Capítulo 2

CONSERVAÇÃO EX-SITU, PESQUISA E UTILIZAÇÃODE ESPÉCIES NA TIVAS

Nelcimar Reis Sousa 1

Aparecida das G. Claret de Souza'

IntroduçãoA conservação ex-situ tem sido adotada principalmente para

suprir programas de melhoramento de espécies vegetais deimportância comercial e potencial. A estratégia consiste emresgatar amostras da variabilidade genética, natural ou emcondições de cultivo. Nos últimos anos, para atender àsnecessidades atuais e futuras de caracteres úteis, a implementaçãode novas metodologias de organização e avaliação de germoplasmatem incentivado pesquisas e, conseqüentemente, o aproveitamentomais intensivo das coleções existentes.

Faz-se necessário estabelecer a distinção entre os produtosfinais da conservação. O termo recursos genéticos aplica-se aoconjunto de amostras e populações de plantas, animais oumicroorganismos, obtido com o objetivo de tornar disponíveiscaracteres genéticos úteis e com valor atual ou futuro (lBPGR,1991). Hoyt (1992) distingue cinco categorias de recursosgenéticos de plantas:

• parentes silvestres;• populações locais e cultivares primitivas;• cultivares obsoletas;• linhas avançadas, mutações e outros produtos de

programas de melhoramento;• cultivares modernas;

'Eng.a Agr. a, M.Sc., Embrapa Amazônia Ocidental, Caixa Postal 319, CEP 6901 1-970, Manaus, AM.nelcimar@cpaa.embrapa.br

2Eng.· Aqr.", Dr., Embrapa Amazônia Ocidental.

Germoplasma refere-se ao material que constitui a base físicada herança e se transmite de uma geração para outra por meio decélulas reprodutivas (lBPGR, 1991). Logo, o germoplasma de umaespécie pode ser representado por plantas in vivo ou in vitro, hastes,sementes ou quaisquer estruturas reprodutivas possíveis de seremconservadas, sem perder a capacidade de repassar alelos para aspróximas gerações.

A adequação das coleções para fornecer genes úteis paraprogramas atuais e futuros seria dependente de como os esforçostêm sido bem sucedidos em obter boa representação da diversidadegenética existente dentro de espécies cultivadas e parentespróximos e sobre a qualidade dos procedimentos e meios depreservação (Fitzgerald, 1988). O sucesso das etapas envolvidasna conservação e utilização dos recursos genéticos pela pesquisa esociedade exige planejamento detalhado e aproximado da realidadeexecutável.

Procedimentos de coleta e conservação

O resgate de germoplasma, independente dos propósitos deevitar erosão genética ou de atender a demanda imediata deprogramas de melhoramento, deve estar assegurado por umeficiente sistema de conservação em longo prazo. Moore (1988)destaca três elementos essenciais para o sucesso da manutençãode germoplasma:

• estabelecimento da coleção em local adequado;• identificação correta dos acessos;• capacidade para a avaliação dos acessos.A aplicação de procedimentos usuais de coleta e

conservação também é importante no processo. Agumaspeculiaridades regionais devem ser consideradas quando ogermoplasma de interesse é nativo, por isso, aspectos relevantesoriundos de experiências na Região Amazônica serãoacrescentados durante o desenvolvimento do assunto.

1. Estratégias de coletaAs metodologias de amostragens de germoplasma para fins

de coleta, até a década de 1980, eram destinadas principalmente aespécies de importância econômica e alimentar, essencialmentecereais com sementes ortodoxas, reduzindo uma série de restriçõescom relacão ao tamanho da amostra e condicões de, ,

armazenamento. A aplicação dessas metodologias a espécies comsementes não ortodoxas, particularmente perenes nativas poucoestudadas, se tornará mais praticável com o avanço dosconhecimentos da estrutura de populações naturais e de plantiostradicionais, por meio de parâmetros genéticos populacionais,relacionamentos entre subpopulações e entre materiais cultivadosem diferentes localidades.

O correto seria a representação de todos os alelos contidosnas áreas de ocorrência natural da espécie. Por isso, a estratégiaadotada até há pouco tempo era a realização de coletas emdiferentes localidades, na expectativa de que as amostras dadistribuição geográfica da espécie corresponderiam à estruturagenética de suas populações. No entanto, tem sido observado quenem sempre essa associação é válida.

Na realidade, a estratégia para coleta de germoplasmadepende do propósito da coleção, da biologia da espécie, dahabilidade de selecionar plantas com características desejáveisdurante a amostragem (Dawson et aI., 1998) e do grau dedificuldade proporcionado pelo posicionamento geográfico da áreade coleta.

