Aula 3 Melhoramento Landell

Aula 3
Prof. Marcos Landell
Melhoramento genético e manejo varietal em cana-de-açúcar: histórico,
variabilidade, seleção, obtenção de variedades, conceitos de manejo
varietal e principais variedades.
Marcos Guimarães de Andrade Landell
Luciana Rossini Pinto
Instituto Agronômico de Campinas (IAC/Apta/SAA)
[email protected]
1. INTRODUÇÃO
Apesar da história da cana-de-açúcar, ao longo dos últimos sete séculos,
estar associada principalmente à produção do açúcar, há registros da
propagação vegetativa desse vegetal em seus centros de origem, destinado,
também, à ornamentação e alimentação “in natura”. Nesse período, os
nativos asiáticos propagavam as formas de Saccharum que apresentassem
cores mais atraentes associadas ao baixo teor de fibra e caldo mais
açucarado. Provavelmente, depois de sua introdução como planta
ornamental, a oito mil anos atrás, a cana migrou, aos poucos, de uma ilha
para outra no Pacifico Sul e dai, durante pelo menos três mil anos para a
Península Malaia, a Indochina e a costa que rodeia a baia de Bengala. A
transição da cana, da condição de planta ornamental para planta de colheita
deve ter ocorrido na parte tropical da Índia séculos antes da era Cristã. Da
Índia, a cana de açúcar alcançou a Pérsia no século VI d.C, propagando-se
pelas regiões mediterrâneas chegando ao Egito, Marrocos, Espanha e Sicília,
iniciando a agro-indústria canavieira/açucareira mediterrânea (641 d.C). Sob
a influencia árabe estabeleceu-se a Arte da refinação do açúcar no Egito no
ano 1000 dC onde se produziu um açúcar cristal de boa qualidade que foi
comercializada até o leste da Índia. No século XV, a cana-de-açúcar foi
levada pelos Portugueses e Espanhóis para a Ilha da Madeira, Açores,
Canárias, Cabo Verde e São Tome, assim como para a África Ocidental
(Castro, 1995).
Em 1493, supostamente, Cristóvão Colombo, introduziu no “Novo Mundo” a
variedade Crioula, resultado de uma hibridação natural entre Saccharum
officinarum e Saccharum barberi (Bremer, 1932). Durante aproximadamente
250 anos manteve-se em cultivo, sendo substituída, posteriormente, por
formas de cana “nobre” (Saccharum officinarum), assim conhecida pelo seu
maior teor de sacarose. Até o início do século XX, S. officinarum era
responsável por grande parte da matéria-prima mundial, através de
variedades como Bourbon. À doença do sereh e posteriormente, ao mosaico
e à gomose, pode ser creditada a grande importância que assumiu a técnica
do melhoramento genético, a partir de 1880. Inicialmente, objetivou-se a
resistência às principais doenças conhecidas, utilizando-se como
“ferramenta”, o cruzamento interespecífico, envolvendo, Saccharum
officinarum, S. spontaneum, S. barberi e S. sinense. A exploração dessas
outras espécies proporcionou uma significativa alteração no ideótipo
varietal. Plantas, antes sem capacidade de perfilhamento, passaram a
apresentar, a partir de então, não apenas tal característica, como também
grande habilidade de brotação após o seu corte. Colmos que apresentavam
diâmetro excessivo e baixíssimo teor de fibra, agora eram de média
grossura, com valores médios-altos de fibra (EDGERTON,1955). Desde o
advento de hibridações manipuladas, o perfil varietal se distinguiu,
oferecendo a indústria uma nova concepção de matéria-prima. Os
programas de melhoramento genético da cana conduzidos em dezenas de
países têm sido responsáveis por essa mudança essencial, usando para
tanto de estratégias de hibridação e seleção diferenciadas. São eles que,
atentos às novas demandas, lançam no exercício de construir os cenários de
médio e longo prazo, equivalente ao seu ciclo de produção tecnológica.
2. MELHORAMENTO GENÉTICO DA CANA-DE-AÇÚCAR: HISTÓRICO,
CONCEITOS E MÉTODOS.
As variedades de cana-de-açúcar que hoje conhecemos são na realidade
híbridos inter-específicos do gênero Saccharum (família Poaceae, antes
classificada
como
Gramineae).
Podemos
identificar
características
importantes para a produção agrícola que estão mais relacionados a uma
espécie ou outra. Por exemplo: alto teor de sacarose é uma característica
que proveio basicamente de Saccharum officinarum. As características de
perfilhamento e capacidade de brotação de soca se originam em Saccharum
spontaneum. Na figura 1 temos ilustrado as espécies participantes do
gênero Saccharum e que estão envolvidas como ascendentes das variedades
atuais.
O centro de origem desse gênero se restringe ao continente asiático,
envolvendo a ilhas próximas a Indonésia, assim como paises grande
dimensão como a Índia e a China (Figura 2).
Nas figuras 3 a 8 são apresentadas as principais características de cada uma
das espécies envolvidas nesse gênero.
