciamento e montagem (www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/static/gpstat.html).
Desde que a genômica tem como objetivo entender como os genes e a informação genética estão organizados dentro do genoma, e ainda como essa organização determina a sua função, temos o grande desafio de buscar a função dos genes e entender essas sequências para reduzir a distância existente entre genótipo e fenótipo. Entretanto, um grande número de genes sequenciados possui função desconhecida.
Para auxiliar a decifrar a função dos genes, alguns programas têm sido estabelecidos. O National Science Foundation (NSF) nos Estados Unidos lançou em 2000 o projeto Arabidopsis 2010 com o objetivo de determinar a função de 25 mil genes dessa espécie (Sommerville & Dangl, 2000). No Brasil são várias as iniciativas de consórcios de pesquisadores nos projetos temáticos como os Sucest (Sugarcane ESTs), Forests (Eucaliptus ESTs) e CitEST (Citrus ESTs). Esses programas são financiados pelas agências federais (CNPq, Capes e Finep) e estaduais (Fapesp, Fapemig e outras) junto com as universidades. Na área de bioenergia, projetos individuais e programas temáticos como o Bioen (http://bioenfapesp.org) e INCT de Biotecnologia do Bioetanol (www.bioetanol.org.br) têm como parte dos objetivos principais a análise funcional de genes da cana-de-açúcar com ênfase à produção do bioetanol. 
Adicionalmente às informações obtidas pela análise do genoma, é preciso ter conhecimento, por exemplo, sobre quais proteínas estão realmente sendo expressas, quando e em quais são os níveis de expressão e, ainda, as eventuais modificações pós-transcricionais (Canovas et al., 2004). O fato de as células de um organismo terem o mesmo genoma, mas apresentarem as mais variadas funções e morfologias, que são resultado de diferentes composições de proteínas expressas, ilustra a importância de estudar não só a sequência dos genes, mas também a sua expressão para podermos compreender as suas funções biológicas.
A análise da expressão gênica, também chamada de análise de transcriptoma, é uma metodologia significante para identificar genes candidatos, predição da função de genes e regiões regulatórias (Mochida & Shinozaki, 2010). Esse método é baseado na hibridização nos microarranjos e gene chips que permitem analisar a expressão de dezenas de milhares de genes simultaneamente. Genes identificados com expressão diferencial são clonados e analisados funcionalmente no metabolismo celular, sendo a transgenia um dos métodos utilizados. 
Transformação genética de plantas
A transgenia converge com as técnicas de engenharia genética como solução biotecnológica para problemas que afetam a agricultura brasileira e mundial, como pragas, doenças e estresses ambientais. Além disso, pode beneficiar os setores de saúde, indústriae alimentação, contribuindo para agregar valor aos produtos agropecuário, unindo o agronegócio aos setores farmacêutico e industrial (Hansen & Wright, 1999). Essa tecnologia é uma possante ferramenta de auxílio ao melhoramento genético tradicional, que transpõe as barreiras do cruzamento entre diferentes espécies e acelera o processo de seleção de plantas. 
Métodos de transformação genética
Na década de 1980, a técnica de hibridação somática, baseada na fusão completa de duas células de espécies diferentes, permitiu a transferência de cromossomos e organelas de uma planta para outra. Na hibridação somática, ocorre a transferência de caracteres poligênicos para obtenção de células híbridas sem passar pela reprodução sexual. Entretanto, a técnica não fornece informações detalhadas sobre os genes inseridos (Matsumoto, 2001). Com os avanços da tecnologia do DNA recombinante, a introdução de genes exógenos em plantas se tornou realidade (Perani et al., 1986). Atualmente há diversos genes introduzidos estavelmente em muitas espécies vegetais, conferindo resistência a estresses ambientais, herbicidas, fungos, bactérias, vírus e insetos (Lakshmanan et al., 2005). 
