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) mlandell@iac.sp.gov.br

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 pré-avaliação 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 Época:3 Espaçamento:1,5

Usina:Faz. Nova Aliança Plantio:14/3/2003 Município: Sales Oliveira

Solo:LVmf Altitude: Ambiente:B1

Variedade PC TCH MCv TPH

IAC91-1099 16,4 5s a 104,2 1s a 1448 1s 17,1 1s a IACSP95-3104 16,6 1s a 94,9 6d abc 1323 2s 15,8 2s ab IACSP96-6021 16,3 7s a 95,6 3d abc 1303 4s 15,7 3d ab

*RB72454 16,4 6s a 95,2 5d abc 1309 3s 15,7 4d ab

*RB867515 16,2 9d a 95,5 4d abc 1289 5d 15,7 5d abc

*SP83-2847 15,7 18i a 97,5 2s ab 1199 11d 15,4 6d abc IACSP93-1020 16,5 2s a 91,9 7d abc 1257 6d 15,2 7d abc IACSP94-3591 16,3 8d a 91,6 8d abc 1210 9d 15,0 8d abc

*SP81-3250 16,1 14d a 91,5 9d abc 1209 10d 15,0 9d abc IACSP93-2060 16,5 4s a 89,3 11i abc 1233 7d 14,9 10d abc IACSP94-2180 16,5 3s a 88,6 12i bcd 1215 8d 14,8 11i abc

*SP80-1816 16,1 13d a 91,3 10i abc 1152 12i 14,7 12i abc IACSP94-3581 16,2 10d a 83,5 14i bcd 1072 13i 13,7 13i bcd IACSP96-6026 15,9 16d a 84,8 13i bcd 1031 15i 13,6 14i bcd IACSP95-3028 16,2 11d a 81,5 16i cde 1053 14i 13,4 15i bcd IACSP94-2111 15,9 15d a 81,9 15i cde 998 16i 13,2 16i cd IAC91-1206 15,7 17i a 78,9 17i de 908 18i 12,5 17i d IAC91-1121 16,2 12d a 76,3 18i e 942 17i 12,5 18i d

MEDIAS 16,2 89,7 1175 14,7

MEDIAS PAD. 16,1 94,2 1231 15,3

DMS(10%) 1,3 15,1 323 2,6

CV 2,80 5,96 9,71 6,17

QM Resíduo 0,21 28,60 13013,01 0,82

Lim. Inf.(5%) 15,9 91,4 1171 14,8

Lim. Sup.(5%) 16,3 97,0 1291 15,8

F. Variedade 1,03 5,56 * 4,91 * 5,92 * Prob.>F 0,46 0,00 * 0,00 * 0,00 *

Ensaios analisados Estágio de corte Data do corte Usina Tipo Plantio Ciclo

Faz. Nova Aliança Est. 2003 - Época 14/3/2003 1 23/9/2004 559

Faz. Nova Aliança Est. 2003 - Época 14/3/2003 2 10/10/2005 382

Faz. Nova Aliança Est. 2003 - Época 14/3/2003 3 1/12/2006 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 Cana-de-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.

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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).

SUP. MÉD. INF. RESP. RÚST. EST. OUT. INV. PRIM.

CTC1CTC2CTC3CTC4CTC5CTC6CTC7CTC8CTC9IAC86-2210IAC87-3396IAC91-2195IAC91-2218IAC91-5155IACSP93-6006IACSP93-3046IACSP94-2094IACSP94-2101IACSP94-4004PO88-62RB72454RB835054RB845210RB855113RB855156RB855453RB855536RB867515RB92579RB925211RB925268RB925345RB928064RB935744SP80-1816SP80-1842SP80-3280SP81-3250SP83-2847SP83-5073SP84-1431SP84-2025SP86-42SP86-155SP87-365SP89-1115SP90-1638SP90-3414SP91-1049

AMBIENTES PERFIL RESPOSTA ÉPOCA SAFRA

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 CANA-DE-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 cana-de-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-de-açúcar. 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-de-açúcar: 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.