Figura 1 – Classificação botânica das espécies do gênero Saccharum.
Figura 2 – Centro de origem das espécies do gênero Saccharum.
Figura 3 – Caracterização sumária da espécie Saccharum officinarum.
Figura 4 – Caracterização sumária da espécie Saccharum spontaneum..
Figura 5 – Caracterização sumária das espécies Saccharum barberi e
sinense..
Figura 6 – Caracterização sumária da espécie Saccharum robustum..
Como vimos, até o inicio do século XX, os canaviais do Brasil eram
compostos por tipos de S. officinarum. A grande epidemia do vírus do
mosaico da cana foi responsável pelo estabelecimento dos primeiro
programas de melhoramento genético no Brasil, dentre esses, o do Instituto
Agronômico de Campinas que se iniciou em 1933, e é o mais antigo em
atividade no Brasil. A principio, usou-se o método de introdução de plantas,
que consiste em trazer de outras regiões produtoras, de preferência aquelas
que tenham alguma similaridade edafoclimática com a região de destino,
cultivares comerciais para serem testadas nas novas condições de cultivo. O
IAC foi responsável pela introdução ou pela avaliação de diversos cultivares
no período de 1935 a 1975, cultivares que contribuíram no seu tempo como
base para a grande canavicultura comercial que haveria de se estabelecer
no Brasil posteriormente. O quadro abaixo resume essa contribuição durante
o período do século 20 que foi utilizada como estratégia de melhoramento, a
introdução de cultivares. Desses materiais introduzidos ou estudados pelo
IAC, as variedades CO290 (décadas de 30 e 40), Co 419 (décadas de 50 e
60), CB 41-76 (décadas de sessenta e setenta) e NA56-79 (décadas de
setenta e oitenta) tornaram-se esteios da canavicultura paulista nos
respectivos períodos, ocupando áreas superiores a 50% do total cultivado.
Quadro 1 – Introdução e/ou estudo de cultivares de cana-de-açúcar no
Estado de São Paulo provenientes de outras regiões canavieiras do mundo
ou do Brasil, realizadas pelo Instituto Agronômico de Campinas.
Outro processo de melhoramento é a obtenção de variedades por meio de
hibridação e seleção. O processo de hibridação enseja a geração de famílias
que apresentam ampla variabilidade genética. Essa condição propicia o
processo de seleção. Naturalmente, esse processo é mais caro e trabalhoso
que o processo de introdução de plantas, no entanto, é muito mais eficiente,
pois posteriormente à geração da variabilidade, via hibridação, se vale da
seleção local sobre diferentes famílias, possibilitando o aparecimento de
indivíduos com grande adaptação para “nichos” mais específicos de
produção. Esse processo foi o responsável pelo grande salto de
produtividade que o Brasil experimentou nos últimos vinte e cinco anos
através de trabalhos desenvolvidos pela Copersucar (hoje CTC), pelo
PLANALSUCAR (hoje RIDESA), e mais recentemente pelo Programa Cana
IAC, os quais usaram desse procedimento para obtenção de suas
variedades.
Figura 7 – Evolução do teor de sacarose (Pol %) em variedades cultivadas
no período 1970 – 2000.
2.1. PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DE VARIABILIDADE E SELEÇÃO.
O sucesso de um programa de melhoramento genético está condicionado à
utilização e ao manejo corretos dos recursos genéticos ao longo dos ciclos
seletivos (RESENDE, 2002). O melhoramento genético da cana-de-açúcar
inicia-se com a obtenção de populações com ampla variabilidade genética.
Para obtenção dessa variabilidade, utiliza-se o processo de hibridação para
geração
de
populações
segregantes.
Isso
pode
ser
obtido,
convencionalmente, pelos seguintes tipos de hibridações:
a. Cruzamentos Bi-Parentais: cruzamento simples utilizando-se dois
parentais conhecidos;
b. Policruzamentos: quando é utilizado um grupo de parentais
selecionados, que é intercruzado. Nesse caso, conhece-se somente o
parental feminino, de onde serão coletadas as panículas fecundadas por
machos diversos.
No Brasil, a atividade de hibridação tem sido desenvolvida em áreas
litorâneas da Bahia e Alagoas, que oferecem condições climáticas bastante
favoráveis ao florescimento e à viabilidade dos grãos de pólen. Muitos
programas de melhoramento de cana no mundo utilizam-se de “Casa de
Fotoperíodo”, ou seja, aplicam condições artificiais para induzir o
florescimento da cana. O planejamento dos cruzamentos é realizado
adotando-se como critérios principais:
a. grau de endogamia entre parentais,
b. teor de açúcar,
c. produtividade agrícola,
d. resistência às principais doenças (carvão, mosaico, ferrugem, amarelinho
e escaldadura),
e. capacidade de brotação da soqueira
f. hábito ereto de crescimento da touceira dos genitores.
