BIOFÁBRICAS PARA PRODUÇÃO DE MU

Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
BIOFÁBRICAS PARA PRODUÇÃO DE MUDAS POR MICROPROPAGAÇÃO: ESTRATÉGIA
PARA O AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DE CANA-DE-AÇÚCAR NO RIO DE JANEIRO
Marco Antonio Lopes Cruz1
Adilson Donizetti Correa da Silva2
Carlos Frederico de Menezes Veiga3
Vanildo Silveira4
Resumo
Historicamente
istoricamente importante, a Região Norte Fluminense responde por mais de 90% da
produção de cana-de-açúcar (Saccharum
Saccharum spp L.) do Estado do Rio de Janeiro, sendo o município
de Campos dos Goytacazes
responsável por mais de 50% dessa produção. Todavia,
Toda
a baixa
produtividade (55,6 t/ha) é um fator limitante para o crescimento do setor, tal condição poderia ser
revertida com a inserção de biotecnologias pertinentes que possam aumentar a oferta e qualidade
genética de mudas clonais para as agroindústrias. Um levantamento
levantamento feito junto aos produtores
mostrou que a produção de mudas é uma forte preocupação
preocupação entre eles. Estudos mostram que mudas
micropropagadas podem aumentar a produtividade e a longevidade dos canaviais em até 30%, uma
vez que possibilita melhor padrão fitossanitário, controle das condições ambientais do processo,
produção o ano todo e otimização
mização da área utilizada quando comparada com o método convencional.
Entretanto, a pouca oferta deste material na região limita sua aplicação, mostrando a necessidade de
ampliação deste sistema de produção de mudas. A produção em larga escala é feita em instalações
i
denominadas biofábricas, as mudas micropropagadas de cana-de-açúcar
cana
açúcar produzidas neste sistema
podem aumentar a competitividade do produtor, iniciando uma recuperação do setor canavieiro na
Região. Isto implicaria em aumento na renda do produtor rural,
rural, principalmente nas pequenas e
médias propriedades. Além disso, a aplicação dessa biotecnologia permitiria obter o aumento na
produção, pelo oferecimento em larga escala de uma gama de variedades adaptadas e pela alta
qualidade genética e fisiológicas das mudas oferecidas, sem a necessidade de avançar sobre áreas de
preservação ambiental.
de-açúcar,
açúcar, biotecnologia, micropropagação e Norte Fluminense
Palavras-chave: mudas, cana-de
__________________________________________________________________
1
Dourtor em Biociências e Biotecnologia, Gerente de Bioprodução FENORTE/TECNORTE – Campos dos Goytacazes, RJ [email protected]
2
Especialista Cultura de Tecidos e Biotecnologia, Gerente de Produção CanaVialis S.A. – São Paulo
3
Dourtor em Produção Vegetal, Pesquisador UFRRJ – Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - Campus Dr. Leonel Miranda - Campos dos
Goytacazes – RJ
Doutor em Biotecnologia, Pesquisador UENF – Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - Campos dos Goytacazes – RJ
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
BIOFACTORIES FOR PRODUCING
DUCING MICROPROPAGATED
MICROPROPAGATED SEEDLLING: STRATEGY
STRATE
TO
INCREASE SUGARCANE PRODUCTIVITY
P
IN THE RIO
IO DE JANEIRO
Abstract
North Fluminense region produces over 90% of the of sugarcane (Saccharum spp L.)
cropped in the Rio de Janeiro State, with Campos dos Goytacazes town being responsible for over
50% of these production. However the low productivity (55.6 t/ha) is a limiting factor for the
growth of the sugarcane sector. Biotechnology tools could be a new insight to raise the plant
material offer for the agroindustries. Recent studies with the farmers showed that the seedling
production its a major limitation to improve sugarcane commodity. Advances in micropropagated
seedlings production
tion can raise the productivity and longevity of sugarcane fields by 30%, since its
enable better disease control standardization, control of environmental conditions, production all the
year round and the use of a smaller area when compared with the conventional
conventional method. However,
the limited production of micropropagated seedlings, showing the need for increase this seedling
system production. The somatic seedling production in large scale are performed in biofactories, the
sugarcane seedling produced by this
this system can help the farmers to increase their competitivity, and
recover the activity in the Region.
egion. The increase in productivity could implicate in raising the farmer
income, specially the small and medium properties. The use of this biotechnology can increase
productivity without using environmental preserved areas.
