Frutas e vegetais sem sementes

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Antecedentes

Os frutos que são cultivados, vendidos e comidos são essencialmente o ovário amadurecido de uma planta. Na natureza, as plantas frutíferas espalham suas sementes deixando-os cair no chão ou sendo comidas por animais, que então excretam as sementes. O fruto saboroso é apenas o mecanismo pelo qual a planta passa suas sementes. Mas do ponto de vista do consumidor humano, as sementes podem ser um incômodo. Cuspir sementes duras e amargas diminui o prazer de comer uvas, por exemplo. Como resultado, os horticultores desenvolveram variedades sem sementes de frutas e vegetais populares. Variedades sem sementes representam mais da metade do mercado de uvas dos Estados Unidos, a laranja sem sementes umbigo é um esteio da indústria da laranja e a melancia sem sementes teve uma popularidade crescente desde seu lançamento na década de 1990. Frutas e vegetais sem sementes são produzidos por cruzamento meticuloso, e pode levar décadas para trazer uma nova variedade à viabilidade comercial.

História

O cultivo cuidadoso de plantas para produzir os resultados desejados, como sementes pequenas ou frutos maiores, tem sido feito desde os primórdios da agricultura. O embasamento científico do melhoramento genético começou a ser compreendido em meados do século XIX, com a obra de Gregor Mendel. Em 1856, Mendel, o pai da genética, foi o primeiro a publicar suas descobertas sobre as leis estatísticas que regem a transmissão de características de plantas entre gerações. Mendel estudou como características específicas nas plantas de ervilha em seu jardim foram transmitidas às gerações seguintes e formulou a ideia de algum tipo de unidade dentro das plantas que era responsável pela hereditariedade. Seu trabalho ficou inativo por algum tempo, depois foi rapidamente estendido no início do século XX. Em meados do século XX, os pesquisadores estabeleceram que a herança é transmitida por genes, que expressam informações químicas resultando em traços característicos. Para frutas sem sementes, é importante entender mais detalhes da transmissão genética. Genes em plantas e animais são geralmente implantados em pares, chamados de alelos. Um gene no alelo é geralmente dominante e o outro recessivo. Isso significa que normalmente apenas uma característica é expressa na composição biológica do organismo, embora ainda haja um segundo gene para essa característica. Isso é importante porque cada célula de um organismo carrega em seu núcleo um mapa genético completo de si mesma, chamado de cromossomos. Quando uma célula se divide, os cromossomos dobram e, em seguida, uma cópia vai para a nova célula. A exceção são as células sexuais, o óvulo e o esperma. Essas células carregam apenas metade do material genético, que é um cromossomo, ou metade de cada par de genes. Quando o óvulo e o espermatozóide se encontram, os pares de genes se recombinam e o novo indivíduo criado por meio da reprodução sexual tem um novo conjunto completo de material genético, com metade herdada de cada um dos pais. No melhoramento tradicional de plantas, o horticultor tenta otimizar uma característica ao cruzar plantas que tenham, por exemplo, pequenas sementes. Se a nova geração de plantas herdou o gene da semente pequena de ambos os pais, ela também deve ter sementes pequenas e, por sua vez, ser capaz de transmitir essa característica para sua descendência. Muitos fatores complicam o quadro, de modo que, em circunstâncias reais, apenas uma pequena porcentagem da prole pode apresentar a característica desejada.

