ebook EDUCGEN - Melhoramento Genético de Plantas para Resistência a Fatores Estressantes Bióticos...
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7/30/2019 ebook EDUCGEN - Melhoramento Gentico de Plantas para Resistncia a Fatores Estressantes Biticos e Abiticos
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- UESB -
MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL
[- RESISTNCIA A FATORES ESTRESSANTES -]
BITICOS E ABITICOS
CROP PLANT RESISTANCE TO BIOTIC AND ABIOTIC FACTORS
Prof. Dr. Cludio Lcio Fernandes Amaral
Vitria da Conquista - BA, Brasil.
(2013)
[Os geneticistas vegetais tm alcanado
considervel progresso ao melhorarem as espcies
cultivadas para crescerem, desenvolverem e
produzirem sob condies ambientais estressantes.
Assim, ganhos foram rapidamente conseguidos para
umas e, lentamente, para outras.]
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Ficha Catologrfica preparada pela Seo de Catalogao e
Classificao da Biblioteca da UESB
Jandira de Souza Leal Rangel, Bibliotecria CRB 5/1056
Amaral, Cludio Lcio Fernandes.
Melhoramento gentico vegetal: resistncia a fatores
estressantes: biticos e abiticos / Cludio Lcio Fernandes
Amaral; Vitria da Conquista: EDUCGEN-PLANTGEN, 2013.
783p.: il.
1.Gentica 2.Fitomelhoramento I. Ttulo
CDD - 576.5
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Todos os direitos reservados. Nenhuma parte
desta publicao pode ser reproduzida sem
autorizao do Grupo PLANTGEN/UESB-CNPq. Seu
programa educacional, EDUCGEN, destinado a
pessoas de todas as idades, sem distino de nvel
econmico, etnia, gnero, religio, deficincia ou
origem.
All rights reserved especially (also in
extracts) for translation, reprinting,
reproduction by copying or other technical means.
Educational programs (EDUCGEN) conducted
PLANTGEN/UESB-CNPq serve people of all ages
regardless of socioeconomic level, race, color,sex, religion, handicap or origin.
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DEDICATRIA
A meus avs, Margarida (In Memorian) e Jos
(In Memorian) e Jovino e Marieta (In Memorian); A
meus pais, Mrio e ngela; A minha esposa, Mirela;
A meus filhos, Mrio, ngela, Cludio e Maria; A
meus irmos, Adilson e Srgio (In Memorian); A meu
sobrinho Artur. Todos, sem exceo, meus eternos
amores.Dedico !!!
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O estresse, tanto bitico quanto abitico
reduz de forma bastante significativa os
rendimentos das lavouras, restringindo reas de
plantio, onde espcies comercialmente importantes
poderiam ser cultivadas. As implicaes disto so
enormes, uma vez que toda sociedade afetada
direta ou indiretamente pelo aumento no preo dos
alimentos, com instabilidade no mercado financeiro
e desemprego. Uma soluo para este problema ,
sem dvida alguma, o melhoramento gentico de
plantas para condies ambientais adversas.
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MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL PARA RESISTNCIA A
FATORES ESTRESSANTES BITICOS E ABITICOS: INTRODUO:O QUE ?
O fitomelhoramento a rea da gentica, de
base terica, mas de natureza aplicada, que visa
modificar os caracteres hereditrios das plantas,
objetivando alter-los, tornando-os teis aos
seres humanos. O melhoramento gentico
fundamenta - se em combinar caracteres desejveis
que so oriundos de indivduos promissores, cujas
populaes selecionadas so pertencentes a
espcies iguais ou diferentes, para desenvolver
organismos superiores face s necessidades
impostas por mercados exigentes, as quais
alteram-se no tempo e no espao; o que reflete em
trabalho constante por parte do melhorista e de
toda a sua equipe.
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COMO?Envolve, basicamente, as seguintes etapas,
quais sejam: (a) escolher parentais que daro
origem populao - base, (b) fazer a hibridao
entre eles, (c) proceder com a seleo das
prognies superiores desta populao e (d)
executar sua avaliao em um grande nmero de
ambientes.
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ONDE?Uma das principais dificuldades no
melhoramento gentico vegetal para tolerncia ou
resistncia ao fator estressante pelas plantas a
diversidade de ambientes, pois este componente
pode ser e influenciado por outros, interagindo
ou no com eles, os quais muitas vezes so
incontrolveis, ficando difcil de isol-lo,
contribuindo para a reduo dos ganhos genticos
esperados; sendo que isto afeta a preciso e,
sobretudo, a repetibilidade dos ensaios
experimentais. Assim, tem-se avaliado gentipos em
ambientes estressantes, selecionando aqueles com
rendimento superior aos cultivares de melhor
desempenho nestas condies.Como alternativa a estratgia de melhoramento
no campo, pode-se praticar a seleo em meio
controlado, nas diferentes fases de crescimento e
desenvolvimento das plantas. Em ambiente sob
controle, h possibilidade de isolar o efeito do
estresse, alm de manter constante a intensidade,
freqncia e durao do estresse ao longo das
sucessivas etapas de seleo, o inconveniente a
impossibilidade da ao da seleo natural para
outros fatores que interagem com os mecanismos de
resistncia ao estresse em condies de campo.
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Alguns programas de melhoramento priorizam a
seleo em condies extremas de estresse com o
objetivo de melhorar a facilidade de distino
entre os gentipos tolerantes ou resistentes e os
susceptves. Entretanto, esta estratgia pode
reduzir a variabilidade gentica a ser explorada.
Alm disto, a seleo natural nestas condies
pode desfavorecer caracteres relevantes e
favorecer traos indesejveis, em ambiente deproduo comercial. Alternativamente, pode-se
realizar avaliao dos gentipos em condies de
cultivo sem e com estresse, sendo ainda possvel
neste ltimo, a anlise em ambientes com nveis
gradativos de estresse.
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PARA QUE?Tendo como objetivo adaptar as espcies s
condies de clima e solo no aproveitamento de
insumos agrcolas, acentuando o valor nutritivo
com a maior produtividade por unidade de rea
frente resistncia a plantas daninhas, pragas e
doenas causadas por fitopatgenos, bem como
tolerncia a fatores ambientais estressantes,
facilitando a colheita mecanizada, o transporte, o
armazenamento e a distribuio com as melhores
caractersticas para o setor agropecurio e
industrial.
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PORQUE?O estresse ambiental, seja ele de natureza
bitica e abitica, o principal fator
responsvel, direta ou indiretamente, pela atual
distribuio das culturas nas vrias regies do
globo terrestre. O rpido aumento da populao
mundial tem exercido enorme presso pela expanso
das reas de cultivo e / ou elevao das taxas de
produtividade das culturas agrcolas de forma a
suprir a crescente demanda por alimentos. Com isto
uma parte significativa das lavouras e pastagens
manejada em condies edafo-climticas
estressantes. Portanto, diante do que foi exposto,
tem-se que programas de melhoramento gentico
vegetal vm direcionando suas atividades para a
resistncia a fatores estressantes biticos e
abiticos.
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GENTICA BIOMTRICA DE PLANTAS: UTILIZAO DA
ANLISE DE CRESCIMENTO NO MELHORAMENTO GENTICO
VEGETAL:
Pelo fato de novos cultivares serem lanados a
cada ano, torna-se, portanto, necessrio
estud-los quanto ao seu desempenho produtivo
quando submetidos a diferentes condies
agroclimticas.
O crescimento vegetativo pode ser mensurado
atravs de diferentes mtodos ou tcnicas
fornecendo informaes sobre as quantidades de
materiais alocadas nas suas diversas partes, tais
como razes, caules, folhas, frutos e sementes e,
consequentemente, na planta como um todo.
Cada vez mais, tm-se buscado solues para os
diversos problemas agronmicos relacionados
reduo de produtividade. Estes tm merecido a
ateno de geneticistas por meio do melhoramento
gentico de plantas e, dos fitotecnistas, atravs
do manejo das prticas culturais, ambos, visandodireta ou indiretamente, o aumento da
produtividade agropecuria, estabilidade da
produo vegetal e qualidade do produto agrcola,
hortcola e silvcola.
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A anlise de crescimento tem sido usada por
pesquisadores, na tentativa de explicar diferenas
no crescimento de ordem gentica ou resultantes de
variaes do ambiente, constituindo-se em uma
ferramenta eficiente para a identificao de
materiais promissores.
