Perspectiva Geral

Muitos frascos nas prateleiras de um banco de sementes.
Um banco de sementes de germoplasma vegetal: A análise da variação genética em coleções de germoplasma gera um valor agregado para os bancos de germoplasma, tornando esta pesquisa um bom investimento. Dessa forma, os curadores do banco de germoplasma podem oferecer acessos específicos com características desejadas para geneticistas e melhoristas de plantas, que podem selecionar materiais adequados aos seus objetivos e necessidades. Foto: Pat Heslop-Harrison.

Durante o século 20, os bancos de genes nacionais, regionais e internacionais estabeleceram grandes coleções para a maioria das culturas para garantir a conservação dos recursos fitogenéticos. No entanto, o uso dessa dotação genética de cultivo permanece limitado devido à falta de pesquisa sistemática para fornecer uma estrutura abrangente para a identificação eficiente e introgressão de variação benéfica para uso no melhoramento de plantas. Isso precisa ser alcançado tanto para características prioritárias em andamento quanto para novas características de valor agregado. Agora existem oportunidades para desenvolver novas abordagens mais eficientes para o melhoramento de plantas devido ao surgimento de tecnologias de genômica molecular e avanços em sistemas computacionais. O poder da genômica molecular será totalmente percebido quando usado em combinação com a genética quantitativa clássica para integrar e analisar comparativamente informações fenotípicas, genealógicas e genotípicas para características importantes. Quando ensinamos o melhoramento de plantas, devemos, portanto, enfatizar a pesquisa e o treinamento no uso da diversidade de culturas: conservação e caracterização, além do desenvolvimento de métodos para aumentar o ritmo e o escopo do impacto das tecnologias incorporadas às sementes. Esse treinamento exigirá uma ampla gama de parcerias, o que facilitará o aproveitamento de novos recursos para aproveitar o conhecimento emergente.

Pesquisa

A agenda de pesquisa para treinamento prático em melhoramento de plantas deve incluir desde a biodiversidade de culturas até a bioinformática, com foco principal na análise da diversidade genética de culturas, bem como no desenvolvimento de estratégias para conservação e utilização de recursos genéticos no melhoramento de plantas, com informática de melhoramento como uma ferramenta de apoio primária. Ao longo do último século, a avaliação da variação nas coleções de bancos de genes e a pesquisa sobre melhoramento e seleção levaram a um vasto acúmulo de conhecimento e recursos genéticos. Por exemplo, muitos programas de melhoramento coletaram grandes quantidades de informações históricas fenotípicas e genealógicas sobre suas linhagens de reprodução e alguns conservaram sementes dessas linhagens. No entanto, raramente esses dados fenotípicos, derivados de muitos anos de ensaios multiambientais, foram devidamente curados e integrados com dados de caracterização de genótipos e locais. A integração de recursos de informação interdisciplinar e uma coleção abrangente de germoplasma facilitará o desenvolvimento de um novo paradigma de melhoramento de plantas baseado em conhecimento, no qual regiões genômicas definidas serão alvo de manipulação específica por melhoramento de plantas. Portanto, todos os dados disponíveis, embora às vezes irregulares, podem ser usados ​​para modelagem retrospectiva para formar a base do desenvolvimento de ferramentas de simulação para otimizar o design de sistemas de melhoramento e seleção de programas de melhoramento em andamento. Os principais pilares para o ensino do(s) curso(s) de melhoramento vegetal devem ser:

Biodiversidade de Culturas: Conservação, caracterização e compartilhamento de conhecimento

  • Desenvolver abordagens evolutivas para a conservação segura e dinâmica do patrimônio agrícola mundial para as gerações futuras por meio de uso posterior no melhoramento de plantas
  • Explorar técnicas aprimoradas para a conservação de recursos fitogenéticos e avaliação da diversidade de culturas
  • Compreender a rica diversidade genética das culturas no contexto de uso no melhoramento genético, como base para o desenvolvimento de seletores centrais dinâmicos
  • Modelagem da diversidade genética em espécies de culturas agrícolas e seus parentes silvestres para determinar a extensão da variação, agrupamento de germoplasma para amostragem e identificação de áreas potenciais para pesquisas adicionais

Variação genética: acesso direcionado e utilização eficiente

  • Explorar o valor inexplorado dos recursos genéticos das culturas por meio da descoberta de características específicas e estrategicamente importantes necessárias para as gerações atuais e futuras de beneficiários-alvo
  • Analisar a variação genética (incluindo mapeamento de associação para descoberta de genes e resequenciamento de genes para identificação de alelos) de características-alvo em seus respectivos conjuntos genéticos para facilitar seu uso "inteligente" no melhoramento de plantas.
  • Avaliação de métodos inovadores de melhoramento genético de culturas que levarão à construção de “blocos estratégicos de germoplasma” por meio da utilização de variação “exótica” não utilizada
  • Encontrar biotécnicas ecológicas que facilitem a manipulação genética de plantas
  • Determinar o uso ideal de dados moleculares, genéticos, fenotípicos e genealógicos para “mineração” de coleções de germoplasma
  • Transformar dados em conhecimento e habilidades através da visualização dos resultados da descrição do genoma de toda a cultura que levará a uma melhor compreensão das interações gene × genótipo × ambiente, de grande utilidade no melhoramento de plantas
  • Simular abordagens de melhoramento baseadas em conhecimento para auxiliar programas de melhoramento genético a escolher os genótipos parentais, sistemas de melhoramento e procedimentos de seleção mais apropriados
  • Participar no aprimoramento dos sistemas de informações de culturas e plataformas de informática por meio de uma estrutura holística para orientar o desenvolvimento de tais ferramentas, especialmente para garantir interpretações biológicas gerais

Educação… e Conscientização Pública

Um grupo de pessoas ouvindo uma palestra sobre colheitas.
Extensão e Educação: Os alunos devem aprender - por meio de cursos e projetos de pesquisa - a modelar a diversidade genética em plantas agrícolas e seus parentes silvestres, tanto para conservação in situ quanto ex situ, bem como para o uso sustentável de recursos genéticos no melhoramento de culturas. Eles também precisam adquirir habilidades para defender seu caso com o público e os formuladores de políticas para trazer avanços na ciência para o benefício da humanidade. Foto: Pat Heslop-Harrison.

Cada vez mais, necessitamos de profissionais com habilidades interdisciplinares e holísticas para auxiliar no avanço do melhoramento de culturas. O pensamento sistêmico integrado precisa ser ensinado tanto na graduação quanto na pós-graduação. O ensino a distância (por meio de sistemas online) também deve se tornar uma ferramenta de apoio e alcançar estudantes em locais distantes, especialmente por meio de módulos interativos que permitam aos usuários acessar conhecimento e autoavaliar seu desempenho. Da mesma forma, precisamos de materiais de conscientização para educar e sensibilizar o público em geral e os formuladores de políticas sobre a necessidade de conservação e uso sustentável dos recursos genéticos de culturas por meio do melhoramento de plantas. Isso pode levar à mobilização de recursos para grandes parcerias de pesquisa nacionais, continentais e internacionais com os setores público e privado.

Você pode saiba mais sobre as pesquisas do Departamento de Melhoramento Vegetal e Biotecnologia na Universidade Sueca de Ciências Agrícolas (em sueco).