A produção de plantas transgênicas é realizada por meio de diferentes métodos que podem ser agrupados em duas categorias: transformação indireta e transformação direta. No método de transformação indireta, a transferência de genes é intermediada por bactérias do gênero Agrobacterium, as quais são capazes de infectar plantas naturalmente e produzir um tumor conhecido como galha da coroa (Chilton et al., 1977; Srisvastava et al., 2009). Essa bactéria possui um plasmídeo denominado Ti, que pode ser modificado artificialmente para não formar o tumor e transportar o gene de interesse até o interior da célula da planta receptora. A técnica de transformação consiste em colocar o tecido da planta em contato com a Agrobacterium contendo o gene de interesse (Hensel et al., 2009). As bactérias, assim, infectam o tecido vegetal, iniciando o processo de transferência e a transformação do genoma da planta (Brasileiro & Cançado, 2000). As Agrobacterium modificadas, que perderam todo ou parte de seu DNA de transferência (T-DNA), passam a ser incapazes de produzir tumores nas plantas hospedeiras (Pitzschke & Hirt, 2010). A técnica de transformação indireta é limitada pela baixa suscetibilidade da maioria das monocotiledôneas e gimnospermas, e de algumas dicotiledôneas, à infecção pela Agrobacterium (Potrikus, 1990).
Os métodos de transformação direta variam em eficiência e praticidade. Nesses métodos são utilizados processos físicos e químicos para produzir alterações nas paredes e membranas celulares, facilitando a introdução do gene de interesse no genoma da planta receptora. Os métodos mais eficientes de transformação genética são a eletroporação de protoplastos, a transformação por polietilenoglicol (PEG) e o bombardeamento de micropartículas ou biolística (Fisk & Dandekar, 1993), sendo este último o mais importante entre os métodos diretos.
A transformação de plantas pela técnica de biolística consiste em bombardear o tecido-alvo com micropartículas de ouro ou tungstênio recobertas pelo plasmídeo no qual está o gene de interesse. Essa técnica foi designada biolística (biológico + balística) em razão da alta velocidade imprimida aos microprojéteis revestidos com DNA (Sanford et al., 1991). As micropartículas variam entre 0,6 a 1,5 µm de diâmetro e podem ser aceleradas com ar comprimido (hélio), onda de choque elétrico ou pólvora. Nesse método, as micropartículas são disparadas na direção do tecido-alvo para penetrar a parede celular e transferir o DNA exógeno para o interior das células. A biolística se diferencia da transformação via Agrobacterium por apresentar maior eficiência na transformação de plantas pertencentes a diferentes ordens, além de possuir maior plasticidade na utilização de diferentes tecidos de uma mesma planta (Brasileiro & Cançado, 2000).
A produção de transgênicos no mundo
Em 2009, 14 milhões de agricultores em 25 países cultivaram comercialmente lavouras geneticamente modificadas, e mais de 90% eram de pequenos produtores rurais de países em desenvolvimento. Do total plantado, as variedades transgênicas resistentes a insetos (Bt) e tolerantes a herbicida (Glifosato) representavam mais de 99% da área cultivada (James, 2010). 
Segundo Carpenter (2010), as diferenças significativas para aumentos de produção entre países desenvolvidos e em desenvolvimento decorrem, provavelmente, da falta de um manejo adequado de pragas e plantas daninhas nas lavouras convencionais nos países em desenvolvimento. Dessa maneira, para os agricultores desses países, a adoção da cultura transgênica foi muito mais vantajosa do que para os agricultores de países desenvolvidos. O Brasil não foi considerado nessa pesquisa, e os dados de adoção e produção de culturas transgênicas por pequenos produtores ainda são escassos no país. 
A produção de transgênicos no Brasil
Em 2009, o Brasil se tornou o segundo maior produtor de plantas geneticamente modificadas (GM) do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos. O plantio de soja, milho e algodão transgênicos alcançou a marca de 21,4 milhões de hectares semeados, superando em 100 mil hectares a área plantada na Argentina (Isaaa, 2010). Desse total, 16,2 milhões de hectares são plantados com soja Roundup Ready (tolerante ao herbicida glifosato), 5 milhões com milho Bt (resistente a pragas) e 145 mil hectares com algodão transgênico, destes 116 mil correspondem ao algodão Bt e 29 mil são tolerantes a herbicida.
Apesar do domínio da soja na produção de transgênicos no Brasil, o crescimento de lavouras geneticamente modificadas em 2009 foi liderado pelo milho. A produção do milho transgênico foi aprovada pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) em agosto de 2007, e, a partir de então, o plantio vem crescendo vertiginosamente. O aumento na produção de milho transgênico na safra de 2009 foi de 400%, em comparação ao ano de 2008 (Isaaa, 2010). Na safra 2010/2011, estão disponíveis para o produtor 136 cultivares de milho transgênico, e as perspectivas são de produção superior à safra passada (Embrapa, 2010). 