Na Bacia Amazônica, em locais pouco habitados e de difícilacesso, são necessários, no mínimo, vinte dias de viagem de barcoe exaustivas caminhadas para cobrir um determinado percurso decoleta. Torna-se, assim, quase impossível atingir os objetivosquanto ao número de locais planejados e ao tamanho da amostrateoricamente correto, independente de tratar-se de populaçõesnaturais ou plantios em comunidades tradicionais.

Todavia, na coleta de amostras de fruteiras nativas, asinformações obtidas de populações locais têm sido decisivas naidentificação de plantas superiores para características de qualidadede fruto.

Ao serem definidos os objetivos da coleta, alguns aspectosbásicos devem ser considerados, tais como local, época e tipo dematerial coletado.

í) Local de coletaInformações sobre as áreas de ocorrência, tanto natural

como em plantios em comunidades tradicionais, devem ser obtidasdurante o planejamento da coleta. Normalmente, utilizam-sedocumentos disponíveis em escritórios locais de assistência aprodutores, registros em herbários e publicações técnico-científicas. Coletas em áreas de segurança, como reservasecológicas e indígenas, requerem autorizações especiais combastante antecedência.

ii) Época da coletaA época da coleta é um dos fatores mais determinantes do

seu sucesso, tanto em relação às condições de acesso ao localcomo à fenologia da espécie. Na Região Amazônica, o período dascheias dos rios é a época que facilita o acesso de embarcações etransporte do material coletado, além de coincidir com o períodoreprodutivo da maioria das espécies.

iii) Tipo de materialA coleta de sementes exige atenção em relação ao tempo

decorrido entre coleta e a semeadura. Sementes recalcitrantes, aocontrário das ortodoxas, não resistem a transporte por tempoprolongado sem perder viabilidade. A manutenção da semente nopróprio fruto coletado tem assegurado a viabilidade por períodomaior, embora para espécies frutíferas isso signifique umainconveniente sobrecarga devido ao tamanho e peso dos frutos.

Em espécies de propagação sexuada e assexuada, aconservação pode ser complementada com a coleta de materialvegetativo, permitindo a obtenção de informações genéticas sobrea matriz e a respectiva progênie. Também são coletadas plântulassob a copa das árvores, geralmente quando a disponibilidade defrutos e/ou hastes é limitada.

2. Estratégias de conservaçãoA conservação ex-situ é mais indicada para especres com

biologia reprodutiva e fisiologia de sementes conhecidas por melhorfundamentar a escolha das estratégias de coleta e manutenção dogermoplasma. Bancos de sementes são próprios para espécies comsementes ortodoxas, pois não apresentam impedimentos paraserem conservadas em câmaras úmidas e facilitam a formação debancos de germoplasma mais completos. Bancos de plantas in vivoe in vitro são indicados para espécies com sementes recalcitrantesou intermediárias por não tolerarem desidratação e armazenamentoa baixas temperaturas. Além desses, a crio preservação éapresentada como um método sofisticado de congelamento detecidos em nitrogênio líquido a temperatura de -196° C.

As diferentes modalidades de conservação ex-situasseguram a preservação da variabilidade genética de muitasespécies, mas apresentam limitações de ordem econômica ebiológica que restringem o sucesso absoluto da atividade. Inclueminstabilidade genética na conservação por sementes, variaçãosomaclonal na conservação in vitro, paralisação de processosbiológicos na criopreservação e fatores técnico-administrativos nascoleções in vivo, tais como custos operacionais elevados,ocupações de grandes áreas, maior exposição à ocorrência depragas, doenças e desastres naturais.

Em razão disso, ações complementares de conservação têmsido implementadas para minimizar os riscos de erosão oumodificações genéticas do germoplasma, destacando-se amanutenção de réplicas ou pequenas coleções de trabalho emdiferentes instituições e o emprego de mais de um procedimento deconservação. A formação de pequenas coleções institucionais é umrecurso bastante utilizado em espécies perenes, com a intenção decompartilhar o ônus da conservação em condições de cultivo. Alémdisso, reforça a idéia de que a coleta e o manejo de germoplasmaperene são importantes se preservados os genes e as combinaçõesgenéticas (Sherman, 1988).

Apesar dos avanços alcançados pelas pesquisas comrecursos genéticos nos últimos anos, o tamanho ainda restringe aacessibilidade e a utilização da diversidade mantida na maioria dascoleções de grande porte. Por isso, coleções nucleares têm sidoindicadas como estratégia para estimular o uso de toda avariabilidade genética conservada.

