MANEJO DE BANCOS E COLEÇÕES

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1 MANEJO DE BANCOS E COLEÇÕES Neste estudo temos falado do manejo de amostras e como conservar a sua viabilidade e variabilidade genética ao longo do processo de conservação. As amostras de uma espécie se agrupam em coleções, desde que estas amostras possam ser classificadas como representativas da variação genética objeto de sua conservação ou utilização. Enquanto que os serviços de que uma instituição efetua bem como a base física destes serviços nos leva a classificá-lo como Banco de Germoplasma, desta forma um banco de germoplasma pode ser composto de diversas coleções. Entretanto as coleções são também classificadas de acordo com o seu objetivo principal, assim pode-se ter os seguintes tipos de coleção: 1 Coleção de base: A coleção de base abriga toda a variabilidade genética possível de uma espécie de interesse incluindo os parentes silvestres, formas intermediarias, cultivares, variedades tradicionais e germoplasma elite. Esta coleção é montada para conservar o germoplasma em longo prazo e recuperar acessos perdidos e não para distribuir ou intercambiar material. Pode conservar sementes ou material propagativo. No caso de sementes estas são empacotadas e guardadas em condições de umidade que variam entre 3 7% e com temperatura entre 10 e 20. No caso de propagação vegetativa se conservar no campo ou criopreservado. Em função da variabilidade que contém e da função que cumpre a coleção base é estratégica para um país deve ser duplicada e estar ao cargo de uma instituição que possa responder por sua viabilidade e sobrevivência do material. Normalmente esta ao cargo de um programa nacional ou de um Centro Internacional de Investigação Agrícola. São exemplos destas coleções: A de Arachis spp., Phaseolus spp., do Cenargen, de Manihot do CIAT (Colômbia), de Milho e Trigo do CIMMYT (México) 43

2 2) Coleção ativa A coleção ativa pode ser vista como uma sub-coleção da coleção base. É estabelecida a médio e curto prazo para manejo e distribuição de recursos genéticos. Pode conservar sementes ou material propagativo de uma ou várias espécies de interesse. No caso de sementes estas podem ser conservadas em umidade que varia entre 3 7% e temperatura superiores a 0 ºC e inferiores a 15ºC. Ao se tratar de materiais de propagação vegetativa estes são conservadas em crescimento lento ou no campo. Estas coleções podem estar ao cargo de instituições tanto públicas como privadas incluindo Centros Internacionais de Investigação, Programas Nacionais, regionais, municipais, Universidades e organizações não governamentais. Dois exemplos são: a coleção e milho do CIMMYT e de mandioca do CIAT (Colômbia). 3) Coleção Nuclear Comumente conhecida como core collection ou coleção nuclear. Reúne a maior variabilidade genética de uma espécie no menor número de amostras. É um subconjunto da coleção ativa e tem por finalidade representar pelo menos 70 80% da variabilidade da coleção base com 10 15% dos acessos destas, o restante é conservado como coleção de reserva. Atualmente busca-se ter 90% da variabilidade contida na amostra toda Segundo a definição dada originalmente por Frankel & Brown (1984) e Brown (1989) Coleção nuclear é: conjunto limitado de acessos derivados de uma coleção de germoplasma pré-existente, escolhido para representar a variabilidade de toda a coleção. A coleção nuclear deve incluir a máxima diversidade possível. Os acessos remanescentes são chamados de coleção reserva. A coleção núcleo se estabelece para facilitar o manejo da coleção e fomentar o seu uso por parte dos melhoristas. Com o trabalho para se estabelecer a coleção nuclear pode se detectar acesso duplicados, estabelecer prioridade para se caracterizar e avaliar o material conservado e oferece fácil acesso aos materiais que a compõem. As condições de conservação dos materiais são as 44

