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O MELHORAMENTO GENÉTICO DE CANA-DE-
AÇÚCAR NO BRASIL E O DESAFIO DAS
MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS
Dra. Silvia Angélica D. de Carvalho
Prof. Dr. André Tosi Furtado
Departamento de Política Científica e Tecnológica
Instituto de Geociências - UNICAMP
• Estrutura da apresentação:
1. Apresentação do projeto;
2. Objetivos e metodologia;
3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima;
4. Melhoramento genético da cana;
5. Os Programas de melhoramento da cana;
6. Considerações finais;
1. Apresentação do Projeto:
• Este artigo apresenta os resultados preliminares do trabalho
“Pesquisa e Desenvolvimento na Produção de Álcool e as
Mudanças Climáticas Globais”
• Está inserido no Projeto Temático: Geração de Cenários de
Produção de Álcool como Apoio para a Formulação de
Políticas Públicas Aplicadas à Adaptação do Setor
Sucroalcooleiro Nacional às Mudanças Climáticas.
– Faz parte do Programa de Mudanças Climáticas Globais
da Fapesp.
2. Objetivos:
– apresentar um levantamento sobre a atuação dos
programas de melhoramento genético de cana-de-açúcar
e avaliar como a questão das mudanças climáticas está
sendo considerada no desenvolvimento de variedades da
cultura.
• Metodologia:
– Revisão bibliográfica;
– Levantamento de informações secundárias;
– Realização de entrevistas com os coordenadores dos
programas e pesquisadores da área;
3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima
• Condições setoriais recentes:
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Hansen, J.E., R. Ruedy, Mki. Sato, M. Imhoff, W. Lawrence, D. Easterling, T. Peterson, and T. Karl, 2001: A closer look at United States and
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3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima
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– Riscos crescentes de variações climáticas inesperadas e
intensas: os extremos se fortalecem;
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– Importância do desenvolvimento de ferramentas, como o
Zoneamento de Risco Climático (ZULLO JR et al, 2010), para
auxiliar a expansão das culturas;
INAÇÃO
MITIGAÇÃO
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líquidas antrópicas de gases de
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3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima
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• A2, mais pessimista, estimou temperatura entre 2oC e 5,4oC até 2100;
• B2, mais otimista, estimou temperatura entre 1,4oC e 3,8oC até 2100;
• Algodão
• Arroz
• Café
• Cana-de-açúcar
• Feijão;
• Girassol;
• Mandioca;
• Milho
• soja
1. Deficiência
hídrica
2. Áreas de
alto
risco climático
86%
Da área
plantada
(ASSAD e PINTO, 2008)
3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima
– A cana apresenta condições de crescimento e
desenvolvimento que a beneficiam:
• Ciclo de desenvolvimento longo – 18 meses;
• Desempenho favorável em condições quentes e úmidas, com
intensa radiação solar, na fase de crescimento, seguido de um
período seco, nas fases de maturação e colheita.
• A irrigação, quando necessária, ocorre apenas na fase de rebrota
do canavial;
• Taxas máximas de crescimento e acúmulo de biomassa para
valores entre 22oC e 30oC, sendo nulo acima de 38oC e restrito,
devido ao risco de geada superior a 20%, para valores abaixo de
19oC;
• Condições que permitem duas colheitas anuais;
Fonte: ZULLO JR et al, 2010
Indicadores de produção das últimas safras
safra
2010/2011
safra
2011/2012
Alteração %
área plantada (mil ha) 8,056.0 8,981.5 11,49
Produtividade (ton/ha) 77,45 68,29 -11,82
Produção (mil ha) 623,905.3 571,471.0 -8,4
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MAS...
Entre os fatores que contribuíram para tais quedas estão
variações climáticas inesperadas que afetaram, inclusive, as
regiões tradicionais de produção.