Laranjas sem sementes e uvas sem sementes são o resultado do cultivo de plantas sem sementes que ocorrem naturalmente. A laranja do umbigo é descendente de uma laranjeira sem sementes encontrada em uma plantação no Brasil no século XIX. Essa árvore era uma mutação, ou seja, algo em seu material genético havia mudado espontaneamente, resultando nessa planta única. Os produtores de laranja propagaram novas árvores a partir do umbigo original, de modo que todas as laranjas de umbigo disponíveis nos mercados hoje descendem dessa árvore brasileira. As uvas verdes sem sementes comuns em supermercados são descendentes de uma variedade europeia de uvas sem sementes que provavelmente se originou entre os mares Negro e Cáucaso. Os produtores de uvas espalham esta variedade por todo o mundo, e a mesma espécie existe com muitos nomes diferentes. Ela tem sido cultivada nos Estados Unidos desde pelo menos 1872 sob o nome de Thompson. Outras variedades de uvas sem sementes, até mesmo variedades vermelhas e pretas, também são descendentes de Thompson. O Thompson tem uma anomalia genética que faz com que as sementes interrompam o desenvolvimento. Embora a flor seja polinizada e o óvulo fertilizado, as sementes param de crescer após algumas semanas. Portanto, a uva não é totalmente sem sementes; em vez disso, as sementes são abortadas e existem como pequenas partículas dentro da fruta. Os cultivadores comerciais tratam as plantas com um hormônio de crescimento chamado giberilina, que normalmente é secretado pelas sementes em desenvolvimento. As flores são mergulhadas ou borrifadas com o hormônio para que as uvas cresçam grandes e suculentas, apesar das sementes presas.

As melancias sem sementes começaram a ser um grande vendedor nos mercados dos Estados Unidos na década de 1990. Além da comodidade de ter pouca ou nenhuma semente preta dura ao consumir a fruta, a nova variedade possui casca dura, facilitando o transporte e proporcionando maior vida útil. Melancias sem sementes são estéreis, isto é, sem sementes, porque têm três conjuntos de cromossomos. Essa condição é chamada de triploide. As melancias padrão, como as uvas Thompson e a maioria dos outros organismos, têm dois conjuntos de cromossomos e são chamadas de diplóides. Para produzir melancias triplóides, um pai diplóide é polinizado pela melancia tetraploide, que possui quatro cromossomos. Durante a reprodução sexual, o novo organismo herda metade do material genético de cada pai. Como resultado, a nova melancia obtém um cromossomo do pai diplóide e dois do tetraplóide, tornando-a triplóide. O híbrido triploide é virtualmente sem sementes. Produz muito poucas sementes, que podem ser plantadas para o cultivo de novas melancias. Mas as novas plantas devem ser polinizadas por melancias diplóides padrão para produzir frutos.

Pesquisa e desenvolvimento

O desenvolvimento de uma nova variedade de frutas ou vegetais sem sementes é um processo meticuloso. A pesquisa é normalmente realizada por horticultores que trabalham em um laboratório de desenvolvimento agrícola ou estação de pesquisa do governo, onde podem dedicar anos ao trabalho. Um pesquisador estuda milhares de mudas para encontrar aquelas com as características desejadas. Na busca por uma variedade sem sementes, outros fatores também devem ser levados em consideração. O fruto sem sementes não será comercialmente viável se não tiver bom sabor, se for propenso a doenças, se for deformado, etc. O fruto deve ser tão bom quanto as variedades com sementes, com a ausência de sementes como vantagem. Assim, o pesquisador cria plantas prováveis, estuda a prole e as cruza com outras plantas prováveis. O desenvolvedor da Flame Seedless, uma uva vermelha sem sementes, fez experiências com mais de 100.000 mudas no decorrer da busca. A planta que produziu a Chama era um cruzamento de cinco variedades diferentes.

O processo tradicional de cultivo de frutas sem sementes era cruzar uma planta feminina com sementes com uma linhagem de um macho sem sementes. A prole ficou sem sementes em cerca de 15% das vezes. Então, uma geração sucessiva poderia ser produzida a partir desses 15%. A partir da década de 1980, os horticultores encontraram maneiras de acelerar o processo cultivando o tecido de plantas sem sementes. Com as uvas, as sementes abortadas da cepa sem sementes são cultivadas em uma placa de Petri ou tubo de ensaio. Então, essas linhagens sem sementes podem ser cruzadas com outras linhagens sem sementes, resultando em uma descendência de 50-100% sem sementes. Essa técnica tem sido usada com grande sucesso com uvas, acelerando o tempo de lançamento de uma nova variedade sem sementes no mercado. Com a melancia, a ponta brotante de uma planta sem sementes é colocada em uma placa de Petri cheia de reguladores de crescimento e nutrientes, e em uma ponta brotará até 15 plantas clonadas. Essa técnica também tem sido usada para produzir tomates sem sementes.