As respostas fisiolgicas das plantas esto
diretamente relacionadas radiao solar e,
fundamentalmente, intensidade luminosa, ambas
ligadas ao processo fotossinttico, que absorvidas
pelas folhas e, transformadas em energia qumica,
iro mediar incorporao e fixao do CO2,
responsvel pelo acmulo de matria seca no
vegetal e que pode ser quantificada por meio da
anlise do crescimento.O fundamento desta anlise baseia-se no fato
de que, praticamente toda a matria orgnica
acumulada ao longo do crescimento e
desenvolvimento da planta, resulta da atividade
fotossinttica. Desta forma, o acmulo de matria
seca dos rgos vegetais pelo incremento em seu
tamanho (volume = largura, comprimento, altura),
quantificados em funo do tempo e do espao, so
utilizados na estimativa de ndices fisiolgicos
relacionados s diferenas de desempenho entre
cultivares.
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Conclui-se que os nveis de tolerncia ou
resistncia de uma cultura agronmica em
particular podem ser expressos qualitativamente,
pela porcentagem de germinao das sementes, bem
como de sobrevivncia das plntulas que cresceram
em meio estressante e, quantitativamente, pela
concentrao de biomassa produzida pelas plantas
adultas, comparadas por suas populaes, umas com
as outras, nas mesmas condies.
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IMPORTNCIA DE ESTUDAR OS NDICES DE PRODUO
A vantagem do uso de ndices que podem ser
comparados dados de experimentos distintos com
ampla variao nas mdias deles.
GERAL
Estes ndices servem como uma ferramenta
eficaz de avaliao da adaptao inter
(Espcies Cultivadas) e intraespecfica
(Variedades) a diferentes condies de cultivo,
uma vez que possibilita identificar diferenas
entre os cultivares, permitindo estabelecerrelaes entre as plantas e o ambiente, atravs da
correlao entre os parmetros bioqumicos,
fisiolgicos e morfolgicos nas plantas e, as
propriedades edafo climticas, do meio.
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ESPECFICO
O estudo dos ndices de produo permite
identificar o componente especfico, dentre, os
quais: nmero, peso e volume dos rgos vegetais
de importncia econmica que esto variando ou no
em funo da exposio ao fator estressante, de
acordo com os objetivos do programa de
melhoramento, bem como gerar hipteses quepermitam aumentar os ganhos em produtividade pelo
uso adequado do mtodo de melhoramento gentico
mais propcio.
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A TEORIA
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DO CAMPO AO LABORATRIO: TRANSFERNCIA DE GENES
DE RESISTNCIA ENTRE ESPCIES CULTIVADAS, VIA
(A) - MELHORAMENTO CONVENCIONAL / TRADICIONAL
OU (B) - BIOTECNLOGICO:O papel do melhoramento de plantas para
tolerncia ou resistncia ao fator estressante,
tanto de natureza bitica, quanto abitica
aumentar a produo agrcola adversidade do
meio.
Se a tolerncia vista como a resistncia a
mudana na produtividade com a intensificao do
estresse, a produo sob condies severas depende
no somente da tolerncia, mas da mxima
produtividade.
Sendo assim, seleciona-se anteriormente
gentipos para alta produtividade em meio no
estressante e, posteriormente, dentre estes, para
elevada tolerncia / resistncia em meio
estressante.
Melhora-se para uso eficiente, quando os
fatores estressantes so estimulantes do
crescimento, desenvolvimento e reproduo das
plantas, como por exemplo gua (Seca, Alagamento
ou Encharcamento) e nutrientes (Desequilbrio
Nutricional: Deficincia ou Toxicidade Mineral).
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O gentipo superior aquele que produz
satisfatoriamente com o mnimo de recurso
disponibilizado (GENTIPO EFICIENTE). O gentipo
inferior aquele que no produz satisfatoriamente
com o mnimo de recurso disponibilizado
(GENTIPO INEFICIENTE).Por outro lado, se so limitantes, melhora-se
para tolerncia ou resistncia, como por exemplo
Calor, Frio, Salinidade, Metais Pesados, etc.
O gentipo superior aquele que cresce,
desenvolve e produz em nvel economicamente
aceitvel, sob condies de alta intensidade do
fator estressante (GENTIPO TOLERANTE ou
RESISTENTE?). Resistncia ou Tolerncia?
A resistncia diz respeito diminuio da
quantidade de danos nas plantas mantidas sob
condies estressantes, enquanto a tolerncia,
refere-se ao grau com que elas retomam o
crescimento e desenvolvimento aps os danos
causados por fatores abiticos e biticos. A
resistncia reduz a adaptabilidade de
fitopatgenos e pragas, enquanto a tolerncia, o
impacto da ao destes na adaptabilidade das
plantas.
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A primeira envolve mecanismos biolgicos para
evitar, reduzir ou limitar o efeito do fator
estressante sob o crescimento e desenvolvimento
das plantas, bem como na produtividade. A segunda,
aqueles para aliviar os danos provocados pelo
fator estressante nas plantas, sem reduzi-lo,
limit-lo ou evit-lo.
O gentipo inferior aquele que
no cresce, desenvolve e produz
em nvel economicamente aceitvel, sob condies
de alta intensidade do fator estressante
(GENTIPO SUSCEPTVEL).
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Parte CLSSICA:
Melhoramento Convencional / Tradicional:
Screening de Germoplasma Resistente /
Tolerante. Experimento - Teste: Comparao -
Desempenho / Performance Variedades /
Cultivares / Condies Estressantes Meio de
Cultivo / Ambiente Controlado Ciclo de
Seleo Hibridao = Avalio (Campo):
Produtividade / Rendimento + Adaptabilidade e
Estabilidade.
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DURAO, INTENSIDADE E UNIFORMIDADE DO ESTRESSE:
Durao: Ser tal que coincida com os estdios
crticos de desenvolvimento das plantas,
envolvendo caracteres que possam ser modificados
por melhoramento.
Intensidade: Ser severa o bastante para afetar
os traos importantes de produtividade,
permitindo a diferenciao de germoplasma
resistente de susceptvel.
Uniformidade: Ocorrer no tempo e espao de formaque a varincia gentica seja facilmente
observada e o ganho gentico possvel.
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BASE!!!
Princpio da VARIABILIDADE: Os gentipos
respondem distintamente ao serem expostos aos
fatores estressantes.
Princpio da HERDABILIDADE: As respostas
diferenciadas destes gentipos so herdadas de
uma gerao para outra, ao longo do tempo e no
espao.
Princpio da SELETIVIDADE: Os gentipos
resistentes podem ser separados dos susceptveis
por suas caractersticas diferenciadoras.
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Mecanismos de Resistncia: Escape e Tolerncia
A capacidade da planta para sobreviver ao
estresse regida por mecanismos que conferem
resistncia e podem ser escape ou tolerncia. Os
mecanismos de escape envolvem reduzida atividade
metablica levando a um estado de dormncia. So
aqueles que evitam a exposio ao estresse. Os
mecanismos de tolerncia, por sua vez, envolvem
alta atividade metablica sob estresse moderado, e
baixa sob estresse severo - permitem a planta
suportar o estresse
Uma planta pode ter vrios mecanismos de
tolerncia e escape, ou uma combinao de ambos.
Os mecanismos de resistncia constitutivos
expressam-se independente da planta estar sob
estresse, eles constituem as adaptaes. So
progressos evolucionrios que melhoram a adequao
ambiental de uma populao de organismos. Por
outro lado, o ajuste do organismo individual pela
modificao de sua homeostase, traduzida emalterao fenotpica, em resposta a variaes de
fatores ambientais constitui os mecanismos de
resistncia conhecidos como aclimatao.
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A adaptao ao nvel populacional, ou a
aclimatao, ao nvel individual, ocorre por meio
da combinao de processos comportamentais,
morfo - anatmicos, bioqumicos - fisiolgicos e
que, por sua vez, dependem de processos
gentico moleculares, sendo a adaptao
transmissvel de uma gerao outra e, a
aclimatao, no hereditria.
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MECANISMO DE RESISTNCIA A FATORES ABITICOS
As plantas desenvolveram diversos mecanismos
para maximizar sua sobrevivncia em ambientes
adversos e evitar condies desfavorveis. Estes
mecanismos so empregados na coordenao de
mudanas no crescimento e desenvolvimento,
resultando em plasticidade fenotpica, otimizao
de recursos e capacidade para evitar ou tolerar
condies menos favorveis.
A tolerncia ao fatores abiticos, que permite
s plantas sobreviverem a condies adversas de
altas e baixas temperaturas ou irradincias,
dficit e supervit hdrico, deficincia e
toxicidade mineral, salinidade, etc um
fenmeno complexo, com diferentes mecanismos.