Key words: seedling, sugarcane, biotechnology, micropropagation and North Fluminense
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
1 – INTRODUÇÃO
O Brasil possui uma posição de destaque mundial no setor canavieiro sendo o maior
produtor e exportador de açúcar e álcool biocombustível veicular, oriundo de cana. No prognóstico
para a safra de 2008, é estimada uma a área cultivada com cana-de-açúcar
cana
açúcar (Saccharum spp L.)
superior a 6,6 milhões de hectares, com previsão de colheita acima de 528 milhões de toneladas,
representando um aumento de 7,4% em relação à safra anterior (IBGE, 2008). O Estado do Rio de
Janeiro possui forte vocação agrícola com significativa produção de diferentes lavouras temporárias
(Tabela 01). Mesmo a área de lavouras temporárias correspondendo a 17,7% da área total utilizada
pelo agronegócio, mais de 50% dos estabelecimentos ligados ao agronegócio do Estado são
estabelecimentos com lavouras temporárias
temporárias (IBGE, 2008). Essa produção possui uma grande
importância social, não só por questões de segurança alimentar, permitindo a regulação do
abastecimento interno, como diminuindo a dependência externa de produtos agrícolas. Também
pela geração de empregoss (diretos e indiretos) e renda, já que uma parcela significativa da
população do Estado depende da agricultura para a sua subsistência (IBGE, 2008). Analisando o
valor da produção das principais lavouras temporárias, percebemos que este segmento do
agronegócio
gócio do Estado está prioritariamente voltado para a produção de alimentos (Tabela 01).
Destacamos a produção de cana--de-açúcar
açúcar que é responsável por 42,6% do valor total da produção
das lavouras temporárias do Estado no ano de 2006.
Tabela 1- Área colhida
da e valor da produção (x1000 R$), dos principais produtos das
lavouras temporárias do Estado do Rio de Janeiro no ano de 2006 (IBGE 2008).
Lavouras temporárias
Abacaxi
Arroz
Batata-doce
Batata-inglesa
Cana-de-açúcar
Feijão
Mandioca
Melancia
Melão
Milho
Tomate
Total
Área colhida (ha)
3.133
2.684
1.107
80
151.816
6.390
10.167
214
25
10.891
2.829
Valor (x1 000 R$)
46.662
3.853
6.385
371
191.264
7.926
48.483
428
247
9.462
133.502
448.583
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
A distribuição dos estabelecimentos envolvidos com a produção de lavouras temporárias
(cana-de-açúcar,
açúcar, tomate, mandioca e abacaxi) no ano de 2006, apresenta significativo valor
comercial para o Estado, onde a região Norte Fluminense é responsável por mais de 90% de duas
delas (cana-de-açúcar
açúcar e abacaxi), que juntas somaram um valor de produção de cerca de 238
milhões de reais. Este valor corresponde a mais de 50% de todo o valor de produção de todas as
demais lavouras produzidas no Estado em 2006 (IBGE 2008),
2008), que atingiu 448,5 milhões de reais
(Tabela 1). Historicamente, o setor canavieiro merece destaque na economia agrícola do Estado do
Rio de Janeiro, tradicionalmente representado pela Região Norte Fluminense, onde o município de
Campos dos Goytacazes é o maior produtor (Tabela 2).
1.1 - A agroindústria açucareira da Região Norte do Rio de Janeiro.
A agroindústria açucareira é um segmento importante para o agronegócio do Estado do Rio
de Janeiro, responsável pela geração de empregos e renda. Um exemplo disso é o número de
fornecedores de cana-de-açúcar,
açúcar, que somam mais de 10.000. Esse número é composto
principalmente de pequenos e médios produtores (Veiga et al., 2006). Embora possua um grande
número de pequenos fornecedores, a produção de cana de açúcar é bastante concentrada. Quando
analisamos a produção total de cana-de-açúcar
cana
açúcar do Estado, constatamos que a região Norte
Fluminense é responsável por mais de 90% da produção do Estado e o município de Campos
responde por mais de 50% desta produção (Tabela 2).
2)
Tabela 2 – Produção de cana-de--açúcar
açúcar no Estado do Rio de Janeiro, nas suas mesorregiões e nos
principais municípios produtores da região Norte Fluminense no ano de 2006 (IBGE, 2008).
Percentagem
Estado do Rio de Janeiro, suas
mesorregiões e municípios da
Região Norte Fluminense
Rio de Janeiro (Total)
Noroeste Fluminense
Centro Fluminense
Baixadas
Sul Fluminense
Metropolitana
Norte Fluminense (Total)
Campos dos Goytacazes
Cardoso Moreira
Produção
(t)
6.835.315
209.220
111.846
154.627
66.616
49.876
6.243.130
3.815.145
176.670
Em relação ao
Estado do Rio de
Janeiro
100 %
3,06
1,63
2,26
0,97
0,74
91,34%
Em relação à região
Norte Fluminense
100 %
61,11
2,83
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São Fidélis
São Francisco de Itabapoana
São João da Barra
Carapebus
Macaé
Quissamã
82.845
1.014.435
175.545
252.000
26.000
700.000
1,33
16,24
2,82
4,03
0,41
11,21
Estudos realizados na região mostram que uma tentativa para reversão do atual quadro
passaria por aprimoramento tecnológico, buscando igualar o Norte Fluminense às principais regiões
produtoras de cana-de-açúcar
açúcar da Federação (Azevedo, 2002; Veiga et al., 2006).