3 mesmas da coleção ativa. Assim como a coleção ativa esta também pode ser montada por Instituições públicas ou privadas. São exemplos de coleção base: mandioca (CIAT) Colombia e milho (CNMS) Embrapa Brasil. 3.1 Como estabelecer uma coleção nuclear Os curadores dos bancos de germoplasma têm a responsabilidade de otimizar a conservação da variação total da cultura. Entretanto o tamanho gigantesco de muitas coleções tem sido freqüentemente citado como uma barreira ao aumento do uso destas coleções. Por outro lado os melhoristas estão interessados terem pequeno número de genótipos, os quais possuem ou podem possuir, os caracteres necessários para o seu programa de melhoramento. Assim surgiu a idéia da coleção nuclear que representaria com um mínimo de repetibilidade a diversidade genética de uma espécie e espécies relacionadas. Esta idéia foi lançada por Frankel e Brown (1984) e discutida em mais detalhes por Brown (1989). Funções da coleção nuclear: 1ª Adição de novos acessos; 2ª Conservação: as coleções nucleares contem o material com a máxima prioridade de conservação; 3ª Caracterização: deve-se fazer a caracterização com lista de descritores adequada; 4ª Enriquecimento de germoplasma; 5ª Distribuição de Germoplasma. 3.1 A Estabelecer uma estrutura Hierárquica Segundo Brown (1989) antes de fazer propriamente a coleção nuclear a mais efetiva estratégia seria a escolha de uma estratificação hierárquica de modo a organizar a coleção em grupos. O critério para isto pode ser: taxonômico, geográfico, ecológico, ou em caracteres neutros ou não neutros. Pode-se inclusive no primeiro momento avaliar os dados disponíveis. Nesta fase é muito interessante que os dados de caracterização, avaliação bioquímica, fisiológica, produtiva etc são muito importantes. 45

4 Entretanto segundo levantamentos de Williams (1984) e de Hodgkin (1991) mais de 20% dos acessos conservados em Bancos de Germoplasma não tem sequer os dados de país de origem. Desta forma mesmo os dados mínimos de passaporte podem fazer falta aos registros de um banco de germoplasma, para a montagem de grupos. 3.1 A 1 Agrupamento por País de Origem Existe considerável evidencia de que o país de origem é utilizado normalmente para montagem de coleções nucleares. Isto ocorre em função da disponibilidade destes dados bem como é nos países de origem que os acesso são realmente avaliados e mantidos em função de sua variabilidade ou adaptação específica. 3.1 A -2 Agrupamento por marcadores neutros Gepts (1995) considerou que os dados para uma coleção nuclear devem ser os mais próximos do DNA o quanto possível. Isto para reduzir possíveis efeitos ambientais. Os marcadores neutros são aqueles não diretamente ligados a características avaliadas. Neste sentido até a década de 80 os marcadores isozimáticos eram muito utilizados nestas avaliações, entretanto depois do surgimento das técnicas derivadas de PCR os autores atualmente sugerem que se faça uma avaliação de RAPD inicial para discriminar a variabilidade e depois dentre os grupos levantados pode-se fazer a avaliação mais pormenorizada utilizando técnicas de maior poder de discriminação, como as vulgarmente chamadas de finger-print technics. 3.1 A 3 Agrupamento com Marcadores neutrais e Correlação com marcadores neutrais Marcadores quantitativos são dependentes do genótipo e do ambiente, mas a inclusão usual de marcadores morfológicos e agronômicos, tais como: precocidade, resistência a seca, os quais nem sempre estão disponíveis. 46

5 A expressão de características agronômicas e morfológicas indica adaptação aos fatores ambientais. Desta forma diversos pesquisadores sugerem até testes de adaptação como plantio no inverno e verão etc. (Hintum (1995)). Quanto aos caracteres morfológicos estes podem ser utilizados para a classificação botânica bem a separação em grupo principalmente os caracteres de distribuição descontinua. Ex: cor de hipocótilo, pubescência. O principal problema é o grau de concordância entre marcadores moleculares e os morfo-agronômicos. Também na utilização de dados geográficos nem sempre existe associação entre dissimilaridade geográfica diversidade genética. Desta forma o mais sensato a se fazer é trabalhar com grandes amostras para características morfo-agronomicas e trabalhar com pequenas amostras para marcadores neutros e tentar ao máximo a associação de todos. 3.1 B Estratégia de Amostragem Quando a estrutura hierárquica esta montada o segundo é proceder a amostra dentro de cada grupo. 3.1 B 1 Modelos desenvolvidos com base em marcadores neutrais. Brown (1989) desenvolveu uma teoria baseada na freqüência de alelos (I Comuns e largamente distribuídos; II Comuns e localmente distribuídos; III raros e largamente distribuídos; IV raros e localmente distribuídos), de que com seleção ao acaso de 10% da amostra original (ou 3000 acessos para as coleções grandes) é possível obter 70% da variabilidade original. Posteriormente Brown desenvolveu o princípio de amostragem hierárquica, esta consiste em associar o local à freqüência de acessos assim surgiram os seguintes esquemas de amostragem: I) Frações constantes, conhecidas como estratégia C; II) Proporção do número de acesso por origem (estratégia P); III) Proporção do logaritmo do número disponível por grupo (estratégia L). 47