Marcadores moleculares em espécies vegetais
Nas últimas décadas, o desenvolvimento e a aplicação das técnicas de marcação molecular induziram transformações consideráveis em diversos ramos da biologia, notadamente a biologia molecular (clonagem posicional), a genética evolutiva (cartografia comparativa), a genética quantitativa (detecção e identificação de locus que controlam QTL), e o melhoramento genético (seleção assistida por marcadores) (Najimi et al., 2003). 
No melhoramento genético, o desenvolvimento de marcadores ligados a genes de resistência contra pragas e agentes patogênicos, ou a sua utilização para acelerar a escolha do melhor parental, permite uma condução mais precisa dos programas de seleção quando comparado às seleções baseadas em outros marcadores. Além disso, a seleção assistida por marcadores moleculares permite a construção de genótipos que seriam dificilmente produzidos apenas com a seleção fenotípica (Alzate-Marin et al., 2005). 
Um marcador molecular é um locus polimórfico que informa sobre o genótipo do indivíduo que o possui. Dessa maneira, os marcadores correspondem ao polimorfismo presente no nível do DNA. A análise desse polimorfismo por meio da biologia molecular é endereçada ao genoma como um todo, traduzido ou não em proteínas, e é independente das condições ambientais. Contrariamente aos marcadores morfológicos e bioquímicos, os marcadores moleculares não dependem do tipo de tecido analisado, nem do estágio de desenvolvimento da planta. Atualmente, esses marcadores são utilizados com as mais diversas finalidades genéticas, desde testes de paternidade e identificação de parentesco até a construção de mapas genéticos complexos (Rocha et al., 2003). 
O número de marcadores genéticos é teoricamente ilimitado, e o genótipo de uma planta pode ser determinado em umestágio de desenvolvimento precoce, assim que haja material suficiente para a extração do DNA. Em razão dessas características, os marcadores moleculares são uma ferramenta cada vez mais útil no melhoramento genético de culturas de valor agronômico, sobretudo para características de difícil seleção fenotípica, sendo de grande utilidade para a aceleração de programas de melhoramento genético de espécies de ciclo de vida longo, onde um ciclo de seleção pode durar vários anos (Maluf et al., 2005) 
Inúmeras técnicas de marcação molecular estão disponíveis atualmente (Langridge et al., 2001; Rafalski, 2002). As características de cada uma, seus domínios de aplicação, seus princípios e seus custos são bem descritos (Borém & Caixeta, 2006). Didaticamente, os métodos de marcação podem ser reunidos em duas grandes categorias: os marcadores do tipo RFLP (análise de restrição de fragmentos polimórficos ou restriction fragment lenght polymorphism, em inglês) e os marcadores baseados no método da reação em cadeia da polimerase (PCR). 
A RFLP é uma técnica da primeira geração de marcadores, baseada na presença de variabilidade nas sequências de nucleotídeos do DNA genômico após digestão por enzimas de restrição (Botstein et al., 1980). Após a digestão do DNA, um grande número de fragmentos com tamanhos variados é gerado, os quais são hibridizados a uma sonda de DNA para a identificação de fragmentos homólogos. Mutações nos locais de restrição e/ou deleções/inserções de um fragmento de DNA na região reconhecida pela sonda são responsáveis pelo polimorfismo detectado. 
Os principais marcadores baseados em PCR são a técnica Randomly Amplified Polymorphic DNA (Rapd), a Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) e os microssatélites ou Simple Sequence Repeat (SSR). 
A técnica Rapd consiste na amplificação ao acaso de fragmentos de DNA (Williams et al., 1990). A utilização de um único primer curto (10 pb) permite a amplificação de diversos pontos do genoma. Quando dois primers se ligam em distâncias que variam entre 200 e 2000 pb um do outro, em fitas opostas do DNA, a região delimitada entre ambos é amplificada na reação de PCR. O polimorfismo detectado se deve a mutações tanto nas regiões amplificadas, como nos locais de fixação dos primers. 