O grau de sucesso nessa etapa correlaciona-se com a qualidade da coleção
de genótipos mantida para o fim de hibridação. Ela deve receber, de
maneira contínua, germoplasma de diversas origens e, principalmente,
conter uma estratégia para incorporação de indivíduos oriundos do processo
de seleção recorrente, que tem como principal objetivo alterar a média
populacional dos caracteres no sentido de uma melhor adequação aos
interesses agrícolas (VENCOVSKY & BARRIGA, 1992). O conhecimento da
herdabilidade dos caracteres de maior importância econômica, também tem
um grau de grande importância na eficácia do processo seletivo.
Na cana-de-açúcar, o genótipo de cada planta pode ser transmitido
integralmente através das gerações e multiplicados via clonagem através
dos colmos (BRESSIANI, 2001). Dessa forma, a nova variedade de cana
estará disponível na população na primeira fase de seleção (geração F1), ou
seja, teoricamente, se houvessem instrumentos de discernimento eficazes, a
variedade seria obtida logo após o processo de hibridação. No entanto, isso
é normalmente atingido após 10 anos de avaliações contínuas. Nesse
período, amplia-se a área experimental, as observações são repetidas em
diferentes condições edafoclimáticas e distintos anos e, assim os melhores
materiais se distinguem. O eficaz progresso genético decorre da habilidade
do melhorista em conduzir eficientemente todas as etapas desse longo
processo, desde o planejamento da hibridação até os ensaios de competição
em diferentes locais e épocas de colheita, passando por etapas de seleção
em que o componente tácito é bastante exercitado. Diversos trabalhos
destacam a base comum na árvore genealógica dos principais programas de
melhoramento de cana no mundo (TAI & MILLER, 1978; POMMER &
BASTOS, 1984; PIRES, 1993). Esse estreitamento da base genética é um
aspecto crítico em relação à endogamia, afetando a variabilidade genética
das populações. Na prática, porém, o que ocorre é a constatação de
variabilidade em níveis que ensejam uma seleção satisfatória e ganhos
genéticos significativos, principalmente, para o caráter “produção agrícola”.
O fato de a cana-de-açúcar ser multiplicada via propagação vegetativa,
perpetua formas que podem apresentar alto grau de heterose,
proporcionando a segregação constatada em F1.
Os componentes de produção determinantes para o potencial agrícola são:
a) altura de colmo (h);
b) número de perfilhos (C);
c) diâmetro de colmos (d).
Considerando a densidade do colmo igual a um, o valor de tonelada de
cana/ha pode ser estimada pela fórmula: TCH = (0,007854 x d2 x h x C)/E;
Figura 8 - Componentes de produção em cana-de-açúcar e o cálculo do TCH
volumétrico.
2.2. FASES DE SELEÇÃO
2.2.1. SELEÇÕES INICIAIS
O termo “seleção” é definido como a reprodução diferencial dos diferentes
genótipos em condições naturais ou sob intervenção do homem, esta última
conhecida como seleção artificial, baseada em critérios definidos pelo próprio
melhorista (RESENDE, 2002).
Para exemplificar o processo de seleção, estaremos doravante, reportando
nos ao que é executado no programa de melhoramento de cana do Instituto
Agronômico de Campinas (IAC).
Após a obtenção das sementes, essas serão germinadas no “Núcleo de
Produção de Seedlings” instalado na Unidade de Pesquisa e
Desenvolvimento de Jaú/APTA. Posteriormente, os “seedlings” produzidos
serão distribuídos em oito regiões com características edafoclimáticas
distintas, abrangendo algumas das mais importantes áreas canavieiras do
Centro-Sul do Brasil. Esses pontos de introdução são: Piracicaba, Ribeirão
Preto, Jaú, Mococa, Pindorama, Assis e Adamantina, no Estado de São
Paulo, e Goianésia, no Estado de Goiás (Figura 9).
No quadro 5 são apresentadas todas as fases de seleção que integram o
programa de melhoramento de cana desenvolvido pelo IAC. Para avaliação
das fases descritas, as características serão quantificadas pelas escalas
conceituais apresentadas no quadro 6. Essa escala conceitual é aplicada,
principalmente, nas fases iniciais de seleção com intuito de aprimorar a
percepção tácita do melhorista.
A escala de conceito 1 é utilizada para características como: altura,
perfilhamento, diâmetro de colmo, germinação e brotação de soqueiras. A
escala 2 presta-se para avaliações fitopatológicas, principalmente
relacionadas à ferrugem (AMORIN et al., 1987), utilizando-se para tanto de
diagrama com a intensidade de sintomas foliares. Conceitua-se, ainda, o
florescimento e hábito de crescimento de touceiras. Adota-se, para a
variedade padrão, a nota 4, no caso das características relacionadas à
produção, tais como, altura e diâmetro de colmos e perfilhamento.