4. Melhoramento genético da cana;
• Possui como objetivo estimular a criação de mecanismos de
interação entre o setor sucroalcooleiro e a pesquisa de ponta
na área de biologia de sistemas, integrando dados genômicos,
moleculares, bioquímicos, fisiológicos de crescimento e de
desenvolvimento de plantas em resposta ao ambiente (SOUZA
e SLUYS, 2010)
• E, diante das condições colocadas, ganha mais importância do
que nunca;
• O melhoramento genético é capaz de fazer frente ao problema
da mudança climática até um aumento de 2°C na temperatura,
acima disso, as plantas começam a ter dificuldade em fazer
fotossíntese;
4. Melhoramento genético da cana;
• Os “transgênicos de segunda geração” podem ser uma
alternativa, além de serem tolerantes a herbicidas ou
resistentes a insetos, como os transgênicos atuais, também
seriam mais adaptados aos estresses ambientais;
• A proposta visa buscar, na natureza, plantas mais tolerantes a
altas temperaturas e à deficiência hídrica e se apropriar de
sua genética para produzir cultivares agrícolas mais
resistentes;
(ASSAD e PINTO, 2008)
4. Melhoramento genético da cana;
• Com o desenvolvimento de variedades que apresentem maior
resistência ao calor e a seca, além de medidas de gestão
cultural como o manejo adequado do solo, seria possível a
adaptação da cultura.
• O grande desafio é que a cana-de-açúcar apresenta um
genoma complexo, que varia de cultivar para cultivar por se
tratar de um genoma híbrido e poliplóide;
• Os centros de melhoramento genético brasileiros,
historicamente responsáveis por grandes avanços na
produtividade da cana, possuem grande responsabilidade
sobre a capacidade de adaptação da cultura.
5. Os Programas de melhoramento da cana:
• Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de
Cana – IAC
– O IAC foi precursor em pesquisa agrícola no país e, nas décadas de 40
e 50, lançou as primeiras variedades de cana criadas no Brasil;
– A partir daí, também foram desenvolvidos estudos como: adubação,
calagem, época de plantio, espaçamento, aplicação de vinhaça etc.
– Após o avanço do Proálcool, na década de 80, problemas internos e
mudanças polícas quase permitiram o fim do programa;
– Pela persistência de alguns pesquisadores e com muitas limitações o
programa se reestruturou e, em 2005, se firmou em Ribeirão Preto e
tem feito, novamente, grandes contribuições ao setor;
– Tem experimentos importantes no Centro-Oeste para variedades
resistentes ao estresse hídrico e altas temperaturas;
Centro Avançado de Cana – IAC
Produção de mudas em tubetes para posterior seleção
Foto tirada em abril, 2012.
5. Os Programas de melhoramento da cana:
• Centro de Tecnologia Canavieira – CTC
– Hoje é uma instituição privada, teve sua origem na antiga COOPERSUCAR;
– Promoveu uma forte descentralização do programa com a criação de 13
polos regionais de melhoramento definidos pelos Ambientes de Produção
Edafoclimáticos que selecionam e disseminam clones promissores;
– Em 2007, iniciou o desenvolvimento do processo para obtenção do etanol
a partir da biomassa da cana-de-açúcar (bagaço e palha) ;
– Possui o maior e mais completo banco de germoplasma de cana-de-
açúcar do país;
– Desenvolveu uma biofábrica que acelera a clonagem das canas mais
promissoras, possui capacidade de produção de 1 milhão de plantas/mês.
– Em 2011, lançou duas variedades resistentes ao estresse hídrico e está
desenvolvendo variedades trangências com a mesma característica.
5. Os Programas de melhoramento da cana:
• Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor
Sucroenergético – RIDESA
– Foi criada em 1991 quando incorporou as atividades do extinto
Planalsucar;
– Inicialmente, foi firmada por convêncio com 7 Universades Federais,
hoje engloba 10 Ufs, espalhadas por todo o território nacional;
– Atualmente, as variedades RB possuem 59% da área plantada de cana
no país;
– Em marco/2011, lançou 13 novas variedades, sendo duas com
características de rusticidade e tolerância ao estresse hídrico;
– No entanto, até o momento não foi constatado nenhum experimento
específico da RIDESA voltado ao aumento de temperatura;
5. Os Programas de melhoramento da cana:
• EMBRAPA
– É o programa mais recente de melhoramento de cana do país;
– Possui um forte direcionamento para a biotecnologia, por considerar
que via transgenia as respostas as demandas do setor serão mais