A AFLP é a análise conjunta da presença de polimorfismo nos locais de restrição enzimática e na hibridização de primers não específicos (Vos et al., 1995). Essa técnica utiliza simultaneamente enzimas de restrição para clivagem do DNA e amplificação por PCR dos fragmentos obtidos na digestão. É a combinação enzima de restrição/primers que permite a identificação de polimorfismo entre indivíduos. 
Os marcadores microssatélites ou SSR são constituídos de sequências repetidas em tandem de 1 a 6 nucleotídeos, encontradas dispersas em todo o genoma (Jarne & Lagoda, 1996). A análise da variação entre indivíduos é realizada por meio de amplificação em PCR, utilizando primers específicos construídos nas regiões que flanqueiam os microssatélites. É o par de primers (senso e antissenso) do microssatélite que constitui o marcador. O polimorfismo é representado pela variação no número de elementos repetidos que constituem o microssatélite, os quais produzirão alterações no comprimento dos fragmentos.
Outras técnicas de marcação molecular estão sendo desenvolvidas e utilizadas no estudo genético de espécies vegetais, porém ainda em menor escala quando comparadas a RAPD, AFLP e SSR e suas variáveis. Todas essas técnicas são baseadas na aplicação em géis e, de uma maneira geral, são trabalhosas e de custo elevado. 
Os avanços consideráveis dos sequenciamentos genômicos permitiram a determinação de sequências completas do DNA de vários organismos e a possibilidade de compará-las. Talvez a metodologia para a marcação molecular mais promissora atualmente seja os marcadores do tipo Single-Nucleotide Polymorphisms (SNP), baseados na identificação de polimorfismo em sequências em que houve deleção/inserção ou mutação de apenas um nucleotídeo (Rafalski, 2002). Os marcadores SNP são mais abundantes que os microssatélites, aumentando a chance de sucesso em diversas aplicações, como a construção de mapas genéticos de alta resolução, o mapeamento de QTL, o diagnóstico genético, a análise da estrutura genética da população, a filogenia, entre outras (Choi et al., 2007). A identificação de SNP está mais avançada no genoma humano, com aproximadamente 30 milhões de SNP identificados no banco de dados do NCBI (National Center for Biotechnology Information – SNP database), mas um aumento considerável na identificação de polimorfismos de base única está em andamento em diversas espécies vegetais (ibidem). 
A Tecnologia do DNA Recombinante
Técnicas para localizar, isolar, preparar e estudar pequenos segmentos de DNA, são conhecidas como clonagem do DNA. Clonar significa fazer cópias idênticas, termo restrito ao procedimento de isolar uma célula, permitindo então sua auto-reprodução para gerar muitas células idênticas (Lehninger et al., 2011). Qualquer fragmento de DNA que contenha um gene de interesse pode ser clonado (Alberts et al., 2004). A tecnologia do DNA recombinante compreende uma mistura de técnicas, a qual dentre estas, estão as seguintes: clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição, que facilitaria muito o isolamento e a manipulação de genes individuais; clonagem de DNA com o uso de vetores de clonagem, ou pela reação em cadeia pela polimerase, pela qual uma única molécula de DNA pode ser copiada para gerar vários bilhões de moléculas idênticas; hibridização de ácidos nucléicos, que torna possível encontrar uma sequência específica de DNA ou de RNA com grande precisão e sensibilidade, com base na sua habilidade de se ligar a uma sequência complementar de ácidos nucléicos; sequenciamento rápido de todos os nucleotídeos de um fragmento de DNA purificado, que torna possível identificar genes e deduzir a sequência de aminoácidos da proteína que ele com monitoramento simultâneo do nível de