2006). Essa retomada do
crescimento deverá ter como um dos pontos principais uma melhor inserção de novas tecnologias
que proporcione um substancial crescimento da produtividade na região, o que provocará um forte
impacto na produção de cana-de--açúcar do Estado. Um dos principais limitantes para o crescimento
substancial do setor canavieiro no Estado do Rio de Janeiro está na baixa produtividade média (55,6
t/ha) quando comparada com importantes Estados produtores (CONAB, 2008) (Tabela 3).
Tabela 3 – Produtividade
utividade física da cana-de-açúcar
cana
açúcar de acordo com a idade do corte (CONAB, 2008)
Estados
e
Regiões
Cana
de
1º
corte
São Paulo
Paraná
Minas Gerais
Mato G. do Sul
Goiás
Mato Grosso
Rio de Janeiro
Espirito Santo
Centro Sul
Alagoas
Pernambuco
Paraíba
Rio G. do Norte
Bahia
Maranhão
101,1
98,6
106,6
104,2
101,0
90,7
72,2
80,2
105,1
84,0
81,9
76,3
69,0
99,9
82,9
Produtividade (t/ha) de todos os cortes
Cana
Cana
Cana
Cana
Cana
de
de
de
de
de
3º
5º
2º corte
4º corte
6º corte
corte
corte
95,4
92,7
88,5
91,4
88,7
82,3
56,9
70,0
92,8
76,3
69,7
62,2
62,1
87,1
75,0
83,2
82,9
78,3
81,5
77,6
66,5
53,9
63,1
81,6
68,5
64,3
54,7
56,7
72,8
61,2
74,4
76,0
71,4
72,7
72,9
61,8
46,1
55,8
73,2
62,2
56,9
51,3
50,0
63,8
58,3
69,9
70,5
66,9
59,9
65,7
53,9
49,7
52,0
67,9
60,2
53,8
47,0
47,1
58,9
58,3
70,7
73,9
63,7
59,8
65,8
54,4
47,6
49,5
68,4
58,4
48,5
43,4
44,8
57,6
54,4
Produtivida
de
média geral
(t/ha)
86,2
85,1
83,2
84,3
81,4
71,1
55,6
63,1
84,3
68,7
64,1
58,6
57,1
76,0
68,5
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
Piauí
Sergipe
Ceará
Amazonas
Tocantins
Norte-Nordeste
Brasil
86,1
80,8
86,5
70,0
82,3
101,7
60,0
67,2
75,4
68,0
71,5
89,6
55,0
55,6
66,8
65,0
64,1
78,8
50,0
47,8
58,0
65,0
58,1
71,0
49,0
42,3
53,9
60,0
55,4
65,9
45,0
25,5
42,5
74,0
60,0
53,9
65,9
61,6
60,8
69,6
74,0
67,6
65,8
81,4
Este tem sido apontado como um dos principais motivos para a perda de espaço do setor no
cenário nacional, que apesar de toda essa importância estratégica (social e econômica) da cultura da
cana-de-açúcar, observa-se
se na região, uma redução drástica no número
número de unidades de indústrias
sucroalcooleiras. Passando de 24 unidades em 1970 para 15 unidades em funcionamento no ano de
2005 (Veiga et al., 2006). Mesmo assim, os parques industriais do setor sucroalcooleiro em
funcionamento trabalham abaixo de sua capacidade
capacidade máxima de produção. Se por um lado ocorre
uma ociosidade do setor, por outro esta situação permitiria uma rápida retomada do aumento da
produção dependendo da oferta de matéria-prima
matéria
e mercado consumidor.
Atualmente, o uso de técnicas consideradas rotineiras e básicas como calagem, adubação e
controle biológico são muito pouco usadas entre os pequenos produtores de cana-de-açúcar,
cana
que
constituem a maioria dos produtores da região. Em um levantamento sobre a as necessidades de
capacitação de mão-de-obra
obra para o setor em diferentes aspectos da produção de cana-de-açúcar
cana
tais
como, produção de mudas, adubação, tratos culturais, uso de herbicidas, colheita e administração de
agronegócio. Verificou-se
se que a produção de mudas é uma das principais preocupações
preocupaç
dos
produtores (Veiga et al., 2006)..
A qualidade das mudas pode influenciar na percentagem de sobrevivência, na velocidade de
crescimento e na produção final. Além disso, por terem maior potencial de crescimento exercem um
melhor controle da vegetaçãoo invasora, reduzindo os custos com tratos culturais. A utilização de
mudas sadias de cana-de-açúcar
açúcar pode aumentar a produtividade da cultura de 10 a 30% e a
longevidade dos canaviais em 30% (Lee et al., 2007).