Na primeira fase de seleção FS1, instala-se o campo de “seedlings” com as
plantas individualizadas em touceiras, adotando-se o espaçamento de 1,50m
entre as linhas e 0,50m entre plantas. São realizadas observações ao longo
dos ciclos de cana planta e soca, quantificando índices de doenças nas
progênies. A seleção final é feita em cana soca aproximadamente nove
meses após o primeiro corte, utilizando-se de critérios visuais e pelo uso do
refratômetro de campo para avaliação do Brix. Atualmente, adota-se a
seleção massal com taxas de seleção diferenciadas em função da qualidade
da família.
Quadro 5 - Cronograma das fases de seleção no programa de
melhoramento de cana IAC.
Quadro 6 - Escala conceitual de notas para avaliação de clones em fases de
seleção no Programa Cana IAC.
Na fase FS2, instala-se o campo de seleção com a multiplicação de duas
linhas de três metros por clone (2 x 3). Nessa segunda fase é feita uma préavaliação utilizando-se das escalas conceituais para características
morfológicas e condições fitossanitárias, além do Brix. Após a identificação
dos melhores genótipos, é realizada a biometria, conforme a seguinte
metodologia:
- altura do colmo: medido da base à inserção da folha +3, amostrando-se
cinco colmos seguidos na linha;
- diâmetro do colmo: estimado nos mesmos cinco colmos, mensurado no
meio do internódio na altura dada por um terço de comprimento do colmo;
- número de colmos: estimado com a contagem dos colmos de todas as
linhas da parcela.
A fase FS3 consiste de um campo de seleção onde cada clone está numa
parcela de oito linhas de cinco metros (8 x 5). Nessa fase são realizadas as
mesmas avaliações da fase anterior e em épocas também semelhantes.
Concomitantemente, são mantidos os campos de seleção das fases FS2 e
FS3, permitindo as observações, no mesmo período, dos parâmetros de
produção e da longevidade de produção. A avaliação tecnológica é realizada
coletando-se amostras na soca de FS2 em três épocas distintas para
caracterizar a curva de maturação de cada genótipo.
2.2.2. ENSAIOS DE COMPETIÇÃO VARIETAL
Os clones que se destacarem na fase FS3 participarão dos ensaios de
seleção nas empresas sucroalcooleiras colaboradoras do programa.
Atualmente, cerca de 200 ensaios de competição varietal (ensaios Regionais
e Estaduais) são conduzidos juntamente com usinas e cooperativas. O
software CAIANA foi criado como um instrumento gestor, permitindo grande
dinamismo para realização dos relatórios estatísticos desses ensaios. Uma
rede de 40 empresas integram o chamado PROCANA IAC. A geração de
dados em parceria com estas empresas permite que elas tenham contato
precoce com a tecnologia “variedade” a ser lançada posteriormente pelo
IAC. Essa estratégia aumenta a eficácia da difusão de tecnologias IAC,
permitindo sua adoção mais efetiva pelo setor sucroalcooleiro.
Quadro 7 - Relatório estatístico de um experimento de competição varietal
da rede de ensaios IAC.
PROGRAMA CANA IAC
Ensaio:Estadual 2003 - Ribeirão Preto
Espaçamento:1,5
Época:3
Usina:Faz. Nova Aliança
Município:Sales Oliveira
Plantio:14/3/2003
Solo:LVmf
Ambiente:B1
Altitude:
Variedade
IAC91-1099
IACSP95-3104
IACSP96-6021
*RB72454
*RB867515
*SP83-2847
IACSP93-1020
IACSP94-3591
*SP81-3250
IACSP93-2060
IACSP94-2180
*SP80-1816
IACSP94-3581
IACSP96-6026
IACSP95-3028
IACSP94-2111
IAC91-1206
IAC91-1121
MEDIAS
MEDIAS PAD.