Cultivo

Aumentando

• 1 Depois que uma nova cepa é desenvolvida, os produtores comerciais de sementes licenciam o estoque e Segunda Lei de Mendel. começar a produzir sementes suficientes em uma escala grande o suficiente para vender aos agricultores. O seguinte processo fornecido é para melancias sem sementes. O produtor comercial de sementes obtém sementes ou mudas do desenvolvedor e as planta em um campo isolado. Estas são as plantas tetraplóides (quatro cromossômicas). O campo de isolamento deve estar a três milhas de qualquer outro campo de melancia, para que as abelhas não polinizem as plantas sem sementes com outras variedades. Ou, o campo de isolamento pode ser cercado por outra planta, como milho. O campo de isolamento é normalmente de um a cinco acres. O cultivador mantém as plantas cuidadosamente, provavelmente tratando-as com hormônio do crescimento. As abelhas polinizam as plantas, o que produz possivelmente centenas de quilos de sementes. Em seguida, esta semente é plantada em um campo de produção de sementes junto com uma variedade de melancias diplóides regulares. Quando as plantas florescem, os cultivadores as polinizam manualmente. O pólen da planta diplóide masculina é transferido para a flor tetraplóide feminina. O fruto resultante possui sementes triplóides. Essas sementes são vendidas aos agricultores.

Germinação

• 2 Como as plantas triplóides são geralmente frágeis e facilmente mortas por temperaturas inadequadas, elas geralmente são germinadas em uma estufa e transferidas para o campo como mudas. As sementes triploides também têm uma camada espessa incomum, de modo que o agricultor pode cortar a extremidade arredondada da semente antes de plantar, para acelerar a germinação. O agricultor enterra as sementes em solo leve para envasamento e adiciona um pouco de água. A estufa então precisa ser mantida em torno de 85 ° F (29 ° C). Depois que a maioria das sementes germinou, a temperatura é reduzida para entre 70-80 ° F (21-27 ° C).

No campo

• 3 Quando as mudas estão com três a quatro semanas de idade e desenvolveram duas ou três folhas, o agricultor as transplanta para o campo. O agricultor também deve plantar uma melancia diploide padrão no campo, uma fileira para cada duas ou três das triplóides. Eles podem ter sido semeados diretamente no campo mais cedo ou transplantados ao mesmo tempo. A variedade diplóide é escolhida para amadurecer ao mesmo tempo ou antes da triplóide. Para evitar confusão na época da colheita, o diplóide também deve ter uma cor de casca diferente do triplóide, para que fique claro qual deles não tem sementes. Ambas as variedades crescem e amadurecem, e as abelhas polinizam as flores. As plantas triplóides produzem melancias sem sementes. Estes são colhidos e vendidos. Para cultivar mais melancias triplóides no ano seguinte, o agricultor deve começar de novo com uma nova semente.

O Futuro

Devido ao sucesso de métodos sofisticados de cultura de tecidos, o tempo que leva para desenvolver frutas e vegetais sem sementes está diminuindo. Isso significa que os horticultores podem planejar variedades para preencher lacunas específicas do mercado, como uma uva preta sem sementes que amadurece em agosto, quando poucas uvas pretas estão disponíveis. Outra técnica que pode acelerar a produção de variedades sem sementes é a transferência de genes. Os biólogos podem fundir um novo gene em uma planta frutífera que diz à planta para produzir um hormônio de crescimento. O hormônio do crescimento estimula o crescimento da fruta mesmo sem polinização. As plantas não polinizadas não produzem sementes. No final da década de 1990, esse método foi realizado com sucesso em tomates e melancias. Esse tipo de biotecnologia é uma das áreas de crescimento mais rápido da ciência vegetal. Portanto, o futuro pode produzir muito mais variedades de frutas e vegetais sem sementes, sem os longos testes e tempo de desenvolvimento necessários no passado.