Instituições de pesquisa da região vêm colaborando
colaborando para a inserção de variedades mais
produtivas de cana-de-açúcar.
açúcar. Entretanto, existem dificuldades de oferta deste material no que diz
respeito à quantidade e preços. Praticamente, apenas grandes produtores utilizam variedades
melhoradas geneticamentee e com padrão fitossanitário adequado (Veiga et al., 2006). Um exemplo
dessa situação é a variedade RB72454 que possui ampla distribuição (Tabela 4). Essa variedade
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possui potencial de alto rendimento por hectare, contudo, na região ela apresenta fraco desempenho
de
e um dos motivos apontados é a utilização de material de propagação de baixa qualidade
fitossanitária (Machado et al., 2007).
Tabela 4- Principais variedades cultivadas, em percentual de área, por unidades industriais e
produtores no Estado do Rioo de Janeiro.
Variedade
Unidades industriais
RB72454
30,9
SP791011
14,6
9,7
SP801842
RB758540
4,6
4,0
RB765418
1,5
RB739735
OUTRAS
13,8
Modificado de (Veiga et al., 2006).
Produtores
49,8
5,5
8,7
8,4
3,7
3,3
13,0
Atualmente a renovação do canavial na região esbarra neste problema, pois somente no
Município de Campos dos Goytacazes, no ano de 2006, com uma área cultivada de
aproximadamente 164.000 ha (IBGE 2008), considerando uma renovação anual de 15% do
canavial, deveriam ser renovados cerca de 25.000 ha. Plantando em média 15.000 mudas/ha, numa
área de viveiro primário de 2.500 ha existe então uma demanda de aproximadamente 37.500.000
mudas/ano. Esta demanda mostra a necessidade urgente de ampliar o sistema de produção
pro
de
mudas, de melhor qualidade e em quantidade suficiente para suprir o setor canavieiro da região,
principalmente aos pequenos agricultores que possuem pouca ou nenhuma capacidade de
investimento.
2- PRODUÇÃO DE MUDAS MICROPROPAGADAS
MI
DE CANA-DE-AÇÚ
AÇÚCAR
2.1 – Micropropagação de cana-de-açúcar
cana
A utilização de cultivares de cana-de-açucar
cana
açucar adaptados à Região Norte Fluminense
associado com o emprego de técnicas biotecnológicas, como a cultura de tecidos vegetais, podem
contribuir para o aumento da competitividade
competitividade do setor canavieiro do Estado do Rio de Janeiro no
âmbito nacional.
O uso da biotecnologia vegetal através de protocolos eficientes para a regeneração in vitro
são fundamentais para a utilização de biotecnologias avançadas como a transformação genética.
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
Técnicas
écnicas biotecnológicas de transformação genética e cultura de tecidos, e sua integração com
programas de melhoramento têm sido fundamentais para a introdução de
de características desejáveis
em muitos cultivares comerciais de cana-de-açúcar
cana
açúcar em muitos países (Arencibia et al.,
al 1998). A
tolerância ao ataque de viroses, insetos e fungos, a resistência a herbicidas, a melhora na qualidade
das fibras e o uso de plantas como bioreatores são as principais características agronômicas
manipuladas na transformação genética de cana-de-açúcar
cana
(Arencibia et al.,, 1998; Lakshmanan et
al., 2005).
Sendo assim, a implantação de novas tecnologias que possibilite um aumento da
produtividade e competitividade dos produtores causam impacto positivo no setor. Dentre essas
novas tecnologias aplicadas encontra-se
encontra se a bioprodução de mudas utilizando cultura de tecidos, mais
precisamente a micropropagação. Essa tecnologia tem sido utilizada
utilizada com sucesso para aumentar a
produtividade em vários países da Sudeste Asiático (Jalaja
(
et al., 2008).
Cultura de tecidos vegetais é definida como um conjunto
conjunto de técnicas para manipulação de
tecidos, realizadas em condições de alta assepsia e com rigoroso controle nutricional, de
luminosidade e temperatura (Torres et al., 1998; George 2008). Essas técnicas constituem um dos
mais avançados campos da biotecnologia vegetal e o campo onde é mais facilmente percebida a sua
contribuição talvez seja a agricultura
icultura de alto rendimento, onde pesquisas com culturas de grande
valor comercial como cana-de--açúcar
açúcar (Arencibia et al., 2008; Garcia et al., 2007), banana
(Matsumoto, 2006) podem permitir uma melhor e maior oferta de produtos no mercado.
Micropropagação (ou propagação vegetativa in vitro),
), que constitui uma das principais
aplicações da cultura de tecidos vegetais, permite a multiplicação de plantas oriundas de cultura de
meristemas livres de doenças (Lee & Bacchi, 1984).
