Cultivo de plantas

Cultivo de Plantas

As plantas e os animais produzidos atualmente pela agropecuária moderna são o resultado de mais de 10 000 anos de modificações que se iniciaram quando o ser humano utilizou, pela primeira vez, o cruzamento de espécies. Ele selecionou plantas e animais que apresentavam determinadas caraterísticas com interesse, como, por exemplo, vigor adaptação, resistência a doenças, com o objetivo de obter maior produtividade. A reprodução seletiva tinha começado.

Reprodução seletiva em plantas

A seleção empírica de sementes permitiu, ao longo do tempo, o melhoramento das espécies utilizadas. Selecionar espécies fazendo cruzamentos entre plantas com caraterísticas que se desejavam reunidas numa mesma planta permitiu o aparecimento de variedades novas e mais rentáveis.

A seleção de novas variedades por isolamento progressivo conduz à obtenção de novas plantas, cujo programa genético associa caracteres que existiam separados nos progenitores.

Neste caso de isolamento de caraterísticas no trigo, por isolamento progressivo obteve-se uma variedade de trigo que é menos danificada pelo vento, em que o trabalho com as máquinas de ceifar é facilitado e na qual existe menor mobilização de energia na formação do caule e, portanto, uma maior mobilização na formação dos grãos.

Atualmente, as sementes que produzem as plantas com as caraterísticas pretendidas podem ser fornecidas aos agricultores por institutos de seleção de plantas.

Também na alimentação são utilizadas estas técnicas em certas plantas que resultaram de mutações.

Necessidades crescentes na alimentação humana tornam indispensável melhorar qualitativa e quantitativamente a produção de plantas. Entre as técnicas utilizadas podem considerar-se: clonagem de plantas, regeneração de plantas a partir de protoplastos e engenharia genética no melhoramento de plantas.

Clonagem de plantas

Existem numerosas plantas que parecem muito semelhantes.

Na realidade, essas plantas foram clonadas, sendo, portanto, geneticamente idênticas entre si e à planta que as originou. O termo clonar diz respeito a processos de reprodução que originam descendência geneticamente idêntica.

O conjunto de indivíduos geneticamente idênticos obtidos por multiplicação vegetativa num processo de clonagem constitui um clone. As diferenças que possam observar-se entre eles são, em regra, devidas a ações do ambiente.

Clonagem por micropropagação

Algumas técnicas modernas de clonagem utilizam, essencialmente, os mesmos princípios da clonagem tradicional. Removem-se pequenas porções da planta (fragmentos de caule com rebentos, fragmentos de folhas ou de raízes), os explantes, os quais colocados em condições adequadas, originam novos indivíduos. A tecnologia utilizada é, contudo, muito mais sofisticada.

Usando esta técnica, multiplicação de indivíduos geneticamente semelhantes feita em cultura in vitro, podem ser produzidos rapidamente milhares de plantas a partir de uma planta original. É graças a esta técnica que muitas plantas utilizadas na alimentação, como por exemplo a batateira, ou plantas ornamentais, como a violeta-africana, têm aumentado a sua produção no nosso país, nestes últimos anos.

Presentemente, as biotecnologias utilizadas na propagação de plantas têm como base, principalmente, a cultura de tecidos in vitro. As suas aplicações são hoje numerosas, nomeadamente no melhoramento de plantas ou mesmo para conservar a diversidade ou salvaguardar espécies ameaçadas.

A cultura de tecidos in vitro envolve essencialmente as seguintes etapas:

- colocação do explante num meio de cultura com vários nutrientes (trabalho efetuado em meio estéril);

- desenvolvimento do explante num meio de cultura controlado (contendo hormonas) e formação de um calo;

- transferência de fragmentos do calo para meios de cultura sucessivos a fim de obter plantas jovens.

As proporções em hormonas vegetais (auxina, citoquinina) do meio nutritivo permitem orientar melhor a evolução do explante.

Pela técnica de cultura por micropropagação, obtêm-se milhões de rebentos idênticos a partir de um só fragmento inicial.

O processo da micropropagação

No decurso do desenvolvimento de uma planta, as células diferenciam-se, podendo verificar-se, por um lado, a perda da capacidade de se multiplicarem e, por outro, o aparecimento progressivo de grupos de células com características que permitem a realização de determinada função.

Mas as células diferenciadas, em determinadas circunstâncias, podem perder a sua especialização, transformando-se em células indiferenciadas que têm a propriedade de se dividir e originar por diferenciação outros tipos de células. Esta totipotência, em que cada célula viva e nucleada tem a capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de célula e formar diferentes tecidos, é crucial nos processos de clonagem.

Na clonagem dá-se, assim, a expressão de potencialidades genéticas que a célula diferenciada possuía mas que não estavam funcionais. Embora a clonagem de plantas por micropropagação em cultura in vitro seja uma técnica de reprodução seletiva considerada vantajosa, são-lhe também atribuídas algumas desvantagens.

Regeneração de plantas a partir de protoplastos

           As células vegetais encontram-se ligadas às células adjacentes por uma matriz de pectinas (polissacarídeos que permitem a agregação celular). Esta matriz e a própria parede celular podem ser degradadas por processos mecânicos ou enzimáticos (utilizando enzimas pectocelulolíticas), levando ao isolamento de células somáticas vegetais desprovidas da sua parede celular, que têm o nome de protoplastos. 

Fig. 1 Protoplasto

Após o isolamento dos protoplastos, estes são cultivados num meio de cultura com auxina e citocinina, estimulando a divisão celular e a regeneração da parede celular, dando origem ao microcalo, calo, plântula e, por fim, à nova planta.

O primeiro isolamento de protoplastos por processos enzimáticos foi em 1960.

Fig. 2 Obtenção de batateiras a partir de protoplastos

Assim, os protoplastos são um estado transitório das células, obtido em laboratório. As células, nesta condição, podem ser manipuladas à semelhança de células animais e microrganismos, conservando ainda as potencialidades de células vegetais completas.

Com isto, os protoplastos têm sido utilizados no melhoramento de espécies com interesse agrícola, para obtenção de plantas transgénicas (a ausência de parede celular torna mais fácil a introdução de genes de outros organismos) ou de híbridos somáticos (fusão de protoplastos, pertencentes ou não à mesma espécie, por métodos físicos ou químicos) com eficiência fotossintética e resistência a herbicidas. 

Figs. 3 e 4 Hibridação somática - fusão de protoplastos (obtenção de cíbridos- híbridos nos quais o núcleo provem de um dos progenitores o os organelos celulares de outro)

         Como exemplo temos a hibridação entre a tangerina e toranja.

Fig. 5 Fusão de protoplastos

Contudo, a regeneração a partir da fusão de protoplastos ainda encontra algumas dificuldades no que diz respeito à produção de plantas monocotiledóneas, como o milho, o trigo e o arroz, mas nas dicotiledóneas apresenta grandes progressos.

A utilização de protoplastos permite aos cientistas inovar estratégias para o melhoramento genético de espécies vegetais, através da obtenção de plantas transgénicas ou de híbridos somáticos, para além de estudos do desenvolvimento vegetal, da expressão e regulação de genes e de estudos bioquímicos da síntese da parede celular, entre outros.

A obtenção e produção de protoplastos são fáceis de manipular e não requerem equipamentos sofisticados, mas os procedimentos necessitam de alguns ajustes específicos de acordo com a cultura utilizada.