expressão de cada gene em uma célula, utilizando microarranjos de ácidos nucléicos, que permite que dezenas de milhares de reações de hibridização sejam realizadas simultaneamente (Alberts et al., 2004). Para isolar um gene específico, iniciasse construindo uma biblioteca de DNA, uma coleção abrangente de fragmentos clonados de DNA de uma célula, de um tecido ou de um organismo. Esta biblioteca inclui no mínimo um fragmento que contenha este gene de interesse. As bibliotecas podem ser construídas com um vetor viral ou com um vetor plasmidial e estão geralmente presentes em uma população de células bacterianas (Alberts et al., 2004).O método mais amplamente usado para detectar uma molécula dentro de uma solução é a transferência que começa separando as moléculas por eletroforese em gel (Alberts et al., 2004). Os fragmentos de restrição de RNA ou DNA são aplicados a um gel de agarose e sofrem eletroforese. Os vários fragmentos migram em velocidades diferentes de acordo com seus respectivos tamanhos. O gel é colocado em tampão e coberto com um filtro de nitrocelulose e uma pilha de toalhas de papel. Os fragmentos são desnaturados em filamentos isolados de modo que possam aderir ao filtro. Eles são levados para o filtro pelo tampão, que é absorvido pelas toalhas. O filtro é então removido e incubado com uma sonda unifilamentar marcada radioativamente que é complementar modifica à sequência alvo. A sonda não ligada é removida, e o filme de raios X é exposto ao filtro. Como a sonda radioativa só se hibridiza com seus fragmentos de restrição complementares, o filme será exposto apenas nas bandas correspondentes a estes fragmentos. A comparação destas bandas com marcadores revela o número e tamanho dos fragmentos nos quais são encontradas as sequências alvo (Watson, 1992; Griffiths et al., 2006). O DNA recombinante é feito introduzindo-se um fragmento de DNA exógeno em uma pequena molécula replicante, que então amplificará este fragmento com ele mesmo e resultará em um clone moleculardo DNA inserido. Após um gene ter sido clonado, sua sequência de nucleotídeos pode ser determinada, e a sequência pode ser usada para estudar o funcionamento e a evolução dos genes (Griffiths et al., 2006). A clonagem pode ser facilitada pela amplificação de segmentos de DNA, em um processo chamado de reação em cadeia de polimerase (PCR), onde dois oligonucleotídeos são sintetizados, cada um complementar a uma sequência curta de uma fita do segmento de DNA, posicionada logo além da extremidade da sequência a ser amplificada. Estes nucleotídeos sintéticos podem ser usados como iniciadores para a replicação do segmento de DNA in vitro. O DNA isolado contendo o segmento a ser clonado é aquecido brevemente para desnaturá-lo, depois esfriado na presença de um grande excesso dos oligonucleotídeos iniciadores sintéticos. Uma DNA polimerase estável ao calor, chamada de Taq I e os quatro desoxinucleosídeos trifosfato são então adicionados e o segmento do DNA iniciador é seletivamente replicado. Este processo é repetido por 25 ou 30 ciclos, o que pode levar apenas algumas horas quando automatizado, amplificando o segmento de DNA até o ponto onde ele possa ser facilmente isolado e clonado (Lehninger et al., 2011). A introdução de DNA recombinante nas plantas tem um enorme potencial para a agricultura, produzindo safras mais abundantes e nutritivas que sejam resistentes a estresses ambientais como pragas de insetos, doenças, frio e seca. Plantas férteis de algumas espécies podem ser geradas a partir de uma célula transformada única, desta maneira um gene introduzido numa célula de planta pode no final ser transmitido à progênie através da semente em gerações sucessivas (Borém & Santos, 2001; Lehninger et al., 2011).