6 IV) Posteriormente Schoen e Brown (1995) sugeriram a estratégia baseada no índice de Heterozigosidade de Nei, estratégia H e a V) estratégia M, baseada nos cálculos de variação e covariância entre marcadores. Diversos trabalhos têm mostrado atualmente que as estratégias mais eficientes em ordem são: M, H, P, L, C. A estratégia M tem sido mais apropriada para autógamas e deve-se trabalhar com no mínimo 10 marcadores. Para se aplicar a estratégia H pode-se utilizar o seguinte exemplo: Pop N P(a) P(b) P(c) H A 10 0,4 0,35 0,25 0,655 b 30 0,15 0,2 0,65 0, p(a) = [(10 x 0,40) + (30 x 0,15)]/40 = 0,213, p(b) = 0,238; p(c) = 0,55. Como H t = 1 Sp 2 = 1 [(0,213) 2 + (0,238) 2 + (0,55) 2 ] = 0,595; Hs = [(N1 x H1) + (N2 x H2)]/(N1 + N2) = [(10 x 0,655) + (30 x 0,515)]/( ) = 0,550 Dst = H t H s = 0,595 0,55 = 0,045 e Gst = D st /H t = 0,045/0,595 = 0, B 2 Dados não neutrais Trabalhando com estes caracteres Spanoletti-Zeulli, apartir de 3000 acessos e oito variáveis, como sugerido por Brown, analisou as seguintes estratégias: i) ao acaso, sistematizada de acordo com a ordem de entrada na coleção; ii) estratificada pelo pais de origem; iii) estratificada pelo log da freqüência do país de origem; iv) estratificada por variáveis canonicas. 48

7 Conclusões na transparência 4. Coleção de trabalho A coleção de trabalho ou coleção do melhorista é a coleção que o melhorista mantém com base em seu interesse nos objetivos de pesquisa. Via de regra conservam recursos a curto prazo. 5) Os Bancos de germoplasma Estruturas físicas da conservação, se classificam em: a) tipo de amostra conservada; b) número de espécies que conservam; e c) mandato Institucional. Assim podem ser: a) Quanto a amostra: banco de sementes, de campo e in vitro. b) Quanto ao número de espécies: mono, oligo e poliespecífico; c) Quanto ao mandato: Institucional, regional, nacional e Internacional. UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS GENÉTICOS Segundo Berthaud (1997) pode-se utilizar os recursos genéticos de um banco de germoplasma das seguintes maneiras: 1) Modelo Linear É o mais amplamente difundido e consistem no seguinte: Conservar avaliar e utilizar. A identificação de genes para serem utilizados em biotecnologia utiliza o modelo linear. 2) Modelo triangular Baseado principalmente na adaptação dos acessos aos diferentes ambientes os melhoristas podem iniciar um processo de seleção recorrente com baixa 49

8 intensidade de seleção a principio visando nas etapas finais a seleção de poucos indivíduos a serem utilizados em programas de melhoramento e lançamentos de variedade. Ex: LAMP. 3) Modelo circular Que consiste no seguinte o produtor recebem compostos populacionais, variedades tradicionais e modernas cultivares avaliam estes e selecionam as plantas mais adaptadas. Todas as amostras são conservadas nos Bancos de Germoplasma. Os melhoristas recebem as indicações dos produtores e faz seleção recorrente com a hibridação de todos os acessos selecionados pelos agricultores.nos sistemas de curadoria nacional. 50