O emprego de tecnologias de melhoramento genético para pinheiros não é recente no Brasil. É bem provável que Pinus elliottii e P. taeda tenham sido algumas das primeiras espécies florestais a serem melhoradas no país. Isso iniciou em meados dos anos 50, objetivando a melhor adaptação dos povoamentos às nossas condições edafo-climáticas e o aumento da produção de sementes para atender a crescente demanda de produção de mudas da época.
Já no ano de 1967 iniciaram-se os primeiros projetos de melhoramento genético dessas essências florestais em larga escala, despertados pelo desenvolvimento das indústrias de papel e celulose, que necessitavam de matéria-prima de qualidade e viram a potencialidade dessas espécies exóticas. Isso tudo resultado principalmente pelo incentivo fiscal e tributário do governo federal para o reflorestamento. Tais medidas contribuíram para o avanço e concretização da silvicultura no Brasil, fazendo com que até hoje haja pesquisas visando a melhorar ainda mais as características da madeira e da árvore dos Pinus, de acordo com o seu uso e/ou produto final que deve ser gerado.
O objetivo geral do melhoramento genético é a modificação da herança genética de uma espécie de plantas a fim de que esta adquira as características buscadas pelo melhorista. Existem várias etapas que envolvem a produção de sementes e mudas de Pinus melhoradas geneticamente. Isso se consegue pela variabilidade genética existente em populações do gênero, permitindo cruzamentos controlados para a obtenção de novos genótipos melhorados (cruzamentos inter e intra-específicos). O melhoramento é obtido pela recombinação da variabilidade genética existente em e entre populações do gênero, através de cruzamentos ou biotecnologia, obtendo-se novas variedades ou "genomas melhorados".
Existem várias etapas que envolvem a produção de sementes e mudas de Pinus melhoradas geneticamente. As mais básicas se relacionam à produtividade florestal, resistência a pragas e doenças, forma das árvores, uso de nutrientes, adaptação ao clima, etc. Para os Pinus, nativos do hemisfério norte, as principais melhorias atualmente buscadas nos programas de melhoramento genético no Brasil são: melhor qualidade da madeira para a indústrias de papel e celulose e para serraria e movelaria; na quantidade e qualidade de resina gerada no processo de resinagem e nos rendimentos florestal e industrial. No P. elliottii se priorizam melhorias para serraria, celulose, papel e resina e em P. taeda para serraria e indústrias de celulose e papel. Ambas espécies continuam sendo as mais utilizadas no melhoramento, acrescentado-se mais uma espécie de pinheiro tropical, P. caribaea e suas três variedades (hondurensis, caribaea e bahamensis), visando à melhor adaptabilidade e produção para reflorestamentos nas regiões mais quentes.
Das oito espécies florestais do mundo mais visadas para o melhoramento genético, três são pinheiros: P. taeda, P. caribaea var. hondurensis e Pinus radiata.
Atualmente, a escolha e conservação do material genético na produção de mudas de espécies florestais já faz parte dos processos de produção ("know how") do viveiro. Assim, esse artigo técnico visa mostrar ao público interessado as principais tecnologias utilizadas atualmente na busca de sementes de Pinus melhoradas geneticamente. Algumas vantagens e desvantagens dessas técnicas também são abordadas, assim como algumas pesquisas que foram realizadas com espécies de pinheiros no Brasil e em outras partes do mundo.
Os avanços genéticos adquiridos nos povoamentos brasileiros de Pinus ao longo de 30 anos de pesquisa praticamente dobraram seu rendimento, quando comparado com as primeiras árvores aqui plantadas. Hoje, é possível produzir madeira de Pinus em regiões onde antes não era possível, superando-se adversidades ambientais como altas ou baixas temperaturas, falta de água, solos inférteis, geadas, sem falar na superação de fatores bióticos desfavoráveis como pragas e doenças. Tudo isso contribuiu para que hoje os Pinus sejam um dos gêneros mais reflorestados no Brasil e no mundo, ajudando a aumentar a quantidade de madeira de qualidade no mercado. Hoje a demanda de madeira de Pinus é maior do que a oferta.
Existem vários métodos de obtenção de populações ou plantas de Pinus melhoradas geneticamente. Através dessas técnicas se consegue obter povoamentos com características mais próximas ao ideal, sendo as sementes melhoradas fatores de alta relevância para a função desejada na silvicultura. Assim, as técnicas de melhoramento, além do aumento da qualidade das sementes, agregam maior valor a esse produto, trazendo vantagens também para quem as produz. A seguir serão apresentados alguns desses métodos de melhoramento, bem como exemplos de pesquisas já realizadas.