rápidas do que via melhoramento tradicional;
– Possui plantas transgênicas com tolerância a seca sob avaliação em
casas de vegetação;
6. Considerações finais:
• Os programas possuem capacitação para responder a demanda frente as
mudanças climáticas;
• Mas essa questão não aparece de maneira contundente na preocupação da
maioria deles:
• RIDESA: necessidade de resposta a demanda mais urgentes dos produtores
como variedades que respondam adequadamente ao plantio e colheita
mecanizados, resistam a prafas, etc. Consideram que a seleção natural dará
conta de respondem as mudanças climáticas;
• IAC: tem trabalhado a questão de forma indireta na busca por atender as
necessidades de produtores na região Centro-Oeste, com pesquisas de solo
e matriz de plantio;
• EMBRAPA e o CTC: através da biotecnologia tem experimentos focados na
questão;
6. Considerações finais:
• Outras limitações para a adaptação da cultura frente as
mudanças climáticas são passíveis de necessárias destaque:
1. No melhoramento convencional, o tempo para a colocação da variedade
no mercado é longo, varia entre 12 e 15 anos;
2. Há dificuldades estruturais, como a falta de recursos para contratação de
pessoal qualificado e a compra de equipamentos mais modernos, no
caso do IAC e da RIDESA;
3. Desconhecimento por parte dos produtores dos efeitos e do impacto das
mudanças climáticas no setor, talvez a discussão ainda esteja restrita por
demais ao meio acadêmico;
6. Considerações finais:
• Outras limitações para a adaptação da cultura frente as
mudanças climáticas são passíveis de necessárias destaque:
4. Falta apoio financeiro do poder público, isso faz com que os programas
se envolvam com as necessidades imediatas dos produtores associados,
financiadores do programa, e que o desenvolvimento de variedades
adaptadas às mudanças climáticas não recebam recursos suficientes
para desenvolvimento, no caso do IAC e da RIDESA;
5. Há dificuldades ao melhoramento, tanto ao convencional quando para a
transgenia, impostas pela própria planta por possuir uma estrutura
biológica complexa.
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O melhoramento genético de cana-de-açúcar no Brasil e o Desafio das Mudanças Climáticas

  • 1. O MELHORAMENTO GENÉTICO DE CANA-DE- AÇÚCAR NO BRASIL E O DESAFIO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS Dra. Silvia Angélica D. de Carvalho Prof. Dr. André Tosi Furtado Departamento de Política Científica e Tecnológica Instituto de Geociências - UNICAMP
  • 2. • Estrutura da apresentação: 1. Apresentação do projeto; 2. Objetivos e metodologia; 3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima; 4. Melhoramento genético da cana; 5. Os Programas de melhoramento da cana; 6. Considerações finais;
  • 3. 1. Apresentação do Projeto: • Este artigo apresenta os resultados preliminares do trabalho “Pesquisa e Desenvolvimento na Produção de Álcool e as Mudanças Climáticas Globais” • Está inserido no Projeto Temático: Geração de Cenários de Produção de Álcool como Apoio para a Formulação de Políticas Públicas Aplicadas à Adaptação do Setor Sucroalcooleiro Nacional às Mudanças Climáticas. – Faz parte do Programa de Mudanças Climáticas Globais da Fapesp.
  • 4. 2. Objetivos: – apresentar um levantamento sobre a atuação dos programas de melhoramento genético de cana-de-açúcar e avaliar como a questão das mudanças climáticas está sendo considerada no desenvolvimento de variedades da cultura. • Metodologia: – Revisão bibliográfica; – Levantamento de informações secundárias; – Realização de entrevistas com os coordenadores dos programas e pesquisadores da área;
  • 5. 3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima • Condições setoriais recentes: – Crescimento da demanda interna e externa por cana-de-açúcar, principalmente após 2002-03; – Expansão da produção para áreas com piores condições de solo e clima: área de pastagens degradadas e regiões com diferentes condições climáticas das áreas tradicionais; Desafio para as áreas agronômica e tecnológica. – A produção de cana-de-açúcar cresceu 143% no período 2000-2010: crescimento da área plantada e aumento da produtividade;
  • 6. Fonte: Anuário Estatística da Agroenergia 2010/ Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Produção e Agroenergia – Brasília, : MAPA /SPAE, 2ª ed., 2011. 223 p.