DMS(10%)
CV
QM Resíduo
Lim. Inf.(5%)
Lim. Sup.(5%)
F. Variedade
Prob.>F
PC
16,4
16,6
16,3
16,4
16,2
15,7
16,5
16,3
16,1
16,5
16,5
16,1
16,2
15,9
16,2
15,9
15,7
16,2
TCH
5s
1s
7s
6s
9d
18i
2s
8d
14d
4s
3s
13d
10d
16d
11d
15d
17i
12d
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
16,2
16,1
1,3
2,80
0,21
15,9
16,3
1,03
0,46
104,2
94,9
95,6
95,2
95,5
97,5
91,9
91,6
91,5
89,3
88,6
91,3
83,5
84,8
81,5
81,9
78,9
76,3
1s
6d
3d
5d
4d
2s
7d
8d
9d
11i
12i
10i
14i
13i
16i
15i
17i
18i
89,7
94,2
15,1
5,96
28,60
91,4
97,0
5,56 *
0,00 *
a
abc
abc
abc
abc
ab
abc
abc
abc
abc
bcd
abc
bcd
bcd
cde
cde
de
e
MCv
TPH
1448 1s
1323 2s
1303 4s
1309 3s
1289 5d
1199 11d
1257 6d
1210 9d
1209 10d
1233 7d
1215 8d
1152 12i
1072 13i
1031 15i
1053 14i
998 16i
908 18i
942 17i
17,1 1s a
15,8 2s ab
15,7 3d ab
15,7 4d ab
15,7 5d abc
15,4 6d abc
15,2 7d abc
15,0 8d abc
15,0 9d abc
14,9 10d abc
14,8 11i abc
14,7 12i abc
13,7 13i bcd
13,6 14i bcd
13,4 15i bcd
13,2 16i cd
12,5 17i d
12,5 18i d
1175
1231
323
9,71
13013,01
1171
1291
4,91 *
0,00 *
14,7
15,3
2,6
6,17
0,82
14,8
15,8
5,92 *
0,00 *
Ensaios analisados
Estágio de corte Data do corte
Usina
Tipo
Plantio
Faz. Nova Aliança
Faz. Nova Aliança
Faz. Nova Aliança
Est. 2003 - Época
Est. 2003 - Época
Est. 2003 - Época
14/3/2003
14/3/2003
14/3/2003
Ciclo
1
2
3
23/9/2004
10/10/2005
1/12/2006
559
382
417
2.3. CARACTERIZAÇÃO DOS AMBIENTES DE PRODUÇÃO
Sendo assim, cabe ao melhorista selecionar os indivíduos superiores, sendo
que esta tarefa muitas vezes é dificultada quando se trabalha em diferentes
ambientes, e não se tem a preocupação de caracterizá-los em relação ao
seu potencial edafoclimático. Uma estratégia adotada é o desenvolvimento
de pequenos programas regionais, reduzindo assim a diversidade ambiental
e suas interações na população introduzida. Essa estratégia não impede de
se selecionar genótipos de adaptação ampla, com base na média dos
diversos locais. Mas a opção por uma seleção específica para cada local
considerado deverá proporcionar ganhos superiores, como constatado por
BRESSIANI (2001).
O programa de melhoramento de cana desenvolvido pelo Instituto
Agronômico de Campinas adota, inicialmente, uma estratégia de seleção
regional, onde indivíduos adaptados a cada uma das regiões destacadas na
figura 9 são eleitos. Teoricamente, no final desse processo de seleção
regional, tem-se uma variedade regional, em um curto espaço de tempo
(6 a 7 anos). Para tanto, a acumulação de observações em anos sucessivos,
abrangendo ciclos distintos das plantas (cana planta, soca e ressoca),
interagindo com anos agrícolas subseqüentes, é usada como principal
ferramenta para o exercício do discernimento do melhorista. Estratégias
semelhantes são utilizadas nos programas de melhoramento de cana da
Austrália (COX et al.,2000) , África do Sul (SASA, 2004) e do Caribe
(KENNEDY & RAO, 2000).
Conforme podemos observar, nos quadros 8 e 9, regiões como Ribeirão
Preto, Assis e Piracicaba diferem acentuadamente nos parâmetros
climáticos. Assim, na região 02, existe um maior excedente hídrico no
período de crescimento vegetativo em relação às demais, o que, associado
às elevadas temperaturas, justifica as altas produtividades aí alcançadas. A
região de Assis, dentre todas estudadas, é a única que não apresenta déficit
hídrico histórico no período de maturação, prejudicando esse processo
fisiológico. Destaca-se também, a grande diferença das regiões 01 e 07 em
relação às médias de temperaturas nos períodos de crescimento vegetativo
e maturação, com diferenças médias de 2,2 e 3,0o C, respectivamente.
Figura 9 – Regiões onde são realizadas as introduções de seedlings, seleções
regionais de clones e ensaios de competição varietal pelo Programa Cana do
Instituto Agronômico - IAC
Quadro 8 - Características edafoclimáticas das oito regiões de seleção utilizadas
pelo Programa Cana IAC.
Quadro 9 - Dados de P – Etp (precipitação e evapotranspiração potencial),
temperaturas máximas e mínimas no período de crescimento vegetativo (C.Veg.outubro a março) e no período de maturação (Mat – abril a setembro), e os grupos
de solos predominantes.
No quadro 10, estão relacionadas as características inerentes às regiões de estudo
que, no processo de seleção, são metas peculiares a serem agregadas às outras
características varietais prioritárias.
Como ilustração, pode-se destacar a região 01, onde existe um esforço no sentido
de identificar genótipos com maior potencial de desenvolvimento no período de
setembro a abril, ou seja, que apresente grande eficiência no aproveitamento da
água disponível no período, o que, normalmente, ocorre nos clones de maior
tolerância ao alumínio. Na região 02, por exemplo, que se destaca pelo grande
déficit hídrico no período de maturação, agravado pela alta freqüência de solos
ácricos, busca-se genótipos capazes de sobressair na brotação no período de seca
e, posteriormente, no crescimento das touceiras. O oposto ocorre na região de
Assis, onde uma grande ênfase é dada para o potencial de maturação, pois esse
consiste na principal limitação para a produtividade agroindustrial competitiva.
Quadro 10 - Características peculiares objetivadas no processo de seleção em
cada uma das regiões de estudo.