Destacando-se:
Exposio: Plantas a Fatores Estressantes
(Estmulos Ambientais Adversos) Percepo
(Reconhecimento do Elicitor pelo Receptor Celular)
Converso: Sinais Externos em Internos
Transduo de Sinais (Mensageiros Primrios /
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Secundrios) Regulao da Expresso Genotpica
Ativao e / ou Inativao de Genes Gerao
de Produtos Gnicos Alterao do Perfil
Metablico Modificao Quali - Quantitativa -
Substncias Reguladoras de Crescimento: a) -
Quantidade (Produo) + Qualidade (Sensibilidade
dos Pontos de Ao Hormonal) = Ativao /
Inativao Diferencial de Genes Protenas e /
ou Enzimas Protetoras: a) Alterao (GENTICO
BIOQUMICO FISIOLGICAS): Parede e Membrana
Celular + Organelas (Espcies Reativas do
Oxignio) Estresse Inico + Osmtico +
Oxidativo Funcionamento da Bomba de Efluxo
(Permitir Transporte Extracelular) e Influxo
(Impedir Transporte Intracelular) de Substncias
Nocivas Compartimentalizao de Agentes Txicos
em Organelas / Vacolos (Ligao a Compostos
Orgnicos = Imobilizao) ou Excluso (Absoro
Seletiva) Ao de Substncias Neutralizadoras
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(Componentes Detoxificantes e Agentes Quelantes:
Fitoquelatinas + Metalotionenas) ou Reparadoras
(Antioxidantes Enzimticos ou No Enzimticos:
Prolina, Glutationa, Manitol, Glicina Betana e
cido Ascrbico, Protenas ANTIFREEZE e HEAT SHOCK
- Chaperonas, etc.) de Danos / Leses Celulares
(b) Modificao (MORFO ANATMICAS): Vacolos
Grandes e Numerosos (Organelas), Espaos
Intercelulares Maiores (Clulas), Glndulas
Secretoras (Tecidos e rgos), Absciso Foliar
(Partes), etc) Processos Degenerativos:
Apoptose Variao Fenotpica ( Taxa de
Crescimento, Biomassa) Campo - Avaliao do
Novo Germoplasma Seleo Discriminao
(Melhoramento Convencional / Tradicional):
Resistentes x Susceptveis e / ou Hibridao:
Materiais Superiores Laboratrio -
Identificao / Caracterizao (Biotecnologia):
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Produo de Transgnicos: Genes de Tolerncia
Desenvolvimento Varietal.
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MECANISMO DE RESISTNCIA A FATORES BITICOS
1) DOENAS:
Formao de BARREIRAS FSICAS Pr e Ps -
Formadas = Bloquear Penetrao e Colonizao
de Fitopatgenos:
Pr - Formadas Passiva/Constitutiva]:
Espessamento da Parede Celular Lignificao e
Suberificao,
Cutculas, Tricomas etc.
Ps - Formadas Ativa/Induzida]:
Espessamento da Parede Celular Lignificao e
Suberificao,
Halo: Deposio de material em torno do stio
de penetrao,
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Papila: Deposio de material entre a parede
celular e a membrana plasmtica,
Tilose: Crescimento da clula para o interior
do lmen dos vasos, causando seu
entupimento.
Gomas: Deposio de material dentro dos vasos
condutores: Xilema e Floema = Ocluso!!!
Morte Celular Programada (Apoptose) e No
Programada (Necrose).
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Produo BARREIRAS QUMICAS Pr e
Ps - Formadas: Bloquear Crescimento e
Desenvolvimento dos Fitopatgenos:
Pr - Formadas Passiva/Constitutiva]: cido
Clorognico, Fenis e Glicosdeos Cianognicos,
etc.
Ps - Formadas Ativa/Induzida]:
Reconhecimento do Elicitor pelo Receptor
Celular Promoo da Abertura dos Canais de
ons: Observao do Influxo de Ca
+2
e H
+1
eVerificao do efluxo de K+1 Transmisso
Direta ou Indireta de Sinais: Mensageiros
Primrios (Quinases: Ativao do Complexo
NADPH Oxidase) e Secundrios (cido
Saliclico, Jasmonato, Etileno, Espcies
Reativas do Oxignio) Produo de Fatoresde Transcrio Expresso de Genes para
Protenas Relacionadas a Patognese e Outras
Anti Microbianas (Fitoalexinas, Glucanases,
Quitinases) = Gerao: Resistncia Local
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(Reao de Hipersensibildade) e Sistmica
(Adquirida ou Induzida).
Obs.: Compostos ausentes ou presentes em
quantidades baixas antes da infeco,
sendo ativados em respostas presena do
patgeno, encontrados assim em grandes
quantidades, depois da infeco.
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2) PRAGAS:
Os principais mecanismos de resistncia das
plantas a pragas so: pseudo resistncia e
resistncia.
a) - PSEUDO RESISTNCIA: Escape, Evaso e
Resistncia Induzida.
EVASO: Planta passa rapidamente pela fase demaior susceptibilidade ou esta coincide com a
poca de baixa densidade populacional dos
insetos - pragas.
ESCAPE: Ocorre quando a planta no infestadaou no sofre dano devido a um simples acaso.
RESISTNCIA INDUZIDA: Manifestao temporriada resistncia devido a condies ambientais
es eciais.
PSEUDO - RESISTNCIA:
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1) - ANTIBIOSE:
Teoria: certificada pelos efeitos adversos da
planta sobre o insetos - pragas
(ALELOQUMICOS), provocando,
principalmente, alteraes no seu
desenvolvimento.
Prtica: determinada pela reduo no tamanho,
peso e nmero de insetos - pragas.
MECANISMO DE AO ALVO: Desempenho /
Performance
Pragas.
RESISTNCIA:
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2) - ANTIXENOSE:
TEORIA: inferida quando uma planta menos
utilizada pelos insetos - pragas que
outra (ALELOQUMICOS) para alimentao,
oviposio ou abrigo, estando nas
mesmas condies.
PRTICA: notada pela reduo da rea afetada
ou consumida da planta pelos
insetos pragas.
MECANISMO DE AO ALVO: Comportamento Pragas (Diminuio da
Aceitabilidade pela
Reduo da
Atratividade).
NO - PREFERNCIA
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ANTIXENOSE + ANTIBIOSE: Afeta os Insetos -
Pragas.
a) - * Modificaes Bioqumicas / Fisiolgicas:
Toxinas,
b) - ** Alteraes Morfolgicas / Anatmicas:
Espinhos, Acleos, Cutculas, Plos eTricomas.
Rigidez
Tecidual
Substncias
Indigerveis
Bloqueio
de Enzimas
Digestivas
Inibidores
de
Crescimento
Toxinas
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3) - TOLERNCIA:
TEORIA: observada pela capacidade de suportar
o ataque do inseto atravs da
regenerao dos tecidos destrudos,
desde que no ocasione perda na
qualidade e quantidade da produo.
PRTICA: visualizada aumento da emisso de
novos ramos ou perfilhos.
TOLERNCIA: No Afeta os Insetos - Pragas.
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3) PLANTAS DANINHAS:
Nota: Aleloqumicos / Modo de Ao: (1) -
Liberao de UMA PLANTA ( =ESPCIE CULTIVADA):
Exsudatos, Lixiviao, Decomposio,
Volatilizao. (2) Absoro por OUTRA PLANTA
( = PLANTA INFESTANTE): Via Epiderme Foliar,
Raiz ou Atividade Microbiana. Obs.: So
encontrados em todas as partes da planta =
raiz, caule, folhas, flores, frutos, sementes.
Papel: Alterar a taxa de absoro de ons pelas
plantas e/ou modificar a disponibilidade destes
no solo, interferir no metabolismo celular,
ativando ou inativando rotas metablicas.
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Comparaes entre estresse de natureza bitica e
abitica:
Estresses Biticos EstressesAbiticos
Menos Agressivos -Menor Perda deProdutividade.
Mais Agressivos - MaiorPerda de Produtividade.
Estresse abitico So traos quantitativos,portanto, complexos, tendo
herana polignica, sendo
mais promissor para aes
do melhoramento
tradicional do que do
moderno.
Estresse bitico So traos qualitativos,
portanto, simples, tendo
herana monognica,
podendo ser passvel de
aes tanto da
biotecnologia ou
engenharia gentica,
quanto da seleo e
hibridao.
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Nota.:
Pragas / Fitopatgenos: Ataque: Espordico
Infestao: Poucas Espcies = Impacto
Ambiental: Pesticidas Menor Quantidade, Mais
Seletivo. Resistncia: Monognica
Melhoramento Tradicional e Moderno. Defesa:
Mais Efetiva.
Plantas Daninhas: Ataque: Contnuo
Infestao: Muitas Espcies = Impacto
Ambiental: Herbicidas Maior Quantidade,
Menos Seletivo. Resistncia: Monognica
Melhoramento Biotecnolgico. Defesa: MenosEfetiva.
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ESTRATGIAS DE MELHORAMENTO GENTICO DE PLANTAS
As principais estratgias de melhoramento so:
SELEO e a HIBRIDAO.