Seleção Massal
Este método de melhoramento se baseia nas características observadas em uma população base disponível, na qual se objetiva a escolha dos melhores indivíduos, com as características desejadas. Desses indivíduos são coletadas as sementes para compor novos povoamentos. As árvores selecionadas para a produção de sementes são no máximo 10 a 20% da população que se dispõe. É bastante empregado para o melhoramento de Pinus, justamente por ser considerado de fácil utilização, rapidez, baixo custo e praticidade; contudo, pode mascarar algumas características indesejadas devido à influência do ambiente que não é controlada. O método é bastante utilizado para fases iniciais de projetos de melhoramento, estabelecendo-se as áreas de coletas de sementes (ACS) ou áreas de produção de sementes (APS).
Entre definições importantes para a produção de sementes melhoradas dessas árvores destacam-se: Área de Coleta de Sementes (ACS); Área de Produção de Sementes (APS); Pomar de Sementes por Muda (PSM) e Pomar de Sementes Clonal (PSC).
Para se criar uma área ACS – Area de Coleta de Sementes, primeiramente a escolha das árvores matrizes deve ser efetuada, selecionando-se árvores ditas superiores com relação às outras do mesmo povoamento, o qual pode ser tanto natural como implantado. Não há a retirada das outras árvores do povoamento, permitindo que essas cruzem com as matrizes. A árvore a ser escolhida deve apresentar bom desenvolvimento de copa a fim de proporcionar abundante florescimento e posterior produção de cones e sementes .
Na área de coleta ou colheita de sementes são selecionadas matrizes apenas para a coleta de sementes, ou seja, a seleção é feita em apenas um dos sexos envolvidos na reprodução cruzada, ou seja, o feminino, o qual fornece as sementes. Deve-se evitar a escolha de árvores isoladas devido ao alto índice de auto-fecundação que estarão sujeitas. A pressão de seleção é considerada baixa, escolhendo-se uma árvore em 10 . Isso faz com que os ganhos genéticos na progênie também sejam limitados. Esse método de obtenção de sementes melhoradas é mais indicado para características de alta herdabilidade, como retidão de tronco e volume de madeira . Efetuar a colheita das sementes nas épocas de maturação dos cones: para P. elliottii nas regiões sul, isso ocorre geralmente em fevereiro; ao passo que para P. oocarpa e P. kesiya a maturação se dá de abril a outubro no estado de São Paulo .
No final dos anos 70, a Rigesa, que havia importado sementes de P. taeda dos Estados Unidos, implantou áreas de coletas de sementes dessa espécie, iniciando assim o seu programa de melhoramento para essa espécie no sul do Brasil. Os ganhos médios em incremento nos povoamentos passaram de 32 ton/ha.ano naqueles de sementes importadas para 38 ton/ha.ano nas ACS próprias.
Nas APS- Área de Produção de Sementes, ao contrário das ACS, há seleção das melhores árvores visando ambos os sexos para o melhoramento da característica desejada. Esse método é mais empregado em reflorestamentos já estabelecidos com áreas superiores a 30 ha e onde não haja povoamentos próximos para evitar cruzamentos indesejados . Há a seleção de 10 a 20 % das melhores árvores, isto significa: com retidão de caule, boa copa, desenvolvimento superior, boa altura e disposição de ramos, entre outros. Após a escolha de 100 a 200 árvores por hectare, o restante do povoamento é eliminado de forma gradual para evitar que as árvores matrizes sejam danificadas pelos desbastes. Em APS com seleção de 1:10, os ganhos podem ser estimados em até 10% devido à seleção para ambos os sexos. Logo, as árvores matrizes cruzarão entre si dobrando o índice de ganho genético em relação às ACS.
Nas APS, após a seleção, métodos de manejos florestais como irrigação, adubação e combate a pragas e doenças podem ser empregados a fim de obter a melhor produção de sementes possível. A colheita dessas sementes deve ser feita de forma administrada e organizada, garantido sua qualidade fisiológica e superioridade. Muitas empresas adotam essa forma de produção de sementes melhoradas geneticamente. Exemplos práticos conhecidos são os da Faber-Castell, Clontech e Rigesa que iniciaram seus programas de melhoramento através da escolha de suas melhores árvores de Pinus para produção de sementes. AS APS são ainda hoje as principais fornecedoras de sementes melhoradas de pinheiros no Brasil.
