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BIOTECNOLOGIA NOMELHORAMENTO DO MILHO

Edilson Paiva 11

Dentre as tecnologias disponíveis eutilizadas para aumentar a produção e aqualidade nutricional dos 'alimentos, omelhoramento genético de plantas tem si-do, sem dúvida, a mais efetiva.Entretan-to, os ganhos em produtividade e qualida-denutricional, obtidos através do melho-ramento genético clássico, tornam-se ca-da vez mais diffceis de ser alcançados.Podem mesmo tornar-se, no futuro, alta-mente dependentes de urna maior integra-ção entre os melhoristas e cientistas deoutras disciplinas, notadamente da biotec-nologia.

A biotecnologia, ciência baseada nasbiologias celular e molecular, vem possi-bilitando o desenvolvimento de novastécnicas que prometem revolucionar osmais variados setores da atividade huma-na. Importantes estudos têm demonstradoque um dos maiores impactos desta nova'tecnologia se fará sentir na agropecuária.Os primeiros benefícios da biotecnologiaaplicada à agricultura aparecem na formade técnicas de cultura de tecidos, técnicasimunol6gicas .e de engenharia genética,que já estão sendo utilizadas em muitospaíses corno ferramentas de multiplicaçãoe limpeza clonal, de seleção, de diagnose ecaracterização de doenças e de estudosbásicos de genética molecular. A tecnolo-gia do DNA recombinante já permite asmais variadas manipulações genéticas e,'num futuro pr6ximo, possibilitará con-trolar a expressão de genes, modificar oumesmo criar novos genes.

São várias as biotécnicas que já estãosendo eu têm potencial para virem a serutilizadas corno ferramentas de auxílio aomelhoramento genético do milho. A curto

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prazo, estas novas técnicas terão papeldecisivo' no aumento do valor nutritivodas proteínas encontradas nos grãos demilho.

A área plantada com milho no mundoé hoje, de cerca de 133 milhões de hecta-res, cuja produção corresponde a 90 kg demilho para cada habitante do planeta. Oaspecto mais relevante é que o milho é aprincipal fonte alimentar de 200 milhõesde pessoas, onde se inclui inetade da po-pulação mundial considerada cronica-mente subnutrida. As variedades de milhotradicionalmente plantadas são limitadasna qualidade nutricional. Metade da pro-teína do grão de milho é deficiente emdois aminoácidos essenciais: lisina e trip-tofano. Isto significa que, sem suplemen-tação protéica, o milho não pode sozinhosustentar o desenvolvimento e a saúdenormais de animais monogástricos.

Em 1963, foi descoberto um mutantede milho chamado opaco-2, contendourna proteína de alto valor nutritivo, quepodia ser comparada à proteína do leite.No entanto, o opaco-2 e outros mutantessemelhantes apresentavam característicasagronômicas desfavoráveis (baixa produ-tividade, grãos moles, alta suscetibilidadea doenças e insetos) que impediram a suadisseminação. Um grupo de melhoristasdo Centro Internacional de Mejoramentode Maiz y Trigo (CIMMYT) continuoutrabalhando no melhoramento de mutan-tes tipo opaco-2 e, em 1980, anunciou odesenvolvimento de variedades que asso-ciavam alto valor protéico com caracte-rísticas agronômicas adequadas. Estasvariedades foram agrupadas sob a deno-minação genética de "Quality ProteinMaize" ou "QPM" e são virtualmenteidênticas ao milho comum, apresentando,no entanto, altos teores de lisina e

triptofano. Um marco importante nodesenvolvimento do QPM foi o fato deas análises de laborat6rio terem sidoutilizadas intensivamente no seu processode seleção. Em 1983,0 Centro Nacionalde Pesquisa de Milho e Sorgo - CNPMS,da EMBRAPA, introduziu 23 variedadesde milho QPM e, após cinco anos de tra-balho, lançou urna cultivar de milho bran-co, a 'BR 451', de alto valor protéico eprodutividade elevada nas mais diferentesregiões brasileiras. As previsões são deque na virada do século os QPM estarãosendo cultivados em todo o mundo.