No quadro 11 são apresentados os diversos Ambientes de Produção de Canade-Açúcar segundo critérios de PRADO et al. (2000). O Programa Cana do IAC
adota tais critérios para suas análises.
Quadro 11 – Critérios para definir ambientes de produção da cana-de-açúcar
segundo modelo AMBICANA IAC.
Clique na imagem para ampliar
2.4. MANEJO VARIETAL
A produtividade agrícola expressa por uma determinada cultivar, é
conhecida como expressão fenotípica para o caráter em questão, e
composta pelo genótipo da planta somado ao efeito ambiental e a interação
desses dois componentes. O manejo varietal em cana-de-açúcar é uma
estratégia que procura explorar os ganhos gerados da interação genótipo
versus ambiente, ou seja, tem como objetivo alocar diferentes cultivares
comerciais no ambiente que proporcione a melhor expressão produtiva
dessa no contexto considerado. Essa visão engloba um conhecimento
especializado sustentado por elementos tácitos somados às informações
geradas em um nicho específico. A qualificação do ambiente de produção
fornece material essencial para essas interpretações, proporcionando a
adoção de estratégias de manejo que reúnam ambientes mais homogêneos
a partir da estratificação de sub-regiões equivalentes. A estratificação é um
procedimento útil, mas restrito em sua eficácia em razão de ocorrência de
fatores incontroláveis dos ambientes, como temperatura e chuvas.
Figura 10 – Esquema ilustrando a expressão da produtividade agrícola
(TCH)
Figura 11 – Esquema ilustrando respostas diferenciadas de genótipos
frente a diferentes ambientes.
Na figura 11 temos um grupo de dados (10 locais) de produção agrícola de
cana para três variedades. Para análise da estabilidade e adaptabilidade de
cada variedade foi utilizado o método de regressão linear proposto por
Eberhart e Russell. O coeficiente de regressão linear (b) indica que o
genótipo que apresenta:
o b > 1,0 = tem comportamento consistentemente melhor em ambientes
favoráveis (adaptabilidade específica para ambientes favoráveis);
o b < 1,0 = tem desempenho relativamente melhor em ambientes
desfavoráveis (adaptabilidade específica para ambientes desfavoráveis).
Assim, os conceitos de ambientes de produção são insuficientes quando
desconhecemos a resposta do genótipo em relação à diversidade ambiental.
Assim, uma cultivar deve ser analisada sob os seguintes critérios:
a) capacidade produtiva;
b) “responsividade”;
c) estabilidade fenotípica.
Alguns autores reconhecem o genótipo ideal como aquele que tem alta
capacidade produtiva, é responsivo para ambientes favoráveis além de
pouco afetado por condições desfavoráveis (Ex: IACSP93-3046 na figura
12). No entanto, há variedades que apesar de ter um comportamento
mediano sob condições ambientais desfavoráveis, se sobressaem nos
melhores ambientes, caracterizando-se como responsivas/exigentes (Ex:
IACSP94-2101 na figura 12). Outras se destacam apenas em ambientes
desfavoráveis e são denominadas rústicas/não exigentes (Ex: IACSP94-2094
na figura 12). Freqüentemente, as cultivares que se enquadram nesse
último grupo tem um menor potencial produtivo.
Figura 12 - Comportamento de diferentes variedades de cana-de-açúcar
quando testadas em ambientes distintos.
Figura 13 – Resposta da cana à transição entre diferentes ambientes de
produção (Ambientes C1 e E1).
Figura 14 – Dados de produtividade agrícola (média de dois cortes) em
diferentes ambientes de produção (Ambientes B1, D1 e E2).
Figura 15- Características morfológicas da IAC91-5155.
Quadro 11 – Indicação de alocação de variedades IAC, considerando-se os
ambientes de produção e época de colheita (baseado no banco de ensaios
PROCANA IAC).
AMBIENTES
SUP. MÉD.
INF.
CTC1
CTC2
CTC3
CTC4
CTC5
CTC6
CTC7
CTC8
CTC9
IAC86-2210
IAC87-3396
IAC91-2195
IAC91-2218
IAC91-5155
IACSP93-6006
IACSP93-3046
IACSP94-2094
IACSP94-2101
IACSP94-4004
PO88-62
RB72454
RB835054
RB845210
RB855113
RB855156
RB855453
RB855536
RB867515
RB92579
RB925211
RB925268
RB925345
RB928064
RB935744
SP80-1816
SP80-1842
SP80-3280
SP81-3250
SP83-2847
SP83-5073
SP84-1431
SP84-2025
SP86-42
SP86-155
SP87-365
SP89-1115
SP90-1638
SP90-3414
SP91-1049
PERFIL RESPOSTA
RESP. RÚST. EST.
ÉPOCA SAFRA
OUT.
INV. PRIM.
Baseado na rede de experimentação do PROCANA IAC e em informações de
outras instituições construímos o quadro 11, estabelecendo a amplitude dos
ambientes e a época de colheita mais apropriada para cada uma das
variedades citadas. A caracterização das novas variedades também é feita
por critérios morfológicos (Figura 15).