Realizar hibridaes e / ou executar selees
para mxima divergncia gentica,
HIBRIDAO: P1 x P2 = F1 (1, 2, 3,...n)
P1 = Parental 1 (Gentipo A), P1 = Parental 2 (Gentipo B), F1 = Hbrido AB.
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Obs.: Transferncia de Genes:
1) - UM GENE OU POUCOS: Introgresso por
Retrocruzamento (Autgamas / Algamas),
2) -MUITO GENES:
AUTGAMAS (Mtodo Pedigree / Bulk),
ALGAMAS - (Tcnica Seleo Recorrente).
SELEO: Melhor Performance / Desempenho
Avaliao: (a) - Fator PRIMRIO:
Produtividade + Adaptabilidade +
Estabilidade. (b) - Fator SECUNDRIO:
Resistncia / Tolerncia - Estresse
Ambiental.
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Expor as prognies a distintos ambientes e
locais de variao dos fatores estressantes
biticos e abiticos. BASE: Valorizar a ao
da seleo natural sob a variabilidade gentica
existente, reforando-a de forma a
potencializ-la com a seleo artificial.
Trazer germoplasma silvestre, semi-domesticadoe /ou domesticado de stios com condies
adversas pela ao de fatores estressantes
biticos e abiticos para locais de cultivo.
BASE:
Gentipos que crescem bem em condies timas decultivo reduzem drasticamente seu potencial
produtivo sob estresse.
Gentipos que crescem bem sob estresse podemmaximizar sua produtividade em condies timas
de cultivo.
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Interao: Gentipo (G) x Ambiente (E).
Obs.: O gentipo ideal seria ento aquele com
nveis mnimos de interao G x E, alta
mdia de produo e desempenho superior na
maioria/em todas as situaes.
Estratgia X - Seleo para adaptao a
determinado tipo de
estresse, seguida de
avaliao em mltiplos
ambientes como forma de
identificar gentipos
superiores.
Estratgia Y - Tolerncia a mltiplos
estresses: avaliao em
mltiplos ambientes.
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No menosprezar o escape como mecanismo dedefesa pela reduo da probabilidade de contato
entre as plantas e os fatores estressantes, de
uma ou outra destas formas:
a) - Ao se utilizar materiais adaptados a locais e
pocas de semeadura desfavorveis a expresso
do estresse bitico ou abitico
b) - Pela adoo de germoplasma com germinao
acelerada de suas sementes e rpida emisso
de plntulas, evitando perodos mais
prolongados ao estresse e seus efeitos
danosos em fase to crtica ao crescimento e
desenvolvimento vegetal.
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Aumentar - Produtividade do Germoplasma
(Resistente / Tolerante: Fator Estressante):
Aproveitar - Variabilidade Gentica do
Material Vegetal.
Deve-se definir a hiptese de nulidade,
selecionar o teste estatstico, escolher o nvel
de significncia, determinar o tamanho da amostra,
estabelecer a distribuio amostral, inferir a
regio de rejeio, realizar o experimento em
campo e/ou laboratrio, obter dados, tomar
decises e extrair concluses.
Fazer Seleo Simultnea:
Ambiente FAVORVEL (No - Estressante):
Produtividade,
Ambiente DESFAVORVEL (Estressante):
Resistncia / Tolerncia.
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Nota - A seleo para produtividade em meio
estressante menos eficiente do que no
no estressante (*PORQUE?), assim deve
selecionar para caractersticas
secundrias associadas s primrias sob
condies favorveis.
*O fator ambiental estressante reduz a varincia
gentica e herdabilidade para produo devido aos
altos valores do erro experimental encontrados
nestes ambientes, limitando o progresso gentico
alcanado via seleo neste meio, fazendo ainda
com que, em geral, gentipos mais adaptados a
condies adversas tenham baixa produtividade
mdia na ausncia do estresse. Esta reduo ser
tanto maior quanto mais intenso for o estresse,
indicando a importncia da escolha de nveis
adequados do fator estressante de forma a permitir
obter erros experimentais dentro de limites
aceitveis. Assim, deve-se buscar meios de reduzir
o erro experimental como por exemplo aumentando o
tamanho da parcela e o nmero de repeties.
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ParteMODERNA:
Biotecnologia:
Clonagem Gnica - Identificar / Caracterizar:
Gene - Estrutural e Funcional,
Engenharia Gentica - Fundir Gene ao Vetor,
Transformao Gentica - Transferir Gene para o
DNA / Alvo,
Cultura de Tecidos - Regenerar o Transformante,
Marcadores Genticos - Separar Transformados de
No - Transformados.
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Transgnicos: A tecnologia transgnica permite a
manipulao gentica do
metabolismo vegetal, de modo que
pode - se inibir/bloquear uma
rota metablica indesejada
(Tecnologia Anti Senso) ou
estimular/criar outra desejada
(Tecnologia Senso).
a) - Anti Senso Bloquear, Diminuir,
Restringir: Ao de Genes p / Carreadores
de Elementos Nocivos,
b) - Senso: Estimular, Promover, Incentivar
Genes p / Substncias Protetoras ou
Fatores Transcripcionais de Componentes
Anti - Estressantes (Ex.: Osmorreguladores
e Antioxidantes).
Seleo: Avaliao: = Melhor Performance /
Desempenho.
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Fator Primrio: Produtividade + Adaptabilidade +
Estabilidade.
Fator Secundrio - Resistncia / Tolerncia:
Estresse Ambiental.
Mapeamento Gentico: QTLs (Buscar: Genes
Candidatos) + Seleo Assistida por Marcadores
Moleculares.
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LANAMENTO DE NOVOS CULTIVARES
a) Via Melhoramento Tradicional: Seleo C/ ou
S/ Hibridao Avaliao Ensaios
Regionais: TESTE DE DISTINGIBILIDADE,
UNIFORMIDADE E ESTABILIDADE + VALOR DE
CULTIVO E USO) / Produo de Sementes.
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b) Via Melhoramento No Tradicional:
Aes
1 - Extrao do Material Gentico,
2 - Identificao e Caracterizao dos Genes,
3 - Obteno dos Vetores,
4 - Manipulao dos DNAs,
5 - Insero do DNA Recombinante nas Clulas - Alvo,
6 - Regenerao dos Transformantes,
7 - Seleo dos Organismos Geneticamente Modificados,
8 - Anlise de Biossegurana dos Produtos
Transgnicos,
9 Formalizao do Novo OGM para a Comisso de
tecnologia Nacional de Biossegurana (CTNBio)
para Autorizao de experimentos de Campo,
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10 Realizao de Estudos de Impacto Ambiental e de
Segurana Alimentar,
11 Requerimento de Liberao s Instituies
Oficiais para a Nova Cultivar Transgnica
com a Produo e Comercializao de Sementes
ou Mudas Fiscalizadas pelo Ministrio da
Agricultura, Pecuria e Abastecimento
(MAPA).
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TIPOS DE CARACTERES POR MTODO DE MELHORAMENTO
a) - CaractersticasMONO / OLIGOGNICAS:
Retrocruzamento: Auto e Algamas.
Para caracteres com alta herdabilidade e com
controle gentico aditivo, faz-se seleo combase no desempenho per se de linhagens.
Nota.: Em linhagens, em se tratando de genes
aditivos faz-se seleo em geraes
precoces e, genes no aditivos, em
geraes avanadas; pois so altamente
homozigotas.
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b) - Caractersticas POLIGNICAS:
Mtodo Genealgico (Pedigree) e Populao
(Bulk): Autgamas,
Seleo Recorrente: Algamas.
Para caracteres com baixa herdabilidade e com
controle gentico no - aditivo, faz-se seleo
recorrente ou com base na performance do
hbrido.
Nota.: Estes so os mtodos de melhoramento maisutilizados, porm h outros tambm.
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FATORES ESTRESSANTES:O estresse ambiental um dos principais
responsveis pela reduo da produtividade das
culturas agrcolas (Figura 1). Este pode ser de
natureza abitica ou bitica.
ABITICOS: Os fatores estressantes
abiticos so: Frio, Calor,
Seca, Salinidade, Desequilbrio
Nutricional (Deficincia,
Toxicidade) Alagamento /
Encharcamento, Metais Pesados e
Intensidade Luminosa.
BITICOS: Os fatores estressantes biticos so:
Fitopatgenos: a) - Fungos, b) -
Vrus, c) Bactrias;
Insetos Pragas e Plantas Daninhas.
A sobrevivncia das plantas por sua reproduo
sob condies ambientais estressantes, bem como
seu crescimento e desenvolvimento dependem de
mecanismos adaptativos que as permitem evitar ou
tolerar os efeitos adversos.
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Em programas de melhoramento vegetal
procura - se, via seleo, discriminar gentipos
resistentes dos susceptveis e, por hibridao,
criar novos gentipos desejveis, ao cruzar
parentais com traos superiores complementares.