Métodos de transferência gênica
Um vetor rotineiramente usado para produzir plantas transgênicas é o plasmídeo Ti (indutor de tumor), um plasmídeo natural derivado de uma bactéria do solo chamada Agrobacterium tumefaciens (Griffiths et al., 2006). A Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria do solo, que invade as plantas no local de uma ferida, transformando as células da planta próximas da ferida e induzindo-as a formar um tumor chamado de galha. Quando a bactéria contacta uma célula da planta, um segmento do plasmídeo, chamado de DNA T para a transferência de DNA, é transferido do plasmídeoTi, para o núcleo da célula da planta e integrado numa posição aleatória num dos cromossomos da planta durante a transformação. Este tipo de transferência gênica representa um processo conhecido como engenharia genética natural (Lehninger et al., 2011). Outro método de transferência gênica é a biobalística, que consiste na aceleração de micropartículas que atravessam a parede celular e a membrana plasmática, de forma não letal, carreando substâncias adsorvidas, como DNA, RNA ou proteínas, para o interior da célula (Klein et al., 1987; Sanford, 1988). São utilizados micro-projéteis de ouro ou tungstênio, com diâmetro em torno de 1mm, nos quais são precipitadas as moléculas de DNA. O tipo de aparelho, usado para acelerar as micropartículas envolvidas pelo DNA pode ter propulsão a ar, pólvora, gás hélio ou eletricidade (Klein & Fitzpatrick-Mcelligott, 1993). Os sistemas que utilizam gás hélio são, atualmente, os mais utilizados (Sanford et al., 1991; Kikkert, 1993). A onda de choque é gerada pela rápida liberação de uma descarga de alta pressão de gás hélio (1000-1200 psi). A onda de choque gerada impulsiona o macrocarregador, no qual as micropartículas cobertas com DNA (microprojéteis) foram previamente depositadas. Ao atingir a tela de retenção, a membrana é retida e as micropartículas contendo o DNA continuam em direção às células-alvo, penetrando na parede celular e membrana plasmática (Lacorte et al., 1999). A transformação genética através da eletroporação de protoplastos foi estabelecida para espécies vegetais comercialmente importantes (Quecini & Vieira, 2001). Essa técnica consiste em submeter, uma mistura de DNA e protoplastos ou tecidos vegetais, a um campo elétrico de intensidade controlada, durante um curto período de tempo (Brasileiro & Dusi, 1999). O choque elétrico vai provocar a abertura parcial de poros na membrana plasmática, facilitando a entrada dos ácidos nucléicos exógenos para o interior da célula vegetal. A utilização de tecidos intactos para a eletroporação envolve etapas de pré-tratamento dos tecidos com celulases e/ou pectinases ocasionando digestão parcial da parede celular vegetal, uma barreira física para a entrada do DNA exógeno na célula vegetal (Brasileiro & Dusi, 1999).
O Brasil é um país com grande potencial para o desenvolvimento da biotecnologia agrícola. Em primeiro lugar, é um país detentor de grande diversidade biológica e o mais rico em plantas, animais e microrganismos, com cerca de 20% do total existente. No caso de plantas superiores, o Brasil possui cerca de 55 mil espécies, o equivalente a 21% do total classificado em todo o mundo. Essa elevada concentração de biodiversidade mostra que existe um elevado número de genes tropicais e de genomas funcionais (Valois, 2001). Em segundo lugar, dentre os países em desenvolvimento, o Brasil é considerado um país que possui um forte sistema nacional de pesquisa agrícola (Traxler, 2000). Essa posição foi conquistada com muitos anos de pesquisa científica voltada para um melhor aproveitamento das suas vantagens naturais: clima tropical e subtropical, cerrados (que permitem rápida expansão da área cultivada e aumento rápido da produtividade) e germoplasma selecionado e adaptado de grande variabilidade (obrigação frente à grande variabilidade ambiental). A pesquisa científica contribuiu não apenas para o aumento da produtividade, mas também para a melhora na qualidade dos produtos e para o aumento da diversificação da produção. A produção de soja na região Centro-Oeste e a de frutas na região Nordeste são exemplos da contribuição da pesquisa para a diversificação (Silveira et al., 2005). Os agricultores brasileiros cultivaram 15 milhões de hectares de lavouras transgênicas em 2007, apresentando o maior crescimento absoluto do mundo em adoção de biotecnologia agrícola. O País plantou 3,5 milhões de hectares a mais em relação a 2006, quando cultivou 11,5 milhões de hectares. Logo atrás do Brasil estão os EUA, com 3,1 milhões de hectares de crescimento, e a Índia, com 2,4 milhões. Em porcentagem de crescimento, o Brasil também melhorou seu despenho em área cultivada com transgênicos, saltando de 22% em 2006, para 30% em 2007. No ano passado, apenas a Índia superou o País, com alta de 63%, saltando de 3,8 para 6,2 milhões de hectares. Da área total de transgênicos plantados no Brasil, cerca de 14,5 milhões de hectares foram cultivados com soja tolerante a herbicida. Os outros 500 mil hectares foram dedicados ao cultivo do algodão resistente a insetos, liberado para comercialização no País em 2005 (James, 2007). No