1984). Também possibilita o controle das condições
ambientais durante o processo de propagação, garantindo o desenvolvimento apropriado e eventuais
ajustes. Outra vantagem é a possibilidade de produção em larga escala de mudas sadias em curto
espaço de tempo, utilizando uma área relativamente pequena
pequena quando comparada com o sistema
convencional.
A micropropagação de cana-de-açúcar
cana
açúcar é bem documentada na literatura científica e essa
quantidade de informação possibilita hoje a sua clonagem comercial em biofábricas. Diferentes
protocolos de micropropagação
gação de cana-de-açúcar
cana
açúcar mostram a viabilidade desta técnica em meio
semi-sólido
sólido (Garcia et al, 2007)., líquido estacionário e por imersão temporal (Lorenzo et al., 2001;
Arencibia et al., 2008). Entretanto, uma das características mais relevantes que possibilita
possi
a
utilização da micropropagação da cana-de-açúcar
cana
açúcar para fins comerciais, é a sua taxa de
Ano 2 - N º 05 / Fev - 2009
multiplicação. Essa taxa pode variar significativamente em função de diferentes fatores como a
variedade da cana-de-açúcar
açúcar (Garcia et al., 2007; Franklin et al., 2006; Ali et al., 2008), fotoperíodo
em diferentes etapas do cultivo in vitro (Garcia et al, 2007), tecido de origem do explante inicial
(Franklin et al, 2006; Ali et al, 2008), entre outros.
2.2- Biofábrica para produção de mudas de cana-de-açúcar
cana
Através do melhoramento genético, se têm conseguido grandes avanços na identificação de
variedades de cana-de-açúcar
açúcar com características agroindustriais superiores. Porém, à medida que
novas variedades passam a ter expansão em escala comercial, a pressão de
d infecção de
microorganismos patogênicos aumenta, levando muitas vezes a depreciação das mesmas. A cultura
de meristema em cana-de-açúcar
açúcar visava no seu início, na década de 90 do século passado,
principalmente a limpeza de variedades que naquela época estavam
estavam em franco declínio em função
de severos ataques de patógenos, alguns já tradicionais, outros recém introduzidos. Dentro de uma
visão mais atual de procura de alta qualidade de matéria prima entregue para a industrialização,
além da necessidade de ganhos
os crescentes de produtividade de maneira a sobreviver aos contínuos
choques na economia, a demanda técnica vem de encontro aos fundamentos do processo de cultura
de tecidos:
1) oferta ampla de material atualizado em relação às características agroindustriais
agroindustriai requeridas pelo
setor, adiantando-se
se na expansão de variedades potencialmente promissoras;
2) possibilidade de formação de um banco genético de mudas garantidamente sadias, e
geneticamente idênticas.
Sendo assim, a exploração comercial de propagação vegetativa
vege
in vitro ou micropropagação,
através de biofábricas, apresenta muitas vantagens, como: multiplicação rápida e uniforme de
plantas elite, produção de mudas livres de doenças (fungos, vírus e bactérias, por exemplo),
programação e agendamento da produção
produção durante todo o ano. Isto estabelece uma melhoria no
padrão e rendimento da produção, implicando em uma maior competitividade do setor produtivo,
no caso o sucroalcoleiro, gerando aumento de renda e postos de trabalho no campo e nas cidades.
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Biofábrica é um laboratório que utiliza biotecnologia, principalmente técnicas de cultura de
tecidos, para a produção de mudas sadias em escala industrial (Lee et al., 2007). Existem
E
muitas
vantagens na utilização de biofábricas para produção de mudas em larga escala:
escal pode-se produzir
grande quantidade de mudas com alta qualidade fitossanitária e homogeneidade o ano todo,
possibilita disseminar rapidamente novas variedades com melhores características agronômicas e
econômicas e também permite a pronta substituição de variedades suscetíveis a uma doença
repentinamente epidêmica.
Basicamente o processo de biofabricação de plântulas de cana-de-açúcar
cana
para fins
comerciais pode ser divido cinco fases distintas:
FASE 0: PRELIMINAR (Preparo da fonte de explante)
Para a obtenção de explantes, devem-se
devem se utilizar plantas com boa procedência, tratadas
termicamente e indexadas para as principais doenças da região. Também é fundamental a utilização
de plantas com boas condições fisiológicas, com bom estado nutricional, hídrico
hídrico e que estejam em
ativo crescimento para obtenção de melhores explantes (Torres et al., 1998).
Essa fase se caracteriza pela preparação de materiais para a extração de explante oriundos de
um jardim clonal mantido em casa de vegetação, e foi introduzida
introduzida para resolver principalmente os
problemas de contaminação na fase posterior. É comum observar a grande diferença na
contaminação entre explante obtidos no campo e de ambientes controlados, especialmente em
relação a fungos. Quanto mais limpa a origem dos explantes, mais fácil será esterilizá-los.
esterilizá
Assim,
os explantes receberão menos choques e conseqüentemente, suas chances de sobrevivência na fase
seguinte serão maiores.