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A PRTICA
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FATORES ESTRESSANTES:
ABITICOS:
( - ABIOTIC STRESS TOLERANCE IN PLANTS - )
Seca,
Calor,Alagamento/Encharcamento,Frio,
Salinidade,Desequilbrio Nutricional: Deficincia, Toxicidade.
Poluentes (Ex.: Metais Pesados),Radiao/Luminosidade. Sobreamento, Fotoinibio.
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- UESB -
MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL
[- RESISTNCIA A FATORES ESTRESSANTES ABITICO -]
SECA
[Os geneticistas vegetais tm alcanadoconsidervel progresso ao melhorarem as espcies
cultivadas para crescerem, desenvolverem e
produzirem sob condies ambientais estressantes,
como dficit hdrico (SECA). Assim, ganhos foram
rapidamente conseguidos para umas e, lentamente,
para outras.]
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MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL PARA RESISTNCIA
AO DFICIT HDRICO:
O estresse ambiental um dos principais
responsveis pela reduo da produtividade das
culturas agrcolas. Este pode ser de natureza
abitica ou bitica.
Os fatores estressantes abiticos so: seca,
calor, alagamento/encharcamento, frio, salinidade,
desequilbrio nutricional por excassez ou excesso
de nutrientes, metais pesados, etc e, os biticos,
so: fitopatgenos, pragas e ervas daninhas.A sobrevivncia das plantas sob condies
ambientais estressantes, bem como seu crescimento
e desenvolvimento dependem de mecanismos
adaptativos que as permitem evitar ou tolerar os
efeitos adversos.Em programas de melhoramento vegetal
procura - se, via seleo, discriminar gentipos
resistentes dos susceptveis e, por hibridao,
criar novos gentipos desejveis, ao cruzar
parentais com traos superiores complementares.Atualmente, considervel progresso tem sido
feito para melhorar plantas para crescerem,
desenvolverem e produzirem sob condies de
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dficit hdrico. Ganhos tm sido rapidamente
conseguidos para umas espcies e, lentamente para
outras.
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Seca (Dficit Hdrico): (DROUGHTSTRESS)
Na extensa rea geogrfica utilizada para o
cultivo, a seca pode ocorrer em um ou outro
estdio das plantas ao longo do crescimento e
desenvolvimento vegetal. A reduo do rendimento
de diversas culturas, face ocorrncia do dficit
hdrico, tem contribudo para o desequilbrio da
demanda e da oferta de alimentos em todo oplaneta. A seca um fator de natureza abitica e
imprevisvel e, por isto, os efeitos negativos de
sua ocorrncia sobre as espcies agrcolas so de
difcil controle em nvel de manejo, o que torna a
tolerncia gentica das cultivares extremamente
importante para estabilizar a produtividade de
gros, frutas, verduras e legumes nas reas
sujeitas pouca precipitao.
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CARACTERSTICAS DE INTERESSE AGRONMICO DESEMENTES GERMINADAS EM LABORATRIO E PLNTULAS
EMERGIDAS EM CASA DE VEGETAO.
Germinao das Sementes com Plntulas Emergidas:
a retomada do crescimento do embrio, com o
subseqente rompimento do tegumento pela radcula,
conduzindo a plntulas sadias e vigorosas, sob
condies ambientais favorveis.
Considerando-se que a germinao representa
uma etapa fundamental e crtica para a
sobrevivncia da maioria das plantas, o cientista
busca entender este processo para melhor
control-lo, seja interferindo diretamente na sua
ocorrncia, seja prevendo o comportamento
germinativo de populaes. Esta capacidade de
previso de um determinado fenmeno biolgico
passa pela elaborao de modelos que possibilitem
uma quantificao da resposta do sistema vivo a
flutuaes do meio.
O principal problema neste tipo de estudo
decorre exatamente da contnua flutuao de
fatores como a temperatura e gua no ambiente
natural, expondo assim as sementes a um amplo
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espectro de condies do micro-ambiente. Na busca
de modelos de carter mais ou menos geral que
tentem explicar a resposta do sistema a tais
flutuaes, o pesquisador recorre a ensaios em
condies controladas, mais facilmente tratveis
do ponto de vista matemtico e, portanto,
interpretveis.O padro de distribuio da germinao de
sementes tanto em nvel espacial, quanto temporal,
tem um significado adaptativo, mostrando uma
compensao das condies desfavorveis do meio,
como por exemplo: temperatura, umidade,
luminosidade, etc. O atraso na germinao pode
aumentar a probabilidade das plntulas encontrarem
condies favorveis em ambiente mutvel. O
adianto pode permitir o escape ao ataque de
fitopatgenos e pragas, evitando assim doenas por
bactrias, vrus, fungos ou nematides e predaes
por insetos; o que bastante interessante ao
melhorista vegetal.A suspenso ou a reativao do crescimento, em
sincronia com as estaes climticas sugere que
existem sinais do meio que podem ser interpretados
e usados para controlar o metabolismo, tanto no
crescimento, quanto no desenvolvimento vegetal.
Portanto, h uma tendncia de que em ambientes
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homogneos, as sementes germinem de forma uniforme
e, nos heterogneos, de modo desuniforme.Alm da quantidade de sementes que germina ao
longo do tempo, h uma preocupao em expressar
quando a germinao comea, quando termina, quanto
tempo isto dura e quando alcana seu mximo valor
ou seu valor mdio, se uniforme ou sincronizada.
Estas informaes podem ser obtidas por meio de
frmulas que so traduzidas em ndices que
expressam a capacidade do vegetal de germinar,
crescer e se desenvolver em plantas sadias e
vigorosas.
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Taxa de Germinao:
(GERMINATION RATE)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio.
TG (%) = n/N) x 100
G = Taxa de Germinao, N = Nmero Total* de Sementes, n = Nmero Sementes Germinadas.* Sementes Germinadas + No Germinadas.
Se as taxas de germinao so iguais
pode-se pesquisar: TEMPO E VELOCIDADE DE
GERMINAO / EMERGNCIA.
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Velocidade de Germinao das Sementes:
(GERMINATION VELOCITY INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio. Ele empregado
em trabalhos de pesquisa em laboratrio.
IVG = / (MAGUIRE, 1962)= (N1G1+N2G2+N3G3+ +NnGn) / (G1+G2+G3+...+Gn)]
IVG = ndice de Velocidade de Germinao
(sementes x dias-1), Gi = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao. Ni = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.IVG VG; IVG VG
Se as velocidades de germinao so iguais
pode-se pesquisar:Velocidade de Emergncia.
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Velocidade de Emergncia:(EMERGENCE VELOCITY INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio. Ele utilizado
em trabalhos de pesquisa em casa de vegetao.
IVE = / (MAGUIRE, 1962)= (N1E1+N2E2+N3E3+ +NnEn) / (E1+E2+E3+...+En)]
IVE = ndice de Velocidade de Emergncia
(plntulas x dias-1),
Ei = Nmero de plntulas normais emergidas no
dia de observao.
Ni = Nmero de dias contados da semeadura ao diade observao.
IVE VG; IVE VG
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Correlaes
Se IVG for e o T for , IVE ser,
independente se TG for ou .Se IVG for e o T for , IVE ser ,
independente se TG for ou .Se TG =s, IVG =s e T =s, tem que: IVE ser ,
se CUG for .Se TG =s, IVG =s e T =s, tem que: IVE ser ,
se CUG for .
Nota: A percentagem de plntulas normais obtidasnos testes de germinao representa o
mximo que a amostra pode oferecer, uma
vez que o teste conduzido em condies
timas, artificiais e padronizadas para
cada espcie avaliada.
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Tempo de Germinao:(AVERAGE GERMINATION TIME)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio.
T = / (EDMOND & DRAPALA, 1958)
= (N1T1+N2T2+N3T3+ +NnTn) / (T1+T2+T3+...+Tn)]
T = Tempo de Germinao (dias),
Ti = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.
Ni = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao.
TG 5 dias Sementes de Germinao Rpida, 5 TG 10 Sementes de Germinao
Intermediria, TG 10 dias - Sementes de Germinao Lentas.
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Se os tempos de germinao so iguais
pode-se pesquisar: COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE DE
GERMINAO.
Coeficiente de Uniformidade de Germinao:(COEFFICIENT OF THE UNIFORMITY OF GERMINATION)
CUG = / 2 Ni (HEYDECKER, 1973)
CUG = Coeficiente de Uniformidade de Germinao
(sementes x dia-2),
Ni = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao.
D = Tempo de germinao (dias).
Di = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.
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a) - Germinabilidade concentrada no Tempo: CUG
Uniformidade de Germinao das Sementes.
b) - Germinabilidade espalhada no Tempo: CUG
Uniformidade de Germinao das Sementes.