As proteínas desempenham váriasfunções essenciais nos seres vivos. Um'dos aspectos mais importantes, no entan-to, é o fato de se constituírem no produtodireto da informação genética armazena-da no DNA. Assim, padrões protéicosobtidos através de técnicas eletroforéti-cas, que separam diferentes proteínas deacordo com suas características físicas equímicas, formando verdadeiras impres-sões digitais em matrizes gelatinosas, jáestão sendo utilizados rotineiramente ço-mo ferramentas de auxílio não s6 à sele-ção em programas de melhoramento demilho de alto valor nutritivo (QPM e Mi-lho Doce), corno também em programasque visam à obtenção de resistência a ~-setos. Por sua vez, técnicas de identifica-ção, purificação e determinação da se-qüência de arninoácidos de algumas pro-teínas do grão de milho geram informa-ções que possibilitam o isolamento dosgenes (seção do DNA) que servem de cõ-digo para suas sínteses.

As chamadas técnicas do DNA re-combinante já permitem que um determi-nado gene isolado do DNA das células deum indivíduo seja introduzido, multiplica-do ou colocado para funcionar em umoutro tipo de célula. Enfim, ,informaçãogenética entre plantas de espécies dife-rentes ou mesmo entre animais e plantaspodem ser trocadas sem que haja necessi-dade do "cruzamento sexual. O estudo e amanipulação dos genes que codificam aszeínas (proteínas encontradas em grandequantidade no endosperma dos grãos demilho) são bons exemplos da utilizaçãodas técnicas de DNA recombinante em.milho.. Alguns dos genes que codificam

1/ Engg Agtl, Ph.D. Bi%gia Mo/ecu/ar - EMBRAPAlCNPMS - Caixa Posta/151 - CEP 35700 Sete Lagoas, MG.

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3 4 5 6 7PROGÊNIES

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'PESOMOLECUlARDAS ZEINAS«m101 2 9

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dfl~10

FONTE: PArVA et aI., 1990

Exemplo de utilização de padrões protéicos de zeínas, como ferramentas auxiliaresde seleção, em programa de melhoramento de milho doce, CNPMS/EMBRAPA:

proteínas do tipo zeína já foram isolados eseqüenciados. Como as zefnas são proteí-nas deficientes em aminoácidos essenciais,modificações in vitro estão sendo feitascom o objetivo de introduzir nesses genesInformações que codifiquem aminoácidosessenciais, como lisina e triptofano.

Outro exemplo é a utilização da téc-nica denominada RFLP (RestrictionFragment Lenght Polymorphism, ou Po-limorfismo de Fragmentos de DNA) naconstrução de mapas genéticos de váriosorganismos, em particular de milho. ARFLP baseia-se nas diferenças detectadasentre genõtipos, através da comparaçãodo tamanho de fragmentos obtidos peladigestão do DNA por enzimas de restri-ção. A fragmentação se dá quando as en-zimas encontram seqüências de bases quelhes são específicas. Os RFLP são forma-dos no genoma pela inserção, eliminaçãoou troca de bases, que destroem ou criamsítios específicos de corte para as enzimasde restrição, podendo, assim, ser detecta-dos num determinado genõtipo. Os mi-lhares de fragmentos de tamanhos' dife-rentes obtidos são separados por eletro-forese em géis de agarose e transferidospara uma matriz, como filtros de nitroce-lulose, Nessa matriz sólida, o tamanho dosfragmentos específicos é determinadoatravés de técnicas de hibridação deDNA, onde se utilizam como sonda frag-mentos marcados (P-32, biotina etc.) deDNA homõlogos aos que se quer detec-

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tar. Assim, variações existentes na se-qüência de bases no DNA de genõtiposdiferentes podem ser visualizadas, ma-peadas e correlacionadas com caracterís-

