Os genes desempenham um papel muito importante na formação de gerações futuras em organismos vivos. O pensamento básico sobre os seres vivos serem criaturas padronizadas é baseado em suas origens. Por exemplo, se a prole de um jogador de críquete joga bem, supõe-se que tenha vindo do gene de críquete dos pais. Da mesma forma com as plantas, a origem genética fala muito sobre a planta e os futuros descendentes também.
Cada planta apresenta suas próprias características e há prós e contras nesse sentido. Talvez a planta de rosas em sua casa devesse estar dando mais flores do que normalmente dá. Talvez a cabaça deveria ter sido maior no rendimento do que você colheu. Agora, e se isso pudesse se tornar realidade usando material genético dentro da planta e controlando o gene para ser o dominantemente expressivo? Isso despertou os cérebros dos cientistas. E foi assim que o conceito básico de modificação genética em plantas e, eventualmente, Fenotipagem foi introduzido.
O que é fenotipagem?
Fenótipo é derivado das palavras gregas ‘phainen’ (mostrar) e ‘tupos’ (tipo) e refere-se à coleção de características mensuráveis de um indivíduo resultantes da interação do genótipo com o meio ambiente; assim, os fenótipos representam a natureza e a criação do organismo.
A fenotipagem vegetal oferece dados sobre as propriedades anatômicas, históricas, fisiológicas e bioquímicas da planta. A fenotipagem da planta é um fator importante na intensidade da seleção, na precisão da seleção e na detecção de novas variações genéticas. Dentro de um sistema de melhoramento de plantas, o benefício genético (a quantidade de aumento na produção ao longo do tempo) pode ser acelerado de várias maneiras, inclusive aumentando o tamanho do programa de melhoramento para permitir maior intensidade de seleção.
As tecnologias de fenotipagem de campo de alto rendimento (HTFP) expandiram muito a capacidade de rastreamento e quantificação em várias escalas de experimentos de campo e viveiros de reprodução na última década. A vantagem dessas tecnologias HTFP não é apenas substituir de forma rápida e econômica pontuações complicadas e subjetivas, mas também desbloquear a capacidade de novos fenótipos latentes que refletem a função biológica subjacente.
O melhoramento de plantas torna-se ineficiente com fenotipagem incorreta e, às vezes, inútil porque qualquer triagem de genótipos será tão eficiente quanto seu protocolo permitir, e qualquer viés – conforme sua magnitude, os ganhos genéticos podem ser substancialmente afetados. É importante entender que a seleção mais eficaz é a frequência de alelos favoráveis na população alvo ser baixa nos primeiros ciclos de reprodução.
Quaisquer protocolos imprecisos para fenotipagem, particularmente em populações reprodutoras pequenas ou finitas, reduzirão a eficiência devido à frequência muito baixa de alelos favoráveis e ganhos genéticos.
Assim, existem diferentes tipos de técnicas de fenotipagem que são implementadas com base nas terras agrícolas e na agenda de aplicação.
Fenotipagem de campo de alto rendimento (HTFP)
A fenotipagem de campo de alto rendimento usa uma ampla gama de sensores e processos de análise para quantificar a eficiência, fotossíntese, produção, projeto, crescimento ou produtividade de biomassa de plantas individuais ou povoamentos de plantas. Originalmente, alguns desses sensores e procedimentos foram desenvolvidos em sensoriamento remoto, alguns em agricultura de precisão, enquanto outros são procedimentos de imagem baseados em laboratório. Cor da planta, reflexão espectral, fluorescência da clorofila, temperatura e outras características são quantificadas, das quais podem ser extraídas características como biomassa, arquitetura, número de espigas, capacidade fotossintética, abertura estomática ou resistência ao estresse.
A fenotipagem automatizada de plantas baseada em imagens com alto rendimento refere-se à detecção e quantificação não destrutiva das características da planta, analisando imagens coletadas em intervalos regulares e com precisão. Embora a pesquisa fenômica tenha atraído atenção considerável na última década, a extração de fenótipos numéricos significativos e confiáveis de imagens de plantas, particularmente levando em consideração seus componentes individuais, por exemplo. folhas, caule, frutos e flores continuam sendo um gargalo crítico para a tradução dos avanços na tecnologia de fenotipagem em insights genéticos devido a vários desafios, incluindo variações de iluminação.
Fenotipagem Proximal
A fenotipagem de plantas com veículos e sensores terrestres é conhecida como fenotipagem proximal. A fenotipagem proximal é uma ciência emergente que associa genômica com agronomia e ecofisiologia vegetal, combinando sensores e tecnologia automatizada. Durante o crescimento e desenvolvimento da planta, o corpo funcional da planta (FENÓTIPO) é desenvolvido através da complexa interação entre a história genética (GENÓTIPO) e o ambiente físico no qual as plantas se desenvolvem (AMBIENTE). Essas interações determinam a eficiência e produtividade das plantas medidas como biomassa cumulativa e a eficiência do rendimento comercial e uso de recursos. A fim de estabelecer estratégias para uma planta sustentável, todo o espectro da ciência vegetal, desde a escala molecular até a escala de campo, precisa ser incorporado.
Fenotipagem na Agricultura de Precisão
Existem requisitos um pouco diferentes para a fenotipagem de plantas para agricultura de precisão em comparação com a fenotipagem proximal. Algumas aplicações de fenotipagem necessitam de diferentes abordagens e soluções para o melhoramento de plantas e, portanto, este tipo de fenotipagem baseia-se na otimização de rendimentos estáveis e na garantia da qualidade das culturas. Este tipo de fenotipagem pode ser usado na detecção precoce de patógenos emergentes em plantas para trazer ação oportuna. A aplicação da fenotipagem é diversificada com base em culturas específicas e variantes das culturas.
Nosso pensamento:
As atuais abordagens de fenotipagem de campo de alto rendimento têm resultados promissores que podem ser usados como uma estrutura para crescimento e aprimoramento na agricultura moderna. Aplicações de fenotipagem confiáveis, de tempo e custo-benefício podem mudar a expectativa de resultados para os agricultores se implementadas da maneira correta. Agronegócios e AgTechs devem entender como aproveitar a fenotipagem e melhorar o rendimento por meio de métodos sustentáveis. A fenotipagem pode fazer maravilhas quando as características significativas das culturas são identificadas e a nova qualidade dessas características é replicada geneticamente. No entanto, esta é uma visão para um futuro distante; nada que não possa ser realizado. Além disso, os dados fenotípicos produzidos devem ser adquiridos e processados em
uma forma quantitativa, estável e de processamento rápido, em um formato que os usuários finais poderão interpretá-lo explicitamente. A implementação da fenotipagem em condições controladas provará ser benéfica tanto para os produtores como para os consumidores, tornando-se uma situação vantajosa para todos.
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