Seleção Genotípica
A seleção genotípica se baseia na escolha das matrizes através das características de sua progênie, ou seja, na capacidade do parental transmitir aos descendentes bons genes que resultam em bom fenótipo. Avalia a capacidade da planta de produzir uma boa progênie, excluindo-se os efeitos ambientais pelo uso deensaios repetidos em distintos locais. Tal medida confere maior exatidão e eficiência no melhoramento, havendo um ganho genético bem mais elevado, apesar de tomar também bem mais tempo. Isso porque a seleção aplicada nesse princípio é superior a 1:5.000 indivíduos. A seleção genotípica pode ser empregada tanto em Pomar de Sementes por Mudas (PSM) como em Pomar de Sementes Clonal (PSC).
Os primeiros testes de progênie para Pinus iniciados no país datam de 1970, havendo a reintrodução de germoplasmas de bases genéticas apropriadas para a produção de sementes melhoradas geneticamente.
Os PSM – Pomar de Sementes por Mudas, possuem avaliações das famílias, onde as matrizes são testadas geneticamente de acordo com “testes de progênie”. São plantações superiores, onde se obtém as sementes através de polinizações controladas ou por polinizações livres.
As plantas são divididas de acordo com as famílias previamente conhecidas, estimando-se ganhos de parâmetros genéticos. Após os testes de progênie, as sementes das plantas superiores são manejadas, plantando suas mudas em delineamentos pré-desenhados, obtendo-se os pomares de sementes por mudas de polinização aberta, onde a disseminação do pólen dá-se de forma livre e ocorre a formação de meio-irmãos. Os indivíduos de qualidade inferior nos testes de progênie são eliminados, havendo cruzamentos apenas entre as melhores árvores. Já no caso dos pomares de mudas de polinização controlada, há a seleção de ambos os sexos. A planta mãe é isolada efetuando-se a polinização desejada com o pólen da planta pai escolhida e gerando irmãos-germanos.
Os pomares de sementes por mudas podem ser mais facilmente obtidos a partir das próprias áreas dos testes de progênie. Basta o adequado planejamento da instalação do teste de progênie, para ao se terem os resultados, se proceder à eliminação das piores famílias e indivíduos, que foram mostrados como indesejáveis pelos próprios testes de progênie.
Para todos os tipos de PSM, a intensidade de seleção é bastante elevada (1:5.000) devido ao alto grau de seleção de progêncies.
O pomar de sementes por mudas é empregado quando as características dos pomares são possíveis de serem observadas quando ainda jovem, havendo florescimento precoce e/ou pela dificuldade da propagação vegetativa.
O principal problema dos PSM é o cruzamento entre plantas aparentadas na polinização aberta. Comparando-se com o método da enxertia dos PSC - Pomar Sementes Clonal, o período de início de floração do PSM é considerado demorado.
Um pomar de sementes clonal é formado a partir da propagação vegetativa (estaquia, mini-estaquia ou enxertia) de plantas geneticamente superiores depois de ter a progênie devidamente avaliada. O pomar de sementes clonal possui manejo adequado como espaçamento, adubação e irrigação ideais para a maior produção de sementes possível. Os indivíduos a serem clonados sofrem alta pressão de seleção (acima de 1:5.000), conhecendo as suas principais características de madeira, sanidade e desenvolvimento. Da mesma forma que as APS e os PSM, os clones superiores são selecionados e os inferiores descartados. A densidade e disposição dos clones deve ser feita de forma a favorecer o cruzamento entre clones distintos. Programas de obtenção de pomares de sementes clonais de espécies de Pinus vêm sendo priorizados e realizados em várias regiões do mundo, inclusive o Brasil. Isso por apresentarem grandes vantagens tais como: precocidade - quando há a realização de clones por enxertia; alta intensidade de seleção, que permite melhoramento mais eficiente devido ao rigor de seleção; baixos índices de acasalamento entre clones parentes; clones com suas características anteriormente conhecidas, sabendo-se, portanto, o valor genético.