Figura 16- Matriz indicando o manejo de colheita em função de solos e
épocas de corte.
Figura 17- Dados de produção de 3o corte, em diferentes solos e épocas de
colheita.
Outro aspecto fundamental a ser considerado no manejo de produção da
cana-de-açúcar é associação ambiente e época de colheita. As figuras 16 e
17 ilustram esse conceito, indicando para as condições do Centro-Sul
brasileiro a melhor época de corte em função do ambiente considerado. Esse
trabalho é fruto de dezenas de ensaios de época de corte com centenas de
clones e variedades em solos de caráter eutrófico, mesotrófico, distrófico,
ácrico e álico. O conceito predominante é que para o inicio de safra (safra de
outono em São Paulo) deveríamos reservar os melhores solos, pois as
variedades precoces são tidas como exigentes em solos. Os dados acima,
porém, nos revelam que as produtividades dos talhões cortados em inicio de
safra são mais preservadas quando colhidas nesses diversos solos, ou seja,
a redução de produção é inferior (21%), enquanto que os talhões colhidos
no final de safra, apresentam redução de TCH dos solos eutróficos para
ácricos de 33%. Assim, a utilização de ambientes inferiores (baixa fertilidade
associada à baixa capacidade de armazenamento de água) para colheita no
inicio da safra, passa a ser desejável pois promove:
a preservação da produtividade ao longo dos cortes conferindo maior
longevidade aos canaviais e reduzindo custos de investimento;
melhor maturação para o período inicial da safra em comparação a alocação
convencional (variedades precoces em solos melhores), pois esse processo é
acelerado em virtude das restrições ambientais. Portanto, agrega valores
qualitativos para matéria-prima colhida no inicio da safra;
redução da amplitude de produtividade, no contexto da empresa,
promovendo, assim, melhor eficiência na utilização de insumos (fertilizantes,
herbicidas, etc), e reduzindo dessa forma, os custos de produção.
Desta forma, a aplicação dos conceitos de ambientes de produção, associada
ao conhecimento da resposta varietal e o período de desenvolvimento da
cana (época de plantio e de colheita), permitem estabelecer estratégias
adequadas para obter a melhor expressão de produção diante de um amplo
conjunto de fatores.
No quadro 12 apresentamos um exemplo prático da aplicação destes
conceitos no processo de desenvolvimento das quatro últimas variedades de
cana-de-açúcar lançadas pelo IAC em outubro de 2005. Para tanto, os
ambientes de produção foram agrupados em SUPERIORES e INFERIORES,
procedendo-se a avaliação em três períodos da safra.
Quadro 12. Produtividade agrícola (TCH) de variedades IACSP lançadas em
2005, comparada aos padrões comerciais, nas três épocas de colheita (Safra
de Outono, Inverno e Primavera) em ambientes de produção de diferentes
potenciais (Superior e Inferior).
e
3. APLICAÇÕES DA BIOTECNOLOGIA NO MELHORAMENTO DA CANADE-AÇÚCAR
A biotecnologia constitui uma ferramenta valiosa para os programas de
melhoramento genético, principalmente, por oferecer a possibilidade de
reduzir o tempo gasto na produção de novas variedades com características
agronômicas desejáveis. Embora a aplicação da biotecnologia na cana-de-
açúcar é relativamente recente, progressos têm sido obtidos nas diferentes
áreas de pesquisa. Marcadores moleculares, por exemplo, têm sido
amplamente utilizados em estudos de diversidade genética e caracterização
de germoplasma, os quais são fundamentais para ampliar a base genética
das variedades de cana-de-açúcar. Esses marcadores também apresentam o
potencial de diferenciar de forma segura e precisa clones individuais,
proporcionando perfis únicos de DNA, isto é, uma “impressão digital”
(fingerprinting) para cada clone de interesse. Este tipo de análise é essencial
quando se deseja proteger legalmente uma nova variedade, garantindo ao
melhorista a sua patente e conseqüentemente, o retorno do investimento
financeiro a Instituição de Pesquisa envolvida no desenvolvimento da nova
variedade.
Outra aplicação dos marcadores moleculares é a construção de mapas de
ligação, os quais permitem a localização de regiões genômicas de efeito
significativo na expressão de características agronômicas importantes. A
disponibilidade de marcadores genéticos fortemente ligados a genes de
resistência, por exemplo, pode auxiliar na identificação de plantas
resistentes, nas fases iniciais de avaliação, sem a necessidade de submeter
às mesmas ao ataque do patógeno.
Estudos de expressão gênica, pela análise das etiquetas de seqüências
expressas (ESTs), obtidas em estímulo a diferentes sinais do ambiente como
estresse biótico e abiótico têm permitido identificar os genes diretamente
envolvidos em cada resposta. A identificação destes genes apresenta
conseqüências significativas tanto para o mapeamento quanto para a
manipulação genética.