Vários métodos podem ser utilizados para conseguir explantes de cana-de-açúcar
cana
mais
limpos. Pode-se
se citar o cultivo da planta matriz em condições controladas, se possível sempre numa
câmara incubadora, ou não a tendo disponível, em casa de vegetação. O tratamento
tratamento da planta matriz
com fungicida, bactericida ou antibiótico por alguns meses antes da extração de explante é outro
procedimento que pode ser aplicado para reduzir os índices de contaminação. A planta matriz deve
permanecer num ambiente mais quente e com umidade relativa de ar baixa e não se deve irrigar a
planta por cima. Além de reduzir a contaminação, a fase preliminar também pode ser utilizada para
melhorar outras qualidades das plantas. Explantes tratados com luz vermelha pode produzir mais
brotoss do que a não tratada e brotos de cana de açúcar germinados numa câmara incubadora em
ausência de luz, pode produzir meristemas apicais com índice de sobrevivência maior do que
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aquelas que germinaram na presença de luz. A câmara incubadora que controla a temperatura pode
ser usada também na termoterapia da planta matriz em altas temperaturas, que pode ajudar no
rendimento da próxima fase ou no controle de bactérias latentes que poderiam manifestar-se
manifestar
posteriormente. Também o tratamento com fitorreguladores (especialmente citocininas) da planta
matriz ou dos explantes (antes da inoculação no meio) podem melhorar o rendimento na fase
seguinte.
FASE 1: INICIAÇAO DA CULTURA (Cultura de meristema)
O objetivo da fase 1 é iniciar uma cultura axênica com explantes
expl
vivos. Para a
micropropagação, os meristemas ou gemas (apicais ou laterais) são utilizados para inicio da cultura.
Outras partes da planta (exp. folhas, flores, raízes, etc.) também podem ser utilizadas, mas as
chances de ocorrer variações somaclonais
somaclonais são significativamente maiores. No caso de cana-decana
açúcar, o meristema apical medindo aproximadamente 2 mm é extraído e inoculado em meio
Murashige & Skoog (1962) com vitaminas, fitorreguladores e açucares (Tabela 5). O tamanho dos
explantes utilizados inicialmente
nicialmente também e muito importante. Explantes muito pequenos não se
desenvolvem ou requerem um meio mais complexo para tal.
Para a obtenção dos meristemas é necessário que o procedimento seja efetuado em ambiente
estéril. Dessa forma, a retirada do meristema,
meristema, depois de passado por um processo de desinfecção em
soluções de hipoclorito de sódio (20%) e álcool (70%), se dá em capela de fluxo laminar,
utilizando-se
se de um estereoscópio, já que as dimensões dos mesmos são extremamente reduzidas.
Dentro dos tubos contendo meio apropriado, os meristemas permanecem entre 30 a 35 dias (Lee et
al, 2007; Jalaja et al., 2008),
), sendo que nesta etapa, o maior entrave para seu estabelecimento é sua
oxidação, daí a necessidade de muita rapidez na remoção do explante e transferência para o tubo de
ensaio.
TABELA 5- Ingredientes utilizados no meio de cultura para micropropagação de cana-de-açúcar
cana
através da cultura de meristema (Murashige & Skoog, 1962).
Macronutrientes (mg/l)
NH4 NO3
KNO3
CaCl2.2H2O
MgSO4.7H2O
KH2PO4
Na2EDTA
FeSO4.7H2O
MS I
1.650
1.900
440
370
170
37
27,80
MS II
1.650
1.900
440
370
170
37
27,80
MS III
825
950
220
185
85
18,65
13,90
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Micronutrientes (mg/l)
H3BO3
6,20
6,20
6,20
MnSO4.4H2O
22,30
22,30
22,30
ZnSO4.7H2O
8,60
8,60
8,60
KI
0,83
0,83
0,83
NaMoO4.2H2O
0,25
0,25
0,25
CuSO4.5H2O
0,025
0,025
0,025
CoCl2.6H2O
0,025
0,025
0,025
H3BO3
6,20
6,20
6,20
Vitaminas, Hormônios e Carboidratos
Tiamina
1
1
Inosital
100
100
Cinetina
0,10
0,10
BAP-(6 benzalaminopurine)
0,20
0,20
IBA-(ácido indolbutirico)
0,20
Sacarose
20.000
20.000
40.000
5,80
4,00
4,00
pH
Legenda: MS I - Desenvolvimento meristema; MS II - Desenvolvimento de plântulas
MSIII - Enraizamento de plântulas
A oxidação e a necrose são os principais problemas que podem ocorrer nesta fase, sendo o
explante um pedaço de tecido seccionado da planta matriz e colocado numa condição totalmente
estranha a ele, tão logo ele é retirado da planta matriz, a parte seccionada começa a oxidar. Para
evitarr esse problema, a pessoa que extrai este explante precisa operar rapidamente e procurar
danificar o tecido o mínimo possível. O explante pode receber um banho com antioxidantes (ex.
acido ascórbico, acido cítrico, cisteína. PVP etc.) antes de ser inoculado
inoculado no meio ou então o próprio
meio pode conter o antioxidante para minimizar este problema. Outros métodos comumente
utilizados para diminuir a oxidação são: (1) iniciar a cultura na ausência de luz por uma ou duas
semanas (2) iniciar a cultura em uma temperatura
temperatura um pouco mais baixa que a normal (3) utilizar
meio líquido e efetuar trocas constantes e (4) adicionar carvão vegetal ativado ao meio de cultura.