O manejo e o uso das coleções de germoplasma poderiam seraumentados se o número de acessos geneticamente distintos fossereduzido a uma coleção nuclear (core cotlectioni - conjunto limitadode acessos, que representa, com o mínimo de repetitividade, adiversidade genética da espécie cultivada e de seus parentessilvestres (Frankel, 1984). A amostra deve conter de 5 % a 10% dacoleção de germoplasma, representar 70% a 80% da variação totalda coleção, reunir grupos existentes nas coleções (espécies,subespécies e regiões geográficas, etc.) e selecionar acessosdentro de cada grupo (Brown, 1989a).

Em relação à representação dos alelos, Brown (1989b)considera os acessos como amostras populacionais. Fundamentadono princípio de distribuição dos 11 alelos neutros ", recomenda arepresentação de 10% do total de acessos para conter aleloscomuns localizados, raros localizados, comuns dispersas e rarosdispersos. Ressalta ainda o mesmo autor que, para alelos comuns,cada acesso pode ser considerado como uma amostra, ao acaso, dapopulação, incluindo a possibilidade da presença de alelos raros.

O procedimento geral para a organização envolve quatroetapas (Brown & Spillane, 1999):

• definição da coleção a ser representada, reunindo todos osdados relevantes sobre os acessos na coleção e decidir otamanho do núcleo;

• agrupamento dos acessos em subconjuntos que reflitam asprincipais categorias genéticas e ecológicas dentro dacoleção completa;

• seleção dos acessos para o núcleo, escolha de quantos equais;

• manejo da coleção nuclear.

No método proposto por Van Hintum (1999), além dasetapas principais de definição e formação de grupos, a estratégiapara distribuição de acessos nos subgrupos dependerá dainformação disponível no grupo e subgrupos, inclusive as demarcadores moleculares. Atualmente, as coleções nuclearesrefletem a diversidade das coleções, em que algumas sãorenovadas, algumas representam gênero completo, incluindoespécies selvagens, enquanto outras representam pequena partedo pool gênico (Van-Hintum, 2000).

3. Informação e documentaçãoA identificação correta da origem e registros das informações

sobre avaliação e caracterização dos acessos são tambémelementos importantes para lograr êxito no aproveitamento dogermoplasma em programas de melhoramento. As publicaçõescolocadas à disposição dos usuários são, principalmente, catálogose artigos científicos.

As anotações de controle deveriam incluir um inventárioatualizado de acessos, um método rápido de fornecimento deacessos para usuários e um bom sistema de comunicação paracoordenar atividades na coleção, manutenção, avaliação eintercâmbio de germoplasma. A capacidade de gestão dos recursosgenéticos pode ser ampliada com a organização de bancos dedados, reunindo todas as informações disponíveis sobrepassaporte, taxonomia e avaliações de caracteres morfológicos,agronômicos e moleculares.

Pesquisa

As coleções podem ser utilizadas em pesquisas básicas,entretanto a maioria freqüentemente vem sendo empregada empesquisas aplicadas, envolvendo melhoramento de plantas eanimais (Goodman, 1990). Na última década, os avanços nas áreasbiométrica e molecular foram decisivos para reforçar a aplicação deabordagem de estrutura populacional como medida de diversidade,

tornando possível o aperfeiçoamento das metodologias de coleta,conservação e organização das informações sobre o germopla ma.

Na realidade, as pesquisas são direcionadas para atender aobjetivos específicos na área de conservação e, ao mesmo tempo,fornecer informações sobre a variabilidade genética destinada aprogramas de melhoramento. A descrição de caracteresagronomicamente úteis é um importante pré-requisito para autilização efetiva e eficiente de coleções de germoplasma (Duvick,1984), assim como as análises do padrão de variação das culturassão essenciais para entender a evolução do germoplasma e tornareficiente o uso da variabilidade avaliada em programas demelhoramento de plantas (Harlan, 1992). Com esses enfoques, osestudos têm-se tornado cada vez mais complementares e,conseqüentemente, potencializado a exploração do germoplasmaem programas de pré-melhoramento de espécies selvagens,domesticação e melhoramento de espécies comerciais.

Normalmente, as tomadas de dados são efetuadas durante aavaliação e caracterização de numerosos acessos, com base emcaracteres morfo-agronômicos básicos (vegetativos, produtivos eresistência a pragas e doenças) e marcadores isoenzimáticos oumoleculares. O volume de dados gerados é diretamenteproporcional à disponibilidade de recursos humanos e financeiros;geralmente, as prioridades são para aqueles caracteres deimportância econômica, quando há algum tipo de limitação. Naanálise desses dados, procedimentos estatísticos uni emultivariados são empregados, com base em três abordagens:classificação de acessos, análise da diversidade genética e estudoda divergência genética (Moreira et aI., 1994).