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Freqncia de Germinao:
(RELATIVE FREQUENCY OF GERMINATION)
Fi = Ni / (LABOURIAU & VALADARES, 1976)
Fi = Freqncia de germinao (%),
Ni = Nmero de sementes germinadas em cada dia
de observao.
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ndice de Sincronizao:(SYNCHRONIZATION INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio.
E = .log2fi (LABOURIAU & PACHECO, 1978)
E = ndice de Sincronizao (bits), Fi = Freqncia de germinao.
Obs.:
E Sincronizao (bits),
E Sincronizao (bits).
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Energia para Germinao:
EG = NPE / NSCG
EG = Energia para germinao,
NPE = Nmero de plntulas emergentes,
NSCG = Nmero de sementes colocadas para
germinao.
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Umidade das Sementes:
Grau de Umidade em BASE SECA:
Ubs(%) = [(MU / MS)] x 100Ubs = [(MU MS / MS)] MU = Massa mida, MS = Massa Seca. Grau de Umidade em BASE MIDA:
Ubu(%) = [MU / (MT*)] x 100*Obs.: MT = MS + MUUbu = [MU - MS] / MU MT = Massa Total, MU = Massa mida, MS = Massa Seca.
PP (%) = [100 (GUI GU
F) /100 GU
F]
PP = Perda de Peso,GUI = Grau de Umidade Inicial,GUF = Grau de Umidade Final.
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Nota.: Relao = UbsUbu;UbsUbu
Converso
a)- De base MIDApara SECA:
Ubs(%) = [Ubu / (100 Ubu)] x 100
b)- De base SECApara MIDA:
Ubu(%) = [Ubs / (100 + Ubs)] x 100
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Obteno de Sementes com Diferentes Graus de
Umidade:1)- Determinar: Teor de gua das Sementes (TA)
TA = (Pi Pf)/ Pi x 1002)- Se o TA estiver:
EstiverACIMAdo Grau de Umidade Desejado: Fazer Secagem do Material. Monitoramento:
Verificar: Tempo em Tempo. Como?Pf = Pi (100 TAi) / (100 - TAf)
Estiver BAIXO do Grau de Umidade Desejado:
Fazer Hidratao do Material. Monitoramento:
Verificar: Tempo em Tempo. Como?Pf = Pi (100 TAi) / (100 - TAf)
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CARACTERSTICAS RELACIONADAS AO DESEMPENHO DE
PLANTAS ADULTAS NO CAMPO*:
* Tambm em Casa de Vegetao.
ndices Gerais
ndice de Resistncia ao Fator Estressante:( - STRESS RESISTANCE INDEX - )
RFE = PSFE PCFE]
RFE = Resistncia ao Fator Estressante,
PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes,
PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes.
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ndice de Tolerncia ao Fator Estressante:( - STRESS TOLERANCE INDEX - )
ITE = [PSFE x PCFE / (PMSFE)2]
ITE = ndice de Tolerncia ao Fator
Estressante,
PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes,
PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes,
PMSFE = Produtividade Mdia de Todos Gentipos
em Condies No Estressantes.
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Produtividade Mdia (MEAN PRODUCTIVITY):
NON - GEOMETRIC MEAN PRODUCTIVITY
PMNG = (PSFE + PCFE) / 2] (No Geomtrica),
Obs.: H correlao Alta MP e Baixa TFE, isto
acentuado se a diferena entre produtividadeem meio no estressante e estressante
significativa.
GEOMETRIC MEAN PRODUCTIVITYPMG = PSFE x PCFE] (Geomtrica).
Obs.: No h correlao Alta MP, Baixa TFE.
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HARMONIC MEANMH = 2(PSFE x PCFE)] / (PSFE x PCFE)
PM = Produtividade Mdia, PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes, PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes.
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ndice de Produo:( - YIELD INDEX - )
IP = PCFE / PMCFE]
PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes, PMCFE = Produtividade Mdia de Todos Gentipos
em Condies Estressantes.
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Reduo da Produtividade:
(- % Reduction -)
RP (%) = [(PSFE PCFE) / PSFE] x 100
PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes,
PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes.
Tabela 01 - Classificao dos gentipos de certaespcie quanto tolerncia a
determinado fator estressante com
base na reduo da produtividade.
Reduo da Produo(%)
Classificao
0 20 Tolerante (T)20 40 Moderadamente Tolerante (MT)40 60 Moderadamente Sensvel (MS)> 60 Sensvel (S)
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Intensidade do Estresse:
IE = 1 (MPCFE / MPSFE)
IE = Intensidade do Estresse.
STRESS INTENSITY
PMCFE = Produtividade Mdia de Todos Gentipos
em Condies Estressantes.
MEAN YIELDS OF ALL GENOTYPES UNDER STRESS
PMSFE = Produtividade Mdia de Todos Gentipos
em Condies No - Estressantes.
MEAN YIELDS OF ALL GENOTYPES UNDER NON-STRESS
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ndice de Estabilidade de Produo:
( - YIELD STABILITY INDEX - )
EP = PCFE / PSFE]
PCFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies Estressantes, PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes.
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ndice de Qualidade de Mudas:
IQM = MST / [(H / DC) + (MSPA / MSR)]
IQM = ndice de Qualidade de Mudas,
MST = Massa da Matria Seca Total,
H = Altura,
DC = Dimetro do Colo,
MSPA = Massa Seca da Parte rea,
MSR = Massa Seca das Razes.
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ndices Especficos
Taxa de Vazamento de Eletrlitos:TVE = (CEI / CEF)x 100]
TVE = Taxa de Vazamento de Eletrlitos,(dSm-1 / mmhoscm-1)
*CEI Condutividade Eltrica Inicial,
(dSm-1 / mmhoscm-1) **CEF = Condutividade Eltrica Inicial.
(dSm-1 / mmhoscm-1)
*Padro / Controle, ** Tratamento.
Nota.:
CEH2O (dSm-1 / mmhoscm-1) = mgL-1 de sal na H2O x 640
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Nvel de Injria:
NI* = CEF - CEI]*Obs.: Quantidade de Eletrlitos Liberados.
NI = Nvel de Injria,(dSm-1 / mmhoscm-1)
**CEI Condutividade Eltrica Inicial,(dSm-1 / mmhoscm-1)
**CEF = Condutividade Eltrica Inicial.(dSm-1 / mmhoscm-1)
**Padro / Controle, *** Tratamento.
Nota.:
CEH2O (dSm-1 / mmhoscm-1) = mgL-1 de sal na H2O x 640
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ndice de Tolerncia:
IT DL50%Festr = (CEF - CEI) / (100 - CEI) x 100
ITDL50%Festr = ndice de Tolerncia Baseado na
Dose Letal do Fator Estressante, *CEI Condutividade Eltrica Inicial,
(dSm-1 / mmhoscm-1) **CEF = Condutividade Eltrica final.
(dSm-1 / mmhoscm-1) *Padro / Controle, ** Tratamento.
Obs.: DL50% Resistncia, Susceptibilidade, DL50% Resistncia, Susceptibilidade.
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Tabela 02 - Repostas das Culturas Agrcolas
Condutividade Eltrica do Solo,
gua e/ou Tecido Vegetal.
Nveisde
Condutividade Eltrica(dSm-1)
Respostasdas
Culturas
0 a 2 EFEITO DA SALINIDADE NASCULTURAS PRATICAMENTEZERO.
2 a 4 APENAS EM CULTURAS MUITOSENSVEIS.
4 a 8 REDUO DA PRODUTIVIDADEEM MUITAS CULTURAS.
8 a 16 PRODUO SATISFATRIASOMENTE EM CULTURASTOLERANTES.
> 16 PRODUO SATISFATRIA EMCULTURAS ALTAMENTERESISTENTES.
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Eficincia do Uso de gua:
EUA = BTP / QAUEUA = Eficincia do Uso de gua,
BTP = Biomassa Total Produzida*,
QAU = Quantidade de gua Utilizada.
*Obs.: rgo de Interesse Agronmico.
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Uso Eficaz de gua:
UEA = [BTP / (QAU x IC)]
UEA = Uso Eficiente de gua,
BTP = Biomassa Total Produzida*,
QAU = Quantidade de gua Utilizada,
IC = ndice de Colheita.
* Obs.: rgo de Interesse Agronmico.
Nota.: ndice de Colheita = IC = MSO / MST
MSO = Massa Seca do rgo de Interesse
Agronmico*,
* Rendimento do Produto Comercial.
MST = Massa Seca Total**,
** Rendimento Total de Biomassa.
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ndice de Suculncia (%):
Reflete o armazenamento de gua na planta.