, ticas desejáveis.Os RFLP apresentam uma série de

vantagens sobre os métodos clássicos demapeamento de genes. Como não são

,'produtos de transcrição, são independen-tes do estádio de desenvolvimento do or-ganismo, apresentam herdabilidade de100%, pois não são afetados pelos fatoresambientais, e não sofrem efeitos de epis-tasia e pleiotropia. São herdados de ma-neira co-dominante, e podem ser utiliza-dos para mapear um número praticamenteilimitado de "loci" (posição ocupada pelogene no germoplasma). Os mapas genéti-cos de RFPL estão sendo utilizados emprogramas de melhoramento de milhopara prever combinações heterõticas,identificar genõtipos divergentes, carac-terizar herança citoplasmática e, o maisimportante, separar características quan-titativas nos seus componentes indivi-duais, ou seja, tratar caracteres quantita-tivos segundo os conceitos da genéticaqualitativa ou mendeliana.

Técnicas imunológicas estão tambémsendo empregadas na produção de kitspara a diagnose de doenças virõticas ecaracterização e diagnose de microorga-nismos envolvidos na fixação biológica denitrogênio- em milho. O princípio básicodas técnicas imunológicas é a introdução

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de corpos estranhos em organismos vivos,induzindo os últimos a produzir anticor-poso Devido à sua alta especificidade, osanticorpos servem então como sondasbiológicas altamente eficazes. Anticorposestão também sendo utilizados na identifi-cação e quantificação de proteínas de mi-lho, bem como na marcação não radioati-va de fragmentos de DNA.

Outra área dentro da cultura do mi-lho onde as técnicas de biologia moleculartêm apresentado contribuição significati-va é no controle biológico de insetos-pra-gas do milho. Vírus do grupo Baculovírusjá foram isolados e purificados, e os re-sultados obtidos com a sua aplicaçãomostram a sua viabilidade como podero-sos e específicos bioinseticidas no con-trole da lagarta-do-cartucho do milho(Spodoptera jrugiperda).

Técnicas de biologia celular, comoprodução e fusão de protoplastos, culturade células, calos e órgãos, estão tambémsendo utilizadas em milho. Algumas delas,como cultura de antera e oyário para pro-dução de, haplóides, fusão somática etransformação de protoplastos (célulassem a parede celular) para transferênciade caracteres codificados nas organelas eprodução de plantas transgênicas podem,a curto prazo, apresentar contribuiçãosignificativa ao melhoramento do milho.Técnicas de cultura de calos estão sendoutilizadas em estudos de regeneração deplantas, a partir de tecido somático e emestudos de fatores que conferem tolerân-cia a insetos e doenças. Culturas de célu-las estão sendo empregadas em estudo devias metabólicas e de seleção in vitro, on-de células tolerantes a herbicidas, toxinasde microorganismos, altos teores de sais,por exemplo, são identificadas. Emboraestas técnicas de biologia celular venhamsendo utilizadas rotineiramente em plan-tas dicotiledôneas, elas não tem apresen-tado os mesmos resultados em monocoti-ledôneas, como no caso do milho. Porexemplo, já se consegue, sem maioresproblemas, transformar geneticamentecélulas de milho in vitro. Não é possívelainda, no entanto, obter regeneração deplantas de milho, a partir de células indi-viduais e/ou de protoplastos. As técnicasde biologia molecular em milho estão bemmais avançadas do que as de biologia ce-lular. Assim, o potencial total da biotec-nologia só se fará sentir na cultura domilho com o desenvolvimento destas ül-

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timas técnicas.Reconhecendo que os progressos

marginais obtidos na produção de ali-mentos requerem importantes investi-mentos em programas de pesquisas fun-damentais, é urgente e recomendável quese busque utilizar 'as novas técnicas debiologia celular e molecular como ferra-mentas de auxílio às metodologias atual-mente em uso nos programas de melho-ramento de milho.

