Importância do desenvolvimento de cultivares de algodão

Renan Umburanas - ESALQ-USP

O Brasil produziu 2,9 toneladas de pluma de algodão na última safra 2019/2020 (CONAB, 2020). Nos últimos 44 anos, a produtividade de pluma aumentou 12 vezes (Figura 1A) e, ao mesmo tempo, o rendimento de pluma aumentou de 33% para 40% (Figura 1B) (CONAB 2020). Esse aumento na produtividade, bem como no rendimento de pluma, é em grande parte decorrente do melhoramento genético de cultivares. A seguir serão destacados os pontos relacionados ao desenvolvimento de uma cultivar de algodão.

O algodão pertence ao gênero Gossypium, e apresenta variabilidade cromossômica em espécies dentro do mesmo gênero, sendo que todas são passíveis de serem utilizadas em programas de desenvolvimento de novas cultivares (melhoramento genético). Algumas espécies são diploides (2n = 2x = 26) (exemplos: Gossypium arboreum; Gossypium herbaceum; Gossypium raimondii); e outras são tetraplóides (2n = 4x = 52) (exemplos: Gossypium hirsutum; Gossypium barbadense).

É uma planta C3, com hábito de crescimento indeterminado (formação de estruturas reprodutivas ao longo do crescimento), dicotiledônea, autógama porém com ocorrência de polinização cruzada (alogamia) que depende da interação entre genótipo e ambiente. O pólen do algodão não pode ser carregado pelo vento e, de forma natural, apenas insetos podem fazer polinização entre flores distantes.

Pertence à família Malvácea e apresenta dois tipos de ramos:

- Simpodial (reprodutivo) – crescimento vegetativo ocorre pela gema apical, gemas intermediarias reprodutivas. É neste tipo de ramo que se formam as maçãs e as fibras de algodão.

- Monopodial (vegetativo) –várias gemas vegetativas consecutivas participam da formação do ramo.

Estratégias de melhoramento

Na cultura do algodão a estratégia de melhoramento geralmente foca nos seguintes pontos: produtividade, frutificação, precocidade, qualidade de fibra, resistência a estresses bióticos (praga e doenças) e estresses abióticos (temperatura e estresse hídrico).

Nos últimos anos a introdução de cultivares transgênicas com resistência a inseticidas (genes que expressam proteínas que conferem resistência a lagartas) e herbicidas (genes para tolerância a moléculas herbicidas para controle de plantas daninhas) tem contribuído para o aumento da produção e da produtividade, além de facilitar o manejo da cultura.

Produtividade de fibra de algodão

Aumentar o número de maçãs é o principal atributo para aumentar a produtividade de fibra, principalmente no terço médio do dossel. Além disso, é importante aumentar o tamanho da maçã bem como aumentar nos capulhos a relação de pluma por semente. Por exemplo, cultivares com 5 capulhos por maçã tem potencial de produtividade superior em relação aos cultivares com 4 capulhos por maçã. A porcentagem de pluma no capulho é afetada pela formação de sementes, já que a fibra do algodão é formada na superfície da semente, e pela densidade de fibra de algodão na semente.

Frutificação e precocidade

O florescimento do algodão é indeterminado com maçãs sendo fixadas ao longo do tempo. Um atributo desejável é a rápida frutificação e maturidade precoce, o que reduz perdas por doenças e insetos e facilita a colheita. Isso aumenta a eficiência de produção, reduz investimento de fertilizantes, insumos e água de irrigação. A precocidade se dá pelo acúmulo de graus dias na planta fornecido pela quantidade de luz diária.

Qualidade da fibra de algodão

A genética tem grande influência na qualidade da fibra do algodão. A performance e a qualidade da fibra de algodão é associada ao: comprimento, resistência/força, finura da fibra e uniformidade.

Resistente a estresses bióticos

A busca por resistência múltipla à doenças é uma estratégia constante do melhoramento. Isso é realizado através da inoculação sequencial de plântulas de algodão em ambiente controlado com diferentes patógenos. Plântulas que expressem maior resistência à doenças garantem rápida germinação e vigor, e por consequência melhor formação de estande de plantas.

Algumas doenças fúngicas de solo podem apodrecer as sementes e causar tombamento em plântulas de algodão. Exemplos: murcha de fusarium (Fusarium oxysporum, Fusarium sp.); Pythium sp.; Rhizoctonia solani; Thielaviopsis basicola.

A murcha de fusarium é mais severa em solos leves e arenosos, o patógeno danifica os tecidos tenros da planta, causa murcha e morte prematura da planta/plântula.

Ao longo do melhoramento a redução do tamanho da folha e o dossel mais aberto resulta num dossel menos favorável a ocorrência de insetos.

Insetos praga causam sérios prejuízos no algodão, e já existem resistência de algumas pragas a grupos químicos de inseticidas. A busca por cultivares resistentes a pragas é constante em virtude do custo do controle por inseticida e de problemas ambientais com o uso de inseticidas. Atualmente já está disponibilizado aos agricultores algumas cultivares transgênicas com tecnologias de proteção contra lagartas de difícil controle em cultivares transgênicas (genes BT).

Entre as principais pragas da cultura estão a Lagarta Helicoverpa (Helicoverpa spp), lagarta das maçãs (Chloridea virescens), lagarta spodoptera (Spodoptera frugiperda), lagarta do curuquerê do algodoeiro (Alabama argillacea), lagarta falsa medideira (Pseudoplusia includens), lagarta cosmioides (Spodoptera cosmioides) e lagarta eridania (Spodoptera eridanea) e lagarta rosada (Pectinophora gosypiella).

Resistente a estresses abióticos

A água é um recurso limitante na produção de algodão e por meio da variabilidade genética é possível tornar a planta mais resiliente ao estresse hídrico. Isso pode ocorrer por meio de modificação no crescimento radicular e por um melhor ajuste nos atributos fotossintéticos da planta.

Com o aquecimento global, selecionar plantas mais resilientes ao estresse térmico também é importante. A espécie Gossypium barbadense (tetraploide) possui variabilidade genética para tolerância ao calor.

Métodos de melhoramento de algodão

Introdução de variabilidade genética

Para o desenvolvimento de novas cultivares é necessário fontes de variabilidade genética, ela pode ser obtida por mutação natural, segregação dentro de uma população, cruzamentos naturais e transgenia. Outra estratégia é a introdução de germoplasma de outras regiões do planeta, o que exige aclimatação.

Seleção de genitores

A partir da hibridação dos genitores, é obtido sementes segregadas que darão