Quando o meristema começa a se desenvolver pode ocorrer necrose. Normalmente isso ocorre
devido à falta de algum componente no meio de cultivo. Após esta etapa as plântulas de meristema
desenvolvidas devem ser transferidas para frascos comerciais com meio de cultura para
multiplicação para obtenção do perfilhamento das mesmas.
FASE 2: MULTIPLICAÇÃO
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Em intervalos de 12 a 15 dias, retiramos a plântula, que já ocupa um grande espaço dentro
do frasco. Em seguida, dividimos a touceira em porções menores, distribuindo em diferentes
frascos. Lembrando sempre que todo o procedimento deve ser efetuado em condições
cond
assépticas
(em capela de fluxo laminar). Considerando uma taxa média de 1:10 nas diferentes variedades e
mantendo-se
se a contaminação em baixos níveis (de 1%), partindo de um único meristema, é possível
chegar até 10.000 plântulas no final de 4 subcultivos.
subcult
A fase de multiplicação é aquela na qual o numero de plantas é aumentado. As plantas
inicialmente formadas são repicadas em 4 ou 5 subcultivos usando o meio que contém citocinina,
um regulador de crescimento vegetal. O tempo em que essa cultura é mantida
man
e o número de
repicagens que ela sofre são fatores que também influenciam a incidência de possíveis variações
somaclonais. A citocinina, especialmente o BAP (6-benzilaminopurina),
(6 benzilaminopurina), em alta concentração,
aumenta este risco. Meio de cultura líquido, alta concentração de citocinina e trocas gasosas
deficientes dentro do frasco poderão causar vitrificação e formação de massa verde, o que
seguramente aumentarão os índices de ocorrência de tais variações.
Após15 dias, esta etapa deve ser repetida até que se obtenha
obtenha a quantidade de plântulas
desejada. Quando a quantidade de material é suficiente para atender a demanda de plantio, as
plântulas deverão ser transferidas para frascos com o meio de enraizamento (Lee et al., 2007) de
forma a estimular o desenvolvimento
desenvolvimen do sistema radicular iniciando a Fase 3.
FASE 3: ENRAIZAMNETO
Esta etapa se inicia com a touceira oriunda da fase anterior sem dividi-la
dividi
em perfilhos
individuais, o que além de economizar mão de obra, aumenta em muitos casos, a sobrevivência dos
brotos in vitro permanecendo por 15 a 20 dias até que haja o desenvolvimento total ou parcial das
raízes (Lee & Bacchio 1984; Lee et al.,2007).
Esta fase é normalmente feita em um meio menos concentrado em sais (ex. 1/2 MS) e sem
vitaminas ou fitorreguladores. Nos casos em que os brotos estejam com dificuldade de
enraizamento, um fitorregulador tipo auxina como ANA (ácido 1-Naphthalenoacético)
1 Naphthalenoacético) ou AIB
(ácido indil-3-butirico)
butirico) podem ser utilizados para induzi-lo.
induzi lo. Aumento na concentração de açúcar
(ex. 50% a mais) e a adição de carvão ativado também podem ajudar. O uso de meio liquido nesta
fase facilita o trabalho da na fase seguinte, bem como na limpeza
limpeza das vidrarias. O enraizamento
também pode ser feito ex vitro junto a fase 4 (transplante para casa de vegetação e aclimatação). As
condições físicas da casa de vegetação são, muitas vezes, bem melhores para enraizamento dos
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brotos do que as condições físicas da sala de cultura. Dois fatores são decisivos para o sucesso desta
operação: 1) uma casa de vegetação com controle de temperatura e de umidade do ar; 2) um
substrato mais viável para facilitar o enraizamento. Para os produtores com casa de vegetação
vegetaç
simples, a fase 3 torna-se
se um processo imprescindível. Desde a entrada de gemas dos
clones/variedades até a saída das plântulas enraizadas para a casa de vegetação se passaram 5 a 6
meses.