IS = (MFFT / AFT) x 100
IS = MFFT / MSFT x 100
IS = (MMFFT MSFT) / AFT x 100
MFFT = Massa Fresca Total das Folhas, MSFT = Massa Seca Total das Folhas,
MMFFT = Mxima Massa Fresca Total das Folhas, AFT = rea Foliar Total.
IS + gua na Planta.
IS - gua na Planta. IS AF Transpirao Perda de gua. IS AF Transpirao Perda de gua. Espessura Foliar = IS,
Espessura Foliar = IS.
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Razo Superfcie Foliar / Volume Foliar =
+ gua Armazenada / Transpirao, - gua Armazenada / Transpirao.
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Reduo Relativa do Crescimento da Parte rea ou
da Subterrnea:
RC = [(1 CPMP / CAMP) x 100]
CPMP = Incremento* do Crescimento na PRESENA
do Fator Estressante,
CAMP = Incremento* do Crescimento na AUSNCIA
do Fator Estressante.
*Obs.: Massa da Matria Seca.
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Reduo Relativa da Elongao Radicular:
REDREL = [(1 IPMP / IAMP) x 100]
IPMP = Incremento* do Crescimento na PRESENA
do Fator Estressante,
IAMP = Incremento* do Crescimento na AUSNCIA
do Fator Estressante.
*Obs.: Comprimento das Razes.
Nota.: Anlise no perodo de exposio ao agente
estressor.
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Capacidade de Regenerao das Razes:
O potencial de regenerao das razes sob
condies de estresse ambiental reflete a
sobrevivncia das plntulas no campo.
CRR = CR / NERCRR = Capacidade de Regenerao das Razes,CR = Comprimento das Razes,NER = Nmero de Emisso de Novas Razes.
Nota.: Anlise aps o perodo de exposio aoagente estressor.
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rea Foliar:
a) Por Massa de Discos:
AFDF = MSF x ADF / MSDF
AFDF = rea do Disco Foliar,
MSF = Massa Seca das Folhas ADF = rea dos Discos Foliares.
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b) Por Massa de Retngulos em Folha das Plantas:
AFR = MSF x AR / MSR
AFR = rea Foliar, MSF = Massa Seca das Folhas, MSR = Massa Seca dos Retngulos Foliares, AR = rea dos Retngulos Foliares.
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c) Por Massa da Figura em Folha de Papel:
AF = MSF x AF / MSF
MSF = Massa da Folha em Contorno de Papel, AF = rea da Figura, MSF = Massa Seca da Figura.
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d) Por Medida do Comprimento do Limbo Foliar:
Y = 0,4322X2,3002
Y = rea Foliar/Folha, X = Comprimento da Nervura Foliar Principal.
AFP = AFF x N
AFP = rea Foliar/Planta. AFF = rea Foliar/Folha, N = Nmero de Folhas de Cada Planta.
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Dano: Reduo na qualidade e / ou quantidade da
produo.
[ D% x NF ]ND =
[ P ]
ND = Nvel de Danos p / Adoo de Medidas deControle.
D % = Porcentagem de Danos Equivalente ao Custo
de Controle.
NF = Nvel do Fator Estressante Causador de
Danos / Prejuzos Econmicos.
P = Perda (prejuzo) Causada Produo pelo
Fator Estressante.
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Ct x 100D % =
V D % = Porcentagem de Danos Equivalente ao Custo
de Controle.
Ct = Custo do Tratamento ou Controle por Unidade
de rea de Plantio (R$).
Obs.: Ct = NC = Nvel de Controle.
V = Valor Estimado da Produo por Unidade derea de Cultivo (R$ por t/ha).
Obs.: Pode-se tolerar at a % de dano obtida para
adotar a medida de controle para tratamento.
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Perda (= Prejuzo): Diminuio em retorno
financeiro por unidade
de rea causada por
fatores nocivos s
culturas agrcolas.
P = (X Y)Np
P = Perda de Produo X = Massa dos rgos No Atacados, Y = Massa dos rgos Atacados, N = Nmero de rgos Amostrados, p = Porcentagem de rgos Atacados.
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Efeito do Estresse Ambiental Sobre a
Produtividade:
TFatEst = Psemfatest Pcomfatest
TFatEst = Tolerncia Fator Estressante,
Psemfatest = Produo Meio S / Estresse,
Pcomfatest = Produo Meio C / Estresse.
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(Y) = Yp( 1 - S x D )
Y = Produtividade.
ou = Produtividade - S / Estresse = Resistncia,
Produtividade - S / Estresse = Susceptibilidade.
Yp = Potencial* de Produo
*Obs.: Produo sob Condies timas.
S = Sensibilidade ao Fator Estressante:
S = 1 ( 1 Y / Yp ) / D
[( S Y R) ou ( S Y R)]
D = Extenso do Estresse:
D = ( 1 X / Xp )
X = Mdia de Produo (Meio Estressante).
Xp = Mdia de Produo (Meio No - Estressante).
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Efeito do Fator Estressante na Produtividade das
Culturas Agrcolas:
Avaliao de Danos por Fatores Ambientais
Estressantes Acometidos s Culturas Agrcolas:
REDPROD (%)= [ (S C) / S] x 100
REDPROD (%)= Reduo da Produtividade,
S = Produo Sem o Fator Estressante
(CONTROLE),
C = Produo Com o Fator Estressante
(TRATAMENTO).
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Valor Cultural:
VC (%) = P(%) x TG (%)
P(%) = Grau de Pureza,
TG(%) = Taxa de Germinao.
Nota.:
P(%) = MASP / MAI x
a) - MASP = Massa das Amostras com Sementes Puras,
b) - MAI = Massa da Amostra Inicial.
TG (%) = n/N) x 100 G = Taxa de Germinao, N = Nmero Total* de Sementes, n = Nmero Sementes Germinadas.* Sementes Germinadas + No Germinadas.
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O Ganho pelo Melhoramento Gentico Vegetal por
Seleo e/ou Hibridao na Produtividade das
Culturas Agrcolas:
Gp* = [(PVM PNM)]
Gp = Ganho em Produtividade,
PVM = Produtividade da Variedade Melhorada
(t/ha),
PVNM = Produtividade Variedade No Melhorada
(t/ha).
*Obs.: Produtividade Adicional.
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O Impacto Econmico da Adoo da Variedade
Melhorada em Substituio Variedade
No Melhorada:
IE = [(Gp x A x V)]
IE = Impacto econmico,
Gp = Ganho em Produtividade (t/ha),
*Obs.: Produtividade Adicional.
A = rea de Cultivo Varietal (ha),
V = Valor da Produo (US$).
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Classificao das Cultivares Parte A
Base: Desempenho em meio estressante e no
estressante.
Grupo A Gentipos com boa performance em
ambos ambientes.
Grupo B Gentipos com boa performance em
ambientes no - estressantes.
Grupo C Gentipos com boa performance em
ambientes estressantes.
Grupo D Gentipos com m performance em
ambos ambientes.
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Classificao das Cultivares Parte B
Base: Eficincia e resposta reduo do agente
causador do estresse.
1) - Eficientes:
a) No - Responsivas: Alta produtividade emcondio de estresse, no respondendo ao
fornecimento de gua.
b) Responsivas: Alta produtividade em condio de
estresse ou no, respondendo positivamente ao
fornecimento de gua.
2) - Ineficientes:
a) No - Responsivas: Baixa produtividade em
condio de estresse ou no.
b) Responsivas: Em condio de estresse, aproduo abaixo da mdia e, de no
estresse, ela acima da mdia.
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Eficincia = Produo (Alto de Nvel de gua)
Mdia (Meio C / Fator
Estressante).
Resposta gua = Produo em Ambiente com Alta
Disponibilidade de gua -
Produo em Ambiente com
Baixa Disponibilidade de gua
/ Nvel Alto de gua - Nvel
Baixo de gua.
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- UESB -
MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL
[- RESISTNCIA A FATORES ESTRESSANTES ABITICO -]
CALOR
[Os geneticistas vegetais tm alcanadoconsidervel progresso ao melhorarem as espcies
cultivadas para crescerem, desenvolverem e
produzirem sob condies ambientais estressantes,
como altas temperaturas (Calor). Assim, ganhos
foram rapidamente conseguidos para umas e,
lentamente, para outras.]
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MELHORAMENTO GENTICO VEGETAL PARA RESISTNCIA
ALTAS TEMPERATURAS:
O estresse ambiental um dos principais
responsveis pela reduo da produtividade das
culturas agrcolas. Este pode ser de natureza
abitica ou bitica.