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"SITUAÇAO DAS DOENÇAS

DE MILHO NO BRASILF ernando Tavares F ernandes 1/

Eric Balmer l!

A cultura de milho ocupa, no Brasil, '13,6 milhões de hectares. Conquanto omilho seja cultivado em todo o país, háuma forte concentração nas regiões Sul,Sudeste e Centro-oeste, onde obser-vou-se, pelos dados da safra 1985/86,73% da área plantada e 88% da produção.

O aumento da produção de milho nospr6ximos anos deverá ocorrer tanto peloaumento da área cultivada como pelo au-mento da produtividade, sendo que o ba-lanceamento entre estes dois fatores serávariável de acordo com as característicasde cada região fisiogrãfíca,

Para o aumento da produtividade,prevê-se a utilização intensiva de tecno-logias como uso de irrigação, utilização deplantas mais produtivas, precoces, au-mento na fertilidade do solo, etc.

Em uma cultura com estas caracte-rísticas, isto é, abrangendo várias regiõesque diferem entre si e dentro delas quanto'ao clima e utilizando tecnologias que serelacionam diretamente com ,o apareci-mento das doenças, é de se' esperar aocorrência de um' elevado número dedoenças. Assim, mais de 20 já foramidentificadas na cultura de milho no Bra-sil. Contudo, pela freqüência e intensida-de com que ocorrem, somente algumasapresentam importância econômica.

Por outro lado, por ser doença o re-sultado da interação entre dois seres vivos(pat6geno e hospedeiro), influenciada pe-las condições ambientais, basta que estassejam favoráveis à interação ou queocorra variação no pat6geno para que

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11 EngºAgrº, M:Sc. -EMBRAPAlCNPMS-jCaixa Posta/151- CEP35700Sete'Lag '{s, MG.21 Engº Agrº, Ph.D., Prof. ESALQIDeptº Fitopato Qgia','J-LCpixa~eo~ta 9 - CEP \3400 Pireci-

caba, SP. ( r" ' :11 D i. LI 1 t ..A )~\. ' S t J , o~.(", ' e e ._a~.~oa.) I:'<tillnf. Agropec., Belo Horizonte, V. 14, n. 165, p. 35-37, 1990 \'0.. dY/'U.. JJ.. /y., • f. ,.,,f, ,~?

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doenças de importância secundária pas-sem a se constituir em problemas fitopa-tol6gicos para a cultura do milho. Assim,é necessário àqueles que trabalham comesta cultura, não s6 conhecerem a distri-buição geográfica das doenças como tam-bém as possíveis variações que venham aocorrer nos pat6genos.

O presente trabalho, apresentado noSimp6sio sobre Moléstias de Milho, reali-zado de 28 a 29 de julho de 1987, emCampinas, teve como fmalidade reunirinformações sobre .as doenças mais im-portantes da cultura do milho, nas princi-pais regiões produtoras. Estas informa-ções, obtidas também através de consultasfeitas a técnicos ligados a instituiçõesoficiais de pesquisa, como IAPAR,EMPASC e companhias particulares pro-dutoras de sementes, como SementesCargill Ltda. e Sementes Agroceres SI A,estão contidas nos Quadros 1,2 e 3, e nosmostram as seguintes situações para asdoenças de milho nas diferentes regiões.

REÇ;IÃO CENTRO-OESTE

Esta região compreende os estadosde Mato Grosso, Mato Grosso do Sul eGoiás, sendo responsável por 11% do to-tal da área plantada e 16% do total daprodução de milho no Brasil. A época deplantio normalmente é de outubro até aprimeira quinzena de novembro. Plantiosmais tardios podem ocorrer da segundaquinzena de' novembro ao início de de-zembro. Em condições de irrigação, osplantios são realizados durante todo oano.

As podridões-do-colmo e do topo,causadas por bactérias (Erwinia chrysan-

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