Certamente, o grande impacto da biotecnologia no melhoramento da canade-açúcar advém do desenvolvimento de variedades transformadas. A busca
contínua por estratégias de controle de doenças na produção agrícola, bem
como a necessidade crescente de uma agricultura sustentável, tem
despertado grande interesse na tecnologia de organismos geneticamente
modificados como uma ferramenta moderna para incorporação de
características de interesse na cana-de-açúcar. Dessa forma, genes
conferindo resistência a pragas, doenças, tolerância a herbicidas, ao
alumínio e à seca, poderão ser diretamente inseridos em materiais elites,
garantindo o potencial produtivo desses materiais.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMORIN, L.; BERGAMIN FILHO, A.; SANGUINO, A.; CARDOSO, C.O.N.;
MORAES, V.A. & FERNANDES, C.R. Metodologia de avaliação da ferrugem da
cana-de-açúcar (Puccinia bmelanocephala). Boletim Técnico Copersucar,
São Paulo, 39: 13-16, 1987.
BREMER, G. On the somatic chromosome numbers of sugarcane forms of
endogenous cane. Proc. ISSCT 4: 30, 1932.
BRESSIANI, J.A. 2001. Seleção seqüencial em cana-de-açúcar. (tese
doutorado), Piracicaba: ESALQ/USP, 133p.
BORÉM, A. Melhoramento de plantas. Viçosa, UFV, 1999, 453p.
COX, M.; HOGARTH, M.; SMITH, G. Cane breeding and improvement. In:
HOGARTH, M.; ALLSOPP, P. (Eds.) Manual of canegrowing. 3.ed.
Brisbane, PK Editorial Services Pty Ltd, 2000. chap.5, 91 – 110.
EDGERTON, C.W. Sugarcane and its disease. Baton Rouge: Lousiana State
University Press, 290 p., 1955.
KENNEDY, A.J.; RAO, S. HANDBOOK 2000, West Indies Central Sugar Cane
Breeding Station, George, Barbados. 66p. 2000.
LANDELL, M. G.de A. Método experimental: Ensaios de competição em
cana-de-açúcar. In: MARTINS , A.L.M. & LANDELL, M.G. DE A. Conceitos
e critérios para avaliação experimental em cana-de-açúcar utilizados
no Programa Cana IAC. Pindorama, Instituto Agronômico, 1995. p.2 - 14.
LANDELL, M.G. DE A.; CAMPANA, M.P.; FIGUEIREDO, P.; ZIMBACK, L.;
SILVA, M. DE A.; PRADO, H. DE Novas variedades de cana-de-açúcar.
Campinas: Instituto Agronômico, 1997, 28 p. (Boletim Técnico 169).
LANDELL, M. G.de A.; SILVA, M. DE A. As estratégias de seleção da cana em
desenvolvimento no Brasil. Piracicaba, ESALQ - USP, VISÃO AGRÍCOLA
1:18-23, 2004.
MATSUOKA, S.; GARCIA, A.A.F.; ARIZONO, H. Melhoramento da cana-deaçúcar. In: Borém, A. Melhoramento de plantas cultivadas. Viçosa, UFV.
205 – 251, 1999.
PIRES, C.E.L.S. Diversidade genética de variedades de cana-de-açúcar
(Saccharum spp) cultivadas no Brasil., Piracicaba: ESALQ/USP. 1993. 120p.
(Tese Dr.)
POMMER, C.V.; BASTOS, C.R. Genealogia de varidades IAC de cana-deaçúcar: vulnerabilidade genética e necessidade de programas básicos de
melhoramento. Pesq. Agropec. Bras., 19(5): 623-629, 1984.
PRADO H.; LANDELL, M.G.A.; ROSSETTO, R.; CAMPANA, M.P.; ZIMBACK, L.;
SILVA, M.A. Relation between chemical sub surface conditions of subsoils
and sugarcane yield. In: WORLD SOIL SCIENCE CONGRESS, 16, 1998,
Montpellier, Proceedings... Montpellier: ISSS, 1998, v.1, p. 232.
PRADO, H.; LANDELL, M.G.A; ROSSETTO, R. A importância do conhecimento
pedológico nos ambientes de Produção de Cana-de-Açúcar. In: REUNIÃO
BRASILEIRA DE MANEJO DE SOLO E ÁGUA. CUIABÁ-MT. 2002.
RESENDE, M. D. V. DE Genética biométrica e estatística no
melhoramento de plantas. Brasília, EMBRAPA, Informação Tecnológica,
2002. 975p.
SASA. Plant breeding crossing and selection programmes. SOUTH AFRICAN
SUGAR ASSOCIATION Website: www.sugar.org.za 2004.
TAY, P.Y.P.; MILLER, J.D. The pedigree of selected Canal Point (CP) varieties
of sugarcane. Proc. Cong. Am. Soc. Sugarcane Techs., 8: 34-39, 1978.
VENCOVSKY, R.; BARRIGA, P. Genética biométrica no fitomelhoramento.
Ribeirão Preto: Revista Brasileira de Genética, 1992. 496p.