  • 7. Fonte: Hansen et al. 2001 Hansen, J.E., R. Ruedy, Mki. Sato, M. Imhoff, W. Lawrence, D. Easterling, T. Peterson, and T. Karl, 2001: A closer look at United States and global surface temperature change. J. Geophys. Res., 106, 23947-23963, doi:10.1029/2001JD000354. Mas temos outro grande desafio: o aquecimento global
  • 8. 3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima – Para a estabilização da temperatura é necessário a estabilização das emissões líquidas antrópicas (produzidas pelo homem); • O etanol da cana-de-açúcar apresenta balanço energético e de emissões significativamente favorável; – Riscos crescentes de variações climáticas inesperadas e intensas: os extremos se fortalecem; – Grande suscetibilidade da agricultura ao clima; – Importância do desenvolvimento de ferramentas, como o Zoneamento de Risco Climático (ZULLO JR et al, 2010), para auxiliar a expansão das culturas;
  • 9. INAÇÃO MITIGAÇÃO ADAPTAÇÃO Ausência de ação Ações de redução das emissões líquidas antrópicas de gases de efeito estufa Trata das medidas para diminuir os prejuízos resultantes da mudança do clima Três possibilidades de decisão:
  • 10. 3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima – Os cenários climáticos construídos para o Brasil com base no AR4-IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas, 2007): • A2, mais pessimista, estimou temperatura entre 2oC e 5,4oC até 2100; • B2, mais otimista, estimou temperatura entre 1,4oC e 3,8oC até 2100; • Algodão • Arroz • Café • Cana-de-açúcar • Feijão; • Girassol; • Mandioca; • Milho • soja 1. Deficiência hídrica 2. Áreas de alto risco climático 86% Da área plantada (ASSAD e PINTO, 2008)
  • 11. 3. Cana-de-açúcar e as mudanças do clima – A cana apresenta condições de crescimento e desenvolvimento que a beneficiam: • Ciclo de desenvolvimento longo – 18 meses; • Desempenho favorável em condições quentes e úmidas, com intensa radiação solar, na fase de crescimento, seguido de um período seco, nas fases de maturação e colheita. • A irrigação, quando necessária, ocorre apenas na fase de rebrota do canavial; • Taxas máximas de crescimento e acúmulo de biomassa para valores entre 22oC e 30oC, sendo nulo acima de 38oC e restrito, devido ao risco de geada superior a 20%, para valores abaixo de 19oC; • Condições que permitem duas colheitas anuais; Fonte: ZULLO JR et al, 2010
  • 12. Indicadores de produção das últimas safras safra 2010/2011 safra 2011/2012 Alteração % área plantada (mil ha) 8,056.0 8,981.5 11,49 Produtividade (ton/ha) 77,45 68,29 -11,82 Produção (mil ha) 623,905.3 571,471.0 -8,4 Produção de Açúcar (mil ha) 38,168.4 36,882.0 -3,37 Produção de Alcool (mil m3) 27,595.5 22,857.6 -17,17 MAS... Entre os fatores que contribuíram para tais quedas estão variações climáticas inesperadas que afetaram, inclusive, as regiões tradicionais de produção.
  • 13. 4. Melhoramento genético da cana; • Possui como objetivo estimular a criação de mecanismos de interação entre o setor sucroalcooleiro e a pesquisa de ponta na área de biologia de sistemas, integrando dados genômicos, moleculares, bioquímicos, fisiológicos de crescimento e de desenvolvimento de plantas em resposta ao ambiente (SOUZA e SLUYS, 2010) • E, diante das condições colocadas, ganha mais importância do que nunca; • O melhoramento genético é capaz de fazer frente ao problema da mudança climática até um aumento de 2°C na temperatura, acima disso, as plantas começam a ter dificuldade em fazer fotossíntese;
  • 14. 4. Melhoramento genético da cana; • Os “transgênicos de segunda geração” podem ser uma alternativa, além de serem tolerantes a herbicidas ou resistentes a insetos, como os transgênicos atuais, também seriam mais adaptados aos estresses ambientais; • A proposta visa buscar, na natureza, plantas mais tolerantes a altas temperaturas e à deficiência hídrica e se apropriar de sua genética para produzir cultivares agrícolas mais resistentes; (ASSAD e PINTO, 2008)
  • 15. 4. Melhoramento genético da cana; • Com o desenvolvimento de variedades que apresentem maior resistência ao calor e a seca, além de medidas de gestão cultural como o manejo adequado do solo, seria possível a adaptação da cultura. • O grande desafio é que a cana-de-açúcar apresenta um genoma complexo, que varia de cultivar para cultivar por se tratar de um genoma híbrido e poliplóide; • Os centros de melhoramento genético brasileiros, historicamente responsáveis por grandes avanços na produtividade da cana, possuem grande responsabilidade sobre a capacidade de adaptação da cultura.