caso da biotecnologia, o Brasil possui uma ampla rede de pesquisa, que tem a liderança do setor público, mas conta também com a participação de empresas privadas (Silveira et al., 2005). Existem no Brasil diversos grupos em instituições públicas e universidades que estão desenvolvendo pesquisas com transgenia. Em 2000 haviam 6.616 pesquisadores trabalhando com biotecnologia no país, distribuídos em 1.718 grupos e 3.814 linhas de pesquisas. As ciências agrárias lideravam os grupos, com 1.075 linhas de pesquisa. Grande parte dessa pesquisa estava concentrada em instituições públicas, mas, nos últimos anos, vem crescendo a participação das empresas privadas (Salles Filho, 2000). A transgenia no país tem a liderança da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) e de algumas universidades públicas. As pesquisas são direcionadas não apenas ao desenvolvimento de transgênicos com "propriedades agronômicas" (como resistência a pragas e tolerância a agrotóxicos), mas também com modificações na qualidade de produto, como é o caso da pesquisa para o desenvolvimento de um eucalipto com maior produção de celulose (Silveiraet al., 2005). Uma parte considerável das empresas de biotecnologia no mercado de agronegócios produz e comercializa sementes melhoradas e conta com a participação das grandes empresas multinacionais, como Monsanto e Dupont. Mas também existem empresas que atuam em outros segmentos, como a produção de mudas e matrizes e a produção de inoculantes e de controle biológico (Fonseca et al., 2004). Entretanto, apesar de existir uma forte rede de pesquisas e desenvolvimento e de o país ser um grande produtor e exportador agrícola, a difusão de organismos geneticamente modificados na agricultura é muito inferior à realizada nos outros competidores no comércio internacional, como os Estados Unidos e Argentina. Em 2003, a produção de transgênicos no Brasil representava apenas 4% da produção mundial. Além disso, a soja RR era o único produto transgênico produzido no país, embora este também fosse produtor de milho e algodão (James, 2004). Para o desenvolvimento de plantas transgênicas, a Embrapa tem considerado quatro pontos fundamentais na esperança de moldar um suporte alternativo e interativo de sustentação da agricultura comercial e social do País: 1) desenvolvimento tecnológico apropriado, com a excelência do uso da tecnologia do DNA recombinante, para o desenvolvimento de plantas não apenas com resistência a condicionantes bióticos e tolerância a fatores abióticos, mas também para a melhoria das qualidades dos produtos e atuação em benefícios da saúde dos consumidores pela produção de fármacos e vacinas; 2) colocação em prática dos princípios da biossegurança, considerando as normas e conceitos da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), a Embrapa está se preparando para analisar os seus próprios produtos transgênicos sob o ponto de vista da segurança alimentar e ambiental; 3) comercialização, em que a geração de transgênicos, os testes de avaliação preliminares e avançados, a economia de escala dentro da cadeia produtiva do agronegócio, a comercialização e a socialização do uso de transgênicos têm o pleno acordo da empresa, desde que não causem prejuízos à saúde dos consumidores e ao meio ambiente, embora nos mais de 42 milhões de hectares explorados nos Estados Unidos, Canadá, Argentina, Austrália, México, China, África do Sul, França e Espanha, onde é possível o plantio de transgênicos, com milhões de pessoas consumidoras, não tenha ocorrido qualquer limitação de saúde alimentar; 4) plena informação aos consumidores, como um ponto crucial, sendo a Embrapa inteiramente a favor do que os usuários dos produtos transgênicos sejam informados de alguma forma sobre a procedência dos insumos colocados a sua disposição para o consumo, com o pleno exercício do direito da escolha também envolvendo produtos não transgênicos. A Embrapa tem a consciência de que a novidade, o desconhecimento sobre esse novo método de criação de plantas, além de outros fatores não bem definidos, têm conduzido setores da sociedade a questionar o uso de plantas transgênicas (Valois, 2001). A Embrapa tem avançado na geração de plantas transgênicas, seguindo os métodos mais modernos e próprios, com a grande vantagem do uso de germoplasma do seu grande acervo, adaptado às condições ecológicas do nosso País. Esses trabalhos têm envolvido os seguintes produtos: a) feijão com resistência a vírus e insetos e tolerância a herbicidas; b) soja com resistência a insetos, tolerância a herbicidas, produção de hormônios de crescimento, insulina e resistência à seca; c) algodão com resistência a insetos e tolerância a herbicidas; d) batata com resistência a vírus; e) mamão com resistência a vírus e fungos; f) banana com resistência a fungos; g) cacau com resistência a fungos; h) café com resistência a insetos; i) arroz para redução da altura; j) alface para obtenção de planta biorreator para produção de vacina contra a doença leishmaniose e l) milho para a melhoria da qualidade protéica, sempre considerando a independência e não exclusividade, em atenção ao particular interesse da sociedade brasileira (Valois, 2001).