FASE 4: ACLIMATIZAÇÃO (Aclimatização e plantio no campo)
Posteriormente a etapa de enraizamento deve-se
deve se seguir com a fase de aclimatização das
plântulas em estufa. Nesta fase as plântulas são então retiradas doas frascos e lavadas para retirada
de excesso de meio de cultura. Em seguida as plântulas são colocadas em uma estufa com um
microaspersor. Esta etapa pode levar de 30 a 40 dias para se completar. Ao final deste período as
plântulas bem desenvolvidas, enraizadas e aclimatizadas, estão adequadas para o plantio no campo
(Lee et al., 2007).
A etapa em casa de vegetação se inicia com o plantio em bandejas com substrato que pode
variar desde uma mistura de fibra e pó de coco, previamente decomposto, ou mesmo substratos a
base de terra vegetal, ou torta de filtro oriunda da fabricação do açúcar. Na estufa permanecem
permanec até a
formação do sistema radicular, e a formação de um “plug” bastante firme que suporte o transporte
para o campo.
As plântulas recém saídas do laboratório requerem umidade relativa (UR) bastante alta,
intensidade de luz relativamente baixa e temperatura
temperatura média, condições estas que devem ser
constantes. Estas condições são semelhantes aquelas dos frascos da sala de cultura. Assim que as
plântulas sobrevivem ao estresse do transplante, elas passam a necessitar de condições mais naturais
como UR normal, luz
uz intensa e tem uma resistência a temperaturas variadas. Por esta razão, é
melhor separar a casa de vegetação, em duas partes. Um ' berçário' onde as plântulas ficarão até que
as raízes comecem a surgir por debaixo da bandeja (de 7 a 10 dias), mantemos uma
um alta umidade
relativa do ar de maneira a diminuir as perdas de água por evapotranspiração. É bom lembrar que as
plântulas se encontravam em condição heterotrófica (in
( vitro)) e agora na estufa está em uma
condição totalmente autotrófica. Já na segunda fase,
e, se dá em uma área mais rústica e natural. Nessa
etapa de aclimatização o enfoque de umidade visa principalmente o substrato, daí que a umidade
relativa, ser mantida em torno de 65 %, não sendo necessária a preocupação com o controle de
temperatura. As plantas
lantas ficarão mais rústicas durante o período em que permanecerem na segunda
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parte da casa de vegetação e poderão sobreviver bem melhor quando transplantadas para o campo.
A fase de estufa leva 35 a 45 dias, dependendo das condições de temperatura e luz do
d ambiente
externo, sendo que antes de levá-las
levá
a campo, promove-se
se uma adubação foliar e poda de folhas.
Para as biofabricas de flores ou plantas em vasos, é possível que uma casa de vegetação mais
controlada seja necessária.
Terminada a etapa de aclimatização
aclimatização das plântulas segue a etapa de plantio no campo. Para
esta etapa o ideal é que as plântulas apresentam uma altura média de 25 a 30 cm. Um procedimento
recomendado antes do transporte para área de plantio definitivo é a poda das mudas antes da
retiradaa da bandeja de acondicionamento. Isto permite a melhor penetração de luz na região basal,
estimulando o desenvolvimento e crescimento de novos perfilhos. O plantio no campo pode ser
mecanizado (realizado por transplantador mecânico) ou manual. Um importante
importan medida é o fato que
as plântulas devem ser irrigadas de maneira abundante imediatamente após o plantio (Lee et al.,
2007).
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
A metodologia de cultura de tecidos utilizada para a produção de plântulas de cana-decana
açúcar em escala industrial, já foi descrita a mais de duas décadas por Lee et al., 1984 e vários
autores têm contribuído para o aperfeiçoamento da técnica (Hoy et al., 2003; Khan et al., 2006;
Khan et al., 2008). Muitas modificações foram feitas nesta metodologia com o intuito
in
de simplificar
a sua aplicação e assim facilitar a sua difusão entre os produtores de cana-de-açúcar
cana
açúcar
A busca de novas alternativas econômicas sustentáveis para a região Norte Fluminense é o
caminho para promover um desenvolvimento menos dependente dos recursos provenientes do
petróleo. Investir na capacitação dos pequenos e médios agricultores em novas tecnologias agrícolas
é resgatar a vocação natural da Região. O segmento canavieiro tem merecido destaque
internacional, como alternativa para produção
produção de biocombustíveis renováveis, sendo o Brasil o
maior responsável pelo desenvolvimento tecnológico do setor.
O processo de recuperação do setor agroindustrial de cana-de-açúcar
cana
açúcar do Norte Fluminense
possibilitaria um aumento de renda do produtor rural, principalmente pequenos e médios
produtores. Nesse contexto a utilização de mudas micropropagadas oriundas de biofábricas, pode
contribuir para o aumento da produtividade do
do setor canavieiro da Região Norte Fluminense,
aumentando a participação do Estado do
d Rio de Janeiro neste mercado. Além disso, esse aumento
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na produtividade através da oferta de mudas de alta qualidade poderia ser obtido sem a necessidade
de ampliação das fronteiras agrícolas sobre as áreas de preservação ambiental.
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