  • 16. 5. Os Programas de melhoramento da cana: • Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Cana – IAC – O IAC foi precursor em pesquisa agrícola no país e, nas décadas de 40 e 50, lançou as primeiras variedades de cana criadas no Brasil; – A partir daí, também foram desenvolvidos estudos como: adubação, calagem, época de plantio, espaçamento, aplicação de vinhaça etc. – Após o avanço do Proálcool, na década de 80, problemas internos e mudanças polícas quase permitiram o fim do programa; – Pela persistência de alguns pesquisadores e com muitas limitações o programa se reestruturou e, em 2005, se firmou em Ribeirão Preto e tem feito, novamente, grandes contribuições ao setor; – Tem experimentos importantes no Centro-Oeste para variedades resistentes ao estresse hídrico e altas temperaturas;
  • 17. Centro Avançado de Cana – IAC Produção de mudas em tubetes para posterior seleção Foto tirada em abril, 2012.
  • 18. 5. Os Programas de melhoramento da cana: • Centro de Tecnologia Canavieira – CTC – Hoje é uma instituição privada, teve sua origem na antiga COOPERSUCAR; – Promoveu uma forte descentralização do programa com a criação de 13 polos regionais de melhoramento definidos pelos Ambientes de Produção Edafoclimáticos que selecionam e disseminam clones promissores; – Em 2007, iniciou o desenvolvimento do processo para obtenção do etanol a partir da biomassa da cana-de-açúcar (bagaço e palha) ; – Possui o maior e mais completo banco de germoplasma de cana-de- açúcar do país; – Desenvolveu uma biofábrica que acelera a clonagem das canas mais promissoras, possui capacidade de produção de 1 milhão de plantas/mês. – Em 2011, lançou duas variedades resistentes ao estresse hídrico e está desenvolvendo variedades trangências com a mesma característica.
  • 19. 5. Os Programas de melhoramento da cana: • Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor Sucroenergético – RIDESA – Foi criada em 1991 quando incorporou as atividades do extinto Planalsucar; – Inicialmente, foi firmada por convêncio com 7 Universades Federais, hoje engloba 10 Ufs, espalhadas por todo o território nacional; – Atualmente, as variedades RB possuem 59% da área plantada de cana no país; – Em marco/2011, lançou 13 novas variedades, sendo duas com características de rusticidade e tolerância ao estresse hídrico; – No entanto, até o momento não foi constatado nenhum experimento específico da RIDESA voltado ao aumento de temperatura;
  • 20. 5. Os Programas de melhoramento da cana: • EMBRAPA – É o programa mais recente de melhoramento de cana do país; – Possui um forte direcionamento para a biotecnologia, por considerar que via transgenia as respostas as demandas do setor serão mais rápidas do que via melhoramento tradicional; – Possui plantas transgênicas com tolerância a seca sob avaliação em casas de vegetação;
  • 21. 6. Considerações finais: • Os programas possuem capacitação para responder a demanda frente as mudanças climáticas; • Mas essa questão não aparece de maneira contundente na preocupação da maioria deles: • RIDESA: necessidade de resposta a demanda mais urgentes dos produtores como variedades que respondam adequadamente ao plantio e colheita mecanizados, resistam a prafas, etc. Consideram que a seleção natural dará conta de respondem as mudanças climáticas; • IAC: tem trabalhado a questão de forma indireta na busca por atender as necessidades de produtores na região Centro-Oeste, com pesquisas de solo e matriz de plantio; • EMBRAPA e o CTC: através da biotecnologia tem experimentos focados na questão;
  • 22. 6. Considerações finais: • Outras limitações para a adaptação da cultura frente as mudanças climáticas são passíveis de necessárias destaque: 1. No melhoramento convencional, o tempo para a colocação da variedade no mercado é longo, varia entre 12 e 15 anos; 2. Há dificuldades estruturais, como a falta de recursos para contratação de pessoal qualificado e a compra de equipamentos mais modernos, no caso do IAC e da RIDESA; 3. Desconhecimento por parte dos produtores dos efeitos e do impacto das mudanças climáticas no setor, talvez a discussão ainda esteja restrita por demais ao meio acadêmico;
  • 23. 6. Considerações finais: • Outras limitações para a adaptação da cultura frente as mudanças climáticas são passíveis de necessárias destaque: 4. Falta apoio financeiro do poder público, isso faz com que os programas se envolvam com as necessidades imediatas dos produtores associados, financiadores do programa, e que o desenvolvimento de variedades adaptadas às mudanças climáticas não recebam recursos suficientes para desenvolvimento, no caso do IAC e da RIDESA; 5. Há dificuldades ao melhoramento, tanto ao convencional quando para a transgenia, impostas pela própria planta por possuir uma estrutura biológica complexa.