Os fatores estressantes abiticos so: seca,
calor, alagamento/encharcamento, frio, salinidade,
desequilbrio nutricional por excassez ou excesso
de nutrientes, metais pesados, etc e, os biticos,
so: fitopatgenos, pragas e ervas daninhas.A sobrevivncia das plantas sob condies
ambientais estressantes, bem como seu crescimento
e desenvolvimento dependem de mecanismos
adaptativos que as permitem evitar ou tolerar os
efeitos adversos.Em programas de melhoramento vegetal
procura - se, via seleo, discriminar gentipos
resistentes dos susceptveis e, por hibridao,
criar novos gentipos desejveis, ao cruzar
parentais com traos superiores complementares.Atualmente, considervel progresso tem sido
feito para melhorar plantas para crescerem,
desenvolverem e produzirem sob condies de altas
-
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temperaturas. Ganhos tm sido rapidamente
conseguidos para umas espcies e, lentamente para
outras. A tolerncia a altas temperaturas permite
que seja feito o cultivo de variedades adaptadas a
um clima menos quente em outro com mais calor,
possibilitando a expanso agrcola pela busca de
novos mercados ou a produtividade sob drsticas
mudanas ambientais.
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Calor (Altas Temperaturas): (HIGH TEMPERATURES)
IMPORTNCIA DO MELHORAMENTO GENTICO PARA
RESISTNCIA AO CALOR (HEAT STRESS FACTOR):
Na extensa rea geogrfica utilizada para o
cultivo, temperaturas no favorveis ao
crescimento das plantas podem ocorrer em um ou
outro dos estdios de desenvolvimento vegetal. H
uma faixa de temperatura tima para a cultura e
que, dependendo do seu ciclo, temperaturas acima
ou abaixo deste limiar, podem prejudiciais. Altas
temperaturas so comuns em reas tropicais e
subtropicais ou nas regies de altitude no
elevada nos trpicos, limitando as reas de
produo e o perodo de cultivo. A temperatura
um fator de natureza abitica e imprevisvel e,
por isto, os efeitos negativos de sua ocorrncia
sobre as espcies agrcolas so de difcil
controle em nvel de manejo, o que torna a
tolerncia gentica das cultivares extremamenteimportante para estabilizar o rendimento de gros,
frutas, verduras e legumes nas reas sujeitas
ocorrncia de calor.
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espectro de condies do micro-ambiente. Na busca
de modelos de carter mais ou menos geral que
tentem explicar a resposta do sistema a tais
flutuaes, o pesquisador recorre a ensaios em
condies controladas, mais facilmente tratveis
do ponto de vista matemtico e, portanto,
interpretveis.O padro de distribuio da germinao de
sementes tanto em nvel espacial, quanto temporal,
tem um significado adaptativo, mostrando uma
compensao das condies desfavorveis do meio,
como por exemplo: temperatura, umidade,
luminosidade, etc. O atraso na germinao pode
aumentar a probabilidade das plntulas encontrarem
condies favorveis em ambiente mutvel. O
adianto pode permitir o escape ao ataque de
fitopatgenos e pragas, evitando assim doenas por
bactrias, vrus, fungos ou nematides e predaes
por insetos; o que bastante interessante ao
melhorista vegetal.A suspenso ou a reativao do crescimento, em
sincronia com as estaes climticas sugere que
existem sinais do meio que podem ser interpretados
e usados para controlar o metabolismo, tanto no
crescimento, quanto no desenvolvimento vegetal.
Portanto, h uma tendncia de que em ambientes
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homogneos, as sementes germinem de forma uniforme
e, nos heterogneos, de modo desuniforme.Alm da quantidade de sementes que germina ao
longo do tempo, h uma preocupao em expressar
quando a germinao comea, quando termina, quanto
tempo isto dura e quando alcana seu mximo valor
ou seu valor mdio, se uniforme ou sincronizada.
Estas informaes podem ser obtidas por meio de
frmulas que so traduzidas em ndices que
expressam a capacidade do vegetal de germinar,
crescer e se desenvolver em plantas sadias e
vigorosas.
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Velocidade de Germinao das Sementes:
(GERMINATION VELOCITY INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio. Ele empregado
em trabalhos de pesquisa em laboratrio.
IVG = / (MAGUIRE, 1962)= (N1G1+N2G2+N3G3+ +NnGn) / (G1+G2+G3+...+Gn)]
IVG = ndice de Velocidade de Germinao
(sementes x dias-1), Gi = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao. Ni = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.IVG VG; IVG VG
Se as velocidades de germinao so iguais
pode-se pesquisar:Velocidade de Emergncia.
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Velocidade de Emergncia:(EMERGENCE VELOCITY INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio. Ele utilizado
em trabalhos de pesquisa em casa de vegetao.
IVE = / (MAGUIRE, 1962)= (N1E1+N2E2+N3E3+ +NnEn) / (E1+E2+E3+...+En)]
IVE = ndice de Velocidade de Emergncia
(plntulas x dias-1),
Ei = Nmero de plntulas normais emergidas no
dia de observao.
Ni = Nmero de dias contados da semeadura ao diade observao.
IVE VG; IVE VG
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Correlaes
Se IVG for e o T for , IVE ser,
independente se TG for ou .Se IVG for e o T for , IVE ser ,
independente se TG for ou .Se TG =s, IVG =s e T =s, tem que: IVE ser ,
se CUG for .Se TG =s, IVG =s e T =s, tem que: IVE ser ,
se CUG for .
Nota: A percentagem de plntulas normais obtidasnos testes de germinao representa o
mximo que a amostra pode oferecer, uma
vez que o teste conduzido em condies
timas, artificiais e padronizadas para
cada espcie avaliada.
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Tempo de Germinao:(AVERAGE GERMINATION TIME)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio.
T = / (EDMOND & DRAPALA, 1958)
= (N1T1+N2T2+N3T3+ +NnTn) / (T1+T2+T3+...+Tn)]
T = Tempo de Germinao (dias),
Ti = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.
Ni = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao.
TG 5 dias Sementes de Germinao Rpida, 5 TG 10 Sementes de Germinao
Intermediria, TG 10 dias - Sementes de Germinao Lentas.
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Se os tempos de germinao so iguais
pode-se pesquisar: COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE DE
GERMINAO.
Coeficiente de Uniformidade de Germinao:(COEFFICIENT OF THE UNIFORMITY OF GERMINATION)
CUG = / 2 Ni (HEYDECKER, 1973)
CUG = Coeficiente de Uniformidade de Germinao
(sementes x dia-2),
Ni = Nmero de sementes germinadas no dia de
observao.
D = Tempo de germinao (dias).
Di = Nmero de dias contados da semeadura ao dia
de observao.
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a) - Germinabilidade concentrada no Tempo: CUG
Uniformidade de Germinao das Sementes.
b) - Germinabilidade espalhada no Tempo: CUG
Uniformidade de Germinao das Sementes.
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Freqncia de Germinao:
(RELATIVE FREQUENCY OF GERMINATION)
Fi = Ni / (LABOURIAU & VALADARES, 1976)
Fi = Freqncia de germinao (%),
Ni = Nmero de sementes germinadas em cada dia
de observao.
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ndice de Sincronizao:(SYNCHRONIZATION INDEX)
Este ndice um bom parmetro para avaliar-se
a rapidez de ocupao de uma espcie em um
determinado nicho ou territrio.
E = .log2fi (LABOURIAU & PACHECO, 1978)
E = ndice de Sincronizao (bits), Fi = Freqncia de germinao.
Obs.:
E Sincronizao (bits),
E Sincronizao (bits).
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Energia para Germinao:
EG = NPE / NSCG
EG = Energia para germinao,
NPE = Nmero de plntulas emergentes,
NSCG = Nmero de sementes colocadas para
germinao.
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Umidade das Sementes:
Grau de Umidade em BASE SECA:
Ubs(%) = [(MU / MS)] x 100Ubs = [(MU MS / MS)] MU = Massa mida, MS = Massa Seca. Grau de Umidade em BASE MIDA:
Ubu(%) = [MU / (MT*)] x 100*Obs.: MT = MS + MUUbu = [MU - MS] / MU MT = Massa Total, MU = Massa mida, MS = Massa Seca.
PP (%) = [100 (GUI GU
F) /100 GU
F]
PP = Perda de Peso,GUI = Grau de Umidade Inicial,GUF = Grau de Umidade Final.
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Nota.: Relao = UbsUbu;UbsUbu
Converso
a)- De base MIDApara SECA:
Ubs(%) = [Ubu / (100 Ubu)] x 100
b)- De base SECApara MIDA:
Ubu(%) = [Ubs / (100 + Ubs)] x 100
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CARACTERSTICAS RELACIONADAS AO DESEMPENHO DE
PLANTAS ADULTAS NO CAMPO*:
* Tambm em Casa de Vegetao.
ndices Gerais
ndice de Resistncia ao Fator Estressante:( - STRESS RESISTANCE INDEX - )
RFE = PSFE PCFE]
RFE = Resistncia ao Fator Estressante,
PSFE = Produo do Gentipo Especfico em
Condies No Estressantes,