O uso da biotecnologia para a produção de alimentos e bioenergia representa novas oportunidades, mas também muitos desafios. Enquanto as estratégias para a produção de biocombustíveis devem ser adotadas de acordo com as possibilidades e necessidades de cada país, a produção de alimentos para a população deve ser priorizada a fim de evitar riscos à segurança alimentar, especialmente em países onde os níveis básicos de fornecimento de alimentos ainda são insuficientes. Nesse contexto, a biotecnologia pode auxiliar no desenvolvimento de plantas e métodos com maior potencial para a produção de combustíveis, sem a necessidade de aumento na área cultivada. 
Em um futuro próximo, o desenvolvimento de biocombustíveis de segunda geração pode elevar os índices de produção de combustíveis por área plantada com culturas de potencial energético. No caso da cana-de-açúcar, os biocombustíveis de primeira geração são aqueles produzidos a partir da fermentação dos açúcares presentes no suco da cana, para a produção do etanol. Já os biocombustíveis de segunda geração são aqueles obtidos a partir da celulose presente no bagaço, que é utilizada na produção de álcool combustível. Assim, a biotecnologia pode auxiliar no desenvolvimento de variedades ricas em celulose, visando a uma maior eficiência na produção de etanol. Essa mesma estratégia pode ser usada em outras culturas, como o milho, cuja palha pode ser empregada na produção de biocombustível, enquanto os grãos são destinados para a alimentação.
O maior benefício da biotecnologia vegetal para a humanidade, entretanto, será, sem sombra de dúvidas, a produção de plantas melhoradas geneticamente, fornecendo suporte para as exigências atuais e futuras de segurança alimentar, para o desenvolvimento de uma agricultura sustentável e para a preservação dos recursos naturais. 
Artigos
Em Anexo
Comparação entre os métodos de melhoramento
Há várias alternativas que podem ser utilizadas na comparação de métodos de condução de população segregante. Uma delas é a manutenção da variabilidade genética até o momento em que serão efetuadas as avaliações em experimentos com repetição. É esperado que nos métodos bulk e SSD, cujas famílias foram obtidas a partir de F4, a variabilidade disponível seja maior, porque em F4, 87,5% em média, dos locos, já estão em homozigose, e é liberada 1,75 variância genética aditiva (σ2A). No bulk/F2, a variabilidade entre as famílias, independentemente da geração em que foi efetuada a seleção, é a mesma da existente entre plantas F2, ou seja, 1σ2 A No bulk/F3 a variabilidade esperada é maior que na do bulk/F2, pois ocorre 1,5σ2A. Coerentemente com esse fato, as famílias derivadas do SSD apresentaram maior estimativa da variância genética e de h2m. No caso das estimativas de h2 m para os métodos bulk/F2, bulk/F3 e bulk, os valores não foram coerentes com o esperado. Isso pode ter ocorrido devido ao efeito de amostragem ou de ambiente entre famílias derivadas do bulk/F3 e do bulk, reduzindo a h2 m, já no caso do genealógico, a seleção visual realizada nas sucessivas gerações antes da avaliação deve ter contribuído para reduzir a variabilidade genética. Um aspecto a se considerar na escolha de um dado método, além do desempenho médio das famílias, é a probabilidade de maior ganho com a seleção. Isto é, um método será tanto melhor quanto maior for a magnitude do ganho genético, para um mesmo diferencial de seleção. Outro critério, que também pode ser utilizado para a comparação da eficiência dos diferentes métodos, é o número de famílias cujo desempenho médio supera, em valores absolutos, a média de um padrão previamente escolhido.
Para que o melhorista tenha um resultado satisfatório de ganho de seleção e de aumento de produtividade, seleção de genes e locus ideais para realização de novos cruzamentos, objetivando um ganho significativo de acordo com os métodos de melhoramento estudados o método de bulk e SSD são mais vantajosos para o melhorista.Referências Bibliográficas
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