Numa fase mais direcionada para o melhoramento, ocorre aavaliação criteriosa da adaptação e do rendimento dos acessosselecionados, na qual parâmetros genéticos podem ser estimados.Adicionalmente, pesquisas com marcadores moleculares têm sidoaplicadas em estratégias de amostragem, identificação de acessosduplicatas e validação de coleções nucleares selecionadas combase em dados de passaporte, caracteres morfológicos eagronômicos.

Em principio, os estudos agrobotânicos e de estrutura depopulação visando determinar quais amostras reúnem diversidade ecaracterísticas morfológicas importantes na identificação dogermoplasma, deveriam anteceder a seleção. No entanto, emespécies perenes nativas pouco exploradas, conservadas emcondições experimentais e, ainda, com caracteres poucoconhecidos, os esforços de conservação e seleção de genótipossuperiores tendem a ser atividades conjuntas.

Na Amazônia Ocidental, particularmente em .algumascoleções de espécies perenes estabelecidas em delineamentoexperimental, a avaliação e a caracterização do germoplasma têmsido um componente da etapa inicial do programa demelhoramento. Essa estratégia torna eficientes os custosoperacionais com tratos culturais de manutenção do germoplasma eabrevia o aproveitamento da variabilidade genética disponível, tantopara seleção de fenótipos superiores como para pesquisas sobre asbases genéticas dos caracteres identificados como de importânciaeconômica.

UtilizaçãoGeralmente, as ações têm sido dirigidas principalmente para

a utilização de germoplasma em programas de melhoramento deespécies comerciais, como fonte de variabilidade para caracteres deimportância econômica. Apesar disso, a introgressão de alelosvantajosos encontrados em germoplasma selvagem tem sidoevitada nos programas de melhoramento, devido à necessidade deeliminação das características desvantajosas que também sãotransferidas nesse processo. Os parentes selvagens tendem a serusados em programas de cruzamentos somente como últimorecurso, embora muitas características valiosas venham sendointroduzidas em variedades modernas, incluindo resistência apragas e doenças, adaptação, fatores de qualidade e característicasinfluenciando a reprodução (Evans, 2000). O pré-melhoramentotem sido apontado como alternativa para a utilização dessegermoplasma com a intenção de melhorar algumas características

desejáveis e remover as indesejáveis, antes de sua inclusão numprograma de melhoramento mais arrojado.

Não há dúvida~ de que as pesquisas com recursos genéticossão cruciais para intensificar a utilização econômica de umaespécie. Contudo, a contribuição da população humana, desde asimples coleta extrativa de frutos em populações naturais até ocultivo desses em sistemas de produção tradicionais, tem sidoimportante para iniciar a domesticação e incentivar a exploração denovas espécies. Nos processos evolutivos da maioria das espécies,sabe-se que a domesticação prévia antecedeu a agricultura,constituindo as variedades crioulas, que são a base das cultivaresatuais (Harlan, 1992). Logo, os benefícios advindos da utilização deespécies vegetais pelo homem são históricos e contínuos.

Na Região Amazônica, a agricultura tradicional migratória épredominantemente caracterizada pela alta diversidade de espéciesplantadas nas propriedades de agricultura familiar (Sousa & Sousa,1999). Essa combinação envolvendo espécies pouco exploradasdificulta a separação conceitual de espécies selvagens edomesticadas. Porém, marca a importante participação doagricultor no processo de conservação e utilização de espéciesnativas na alimentação e como medicamento, contribuindo para suadomesticação ainda que a intenção de seleção seja discreta ouausente.

Economicamente, a domesticação de espécies e uautilização têm sido movidas principalmente por oportunidadesagroindustriais, como ocorreu com as espécies tropicais dendê,seringueira e cacau (Homma, 1996). Recentemente, mudanças noshábitos da população em relação à qualidade de vida têmincentivado a incorporação de novos produtos vegetais nosmercados nacional e internacional. Isso tem acontecidoprincipalmente com aqueles produtos originados de espécies queagreguem algum benefício nutricional ou ambiental, como vemacontecendo com algumas espécies nativas da Amazônia,especialmente castanha-do-brasil, açaí, guaraná, cupuaçu, camu-camu e medicinais.

Em conseqüência da dinâmica do mercado consumidor, daglobalização econômica e das perspectivas biotecnológicas daagricultura deste século, estrategicamente vem se intensificando ointeresse pelos recursos genéticos de espécies com importânciaatual e potencial, inclusive modelando novos comportamentos deempresas públicas e privadas em relação à propriedade legal dogermoplasma. Nesse contexto, há expectativa de que políticassejam estabelecidas para regulamentar a exploração econômica dosrecursos genéticos nativos, sem prejuízo da segurança alimentardas populações tradicionais e de agricultores familiares.

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