Para o estabelecimento de um pomar de sementes clonal são necessários de 100 a 200 ha de clones para posterior seleção de 100 a 200 indivíduos. Tal pomar é dito de primeira geração. Conforme vai-se cruzando e conhecendo as progênies, podem-se estabelecer pomares clonais de sementes de segunda e de terceira gerações, valendo-se das mesmas técnicas do PSC de primeira geração: testes de progênies, obtenção dos melhores indivíduos, obtenção de clones, testes, desbastes genéticos e cruzamentos entre indivíduos restantes.
Cabe lembrar que os clones de um mesmo pomar nunca devem ser aparentados, evitando assim cruzamentos indesejados.
No Brasil, os primeiros relatos de implantação de PCS foram no final da década de 60. Conhece-se que a empresa Rigesa obteve seus primeiros ganhos com seus pomares de sementes clonais de P. taeda a partir de 1984, quando as áreas produzidas dessas sementes incrementaram em média 3,6 ton/ha.ano em relação à produção das áreas provenientes de melhoramentos em ACS. Geralmente, a obtenção de PCS é objetivo do melhoramento após as ACS, APS e PSM. Atualmente, já existem algumas empresas como a Klabin, a Rigesa, a Arborgen, a Faber-Castell, a Clontech, entre outras no Brasil, produzindo clones de suas melhores árvores para reflorestamentos ou também para produção e venda de sementes.
Os clones de Pinus podem ser obtidos através da técnica da mini-estaquia (minicepas). Tal técnica retira o ápice caulinar das plantas matrizes. Após, as minicepas são cultivadas em camaleões com areia e espuma fenólica em ambiente protegido e controlado para o enraizamento através da aplicação de reguladores de crescimento, formando assim os chamados jardins clonais.
Outra técnica de obtenção de clones é através da embriogênese somática que ocorre pela multiplicação de embriões somáticos. O embrião é idêntico à planta mãe, ocorrendo a multiplicação desse em vários indivíduos, e, através de propagação vegetativa em meio de cultura adequado, se consegue a obtenção de plântulas. Essas são então aclimatadas às condições ambientais e assim passam para o campo. Outra forma de produzir clones dos Pinus é através da enxertia, que consiste na retirada do ápice do ramo de muda jovem com as características desejadas (enxerto) e implantação em um porta-enxerto de espécie e idade compatível.
Em 2003, a empresa Rigesa estabeleceu PSC de segunda geração de P. taeda para efetuar cruzamentos de polinização aberta ou através da polinização massal controlada. O pomar de sementes clonais de 1,5ª geração da mesma empresa possui sete hectares e as plantas foram obtidas através de enxertias de 39 genomas realizadas entre 1978 e 1981. Pomares clonais de 1,5ª geração são formados em conseqüência de um desbaste de pomares de sementes clonais de 1ª geração, após se terem os resultados dos testes de progênie, removendo-se os piores indivíduos e piores famílias. O novo pomar de 2ª geração da Rigesa conduziu a incremento médio anual de 54 ton/ha.ano. As principais características em melhoramento dessas árvores foram: aumento do volume, diminuição de “fox tail” e de troncos deformados e/ou bifurcados, diminuição de quebra do topo da árvore, diâmetro de galhos reduzido e presença de desrama natural.
Em Portugal, projetos de melhoramento de Pinus pinaster (pinheiro bravo) desenvolvidos pelo Centro Pinus já vêm sendo realizados há bastante tempo, já entrando em testes os pomares de terceira geração de clones através do Projecto Agro 477 . O estabelecimento dos primeiros pomares de sementes clonais desse pinheiro (primeira geração) tinha objetivo de ganhos genéticos de 21 % em volume e de 17% na retidão do tronco pela livre polinização de indivíduos geneticamente superiores.
Em um pomar clonal de primeira geração de P. oocarpa, 33 das 200 matrizes remanescentes apresentavam algumas características fenotípicas distintas, mostrando semelhanças com P. patula. Tal diferença levou à implantação de estudo avaliando fenotipicamente esses clones através da forma de suas acículas.
Certificação e Legislações
A produção de mudas e sementes de qualidade no Brasil é regida principalmente pela Lei 10.711 de 05/08/2003 e pelo Decreto 5.153 de 23/07/2004. Tanto a lei como o decreto abrangem as metodologias de produção de sementes, diferenciando mudas certificadas das não certificadas e também dividindo em categorias de sementes e mudas, assim como as principais normas e padrões de qualidade de mudas florestais a serem seguidos. Logo, a lei rege como as sementes de espécies exóticas, incluindo os Pinus, e nativas devem ser produzidas, comercializadas e utilizadas em todo o território nacional. Para cumprimento da lei e decreto criou-se a PORTARIA Nº 265 (24 de maio de 2005), onde estabeleceram-se comissões técnicas para propor normas sobre a produção e comercialização de sementes de qualidade, bem como a fiscalização.
Para a obtenção de qualidade genética das sementes em processo de certificação há a necessidade de seguir as quatro categorias estabelecidas pela legislação referente ao material reprodutivo utilizado:
Sementes identificadas: sementes e mudas contendo procedência e havendo o nome da espécie das sementes comercializadas. Tal medida garante que a venda dessas sementes seja controlada, mas não leva à certificação;
Sementes selecionadas: é a categoria das sementes também oriundas de ACS, mas que tiveram alguma característica genética melhorada a partir de árvores matrizes. As condições ecológicas da área e o critério de melhoramento devem ser informados para a venda. Esse processo é considerado o primeiro passo para a certificação das sementes;
Sementes qualificadas: Categoria abrangendo APS, PSM e PSC, onde há cruzamentos controlados e a intensidade de seleção é superior quando comparado à categoria anterior. Para ser comercializado, o material pertencente a essa categoria deve ter seus critérios de seleção informados.
Sementes testadas: A categoria abrange materiais de PSC e PSM submetidos a testes genéticos de sua progênie autorizados pelas certificadoras para a região microclimática em que serão destinadas antes de sua liberação.
De acordo com a legislação, além MAPA ( doMinistério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento) mas também outras entidades certificadoras devidamente habilitadas e registradas podem fiscalizar e certificar. Muitas normas complementares à lei que deveriam estar apontando medidas de produção, comercialização, beneficiamento e fiscalização de sementes nos estados; contudo, ainda não estão padronizadas, faltando critérios específicos para a produção e comercialização.
As normas para fiscalização de sementes comercializadas recomendam a clara definição da procedência das sementes (controle de origem) que são divididas em quatro categorias: ACS, APS, PSC e PSM. O CESM/SP (Comissões Estaduais de Sementes e Mudas) é o órgão governamental responsável pela aprovação e homologação das normas nesse estado e onde os produtores de sementes e mudas da região devem ser registrados.
O melhoramento genético é considerando uma importante alternativa para a solução de problemas e para a otimização na produção de Pinus em todas as partes do mundo onde é cultivado, havendo uma forte tendência para o aumento de pesquisas sobre o assunto para o futuro.
O Pinus, por ser uma árvore de versátil utilização e de grande importância econômica, tem seus programas de melhoramento genético incentivados pelos órgãos públicos e privados que possuem interesses na melhoria das características das espécies do gênero. O melhoramento genético de sementes de Pinus, assim como o avanço nas tecnologias de sua produção, trazem grandes vantagens para a silvicultura, gerando produtos finais de melhor qualidade e em maior quantidade, e com menores custos de produção. A produção de sementes de Pinus melhoradas também gera lucros aos produtores por agregar maior valor ao produto comercializado, como é o caso das sementes certificadas. Essas são garantia de qualidade desse produto, dando mais segurança ao comprador.
O avanço das tecnologias de melhoramento florestal está cada vez mais alavancado às altas produtividade alcançadas pelos clones, bem como na aceleração dos ganhos genéticos que podem ser obtidos. Contudo, devem-se adotar cuidados ambientais nessas plantações, assim como avançar nas pesquisas relacionadas à esse assunto.
Novas técnicas de melhoramento, conciliadas com o uso da biotecnologia, estão diminuindo o tempo para a obtenção de resultados, tornado a seleção cada vez mais precoce eficiente e minimizando o fator tempo através do uso de marcadores moleculares enzimáticos. Tais tecnologias ainda são considerados de alto custo; contudo, já estão acessíveis em universidades e órgãos de pesquisa públicos e privados no Brasil.
Enfim, há definitivamente muita movimentação em pesquisas e inovações frente às inúmeras novas oportunidades para o melhoramento genético, inclusive envolvendo engenharia genética para espécies florestais. Essa atividade toda com certeza resultará em novos ganhos para as florestas plantadas, novas legislações e maiores chances de se ter uma silvicultura de ainda maiores produtividades e qualidades. Resta ainda não esquecer os aspectos ambientais e sociais, nesse contexto.
Autora: engenheira Ester Foelkel
http://www.celso-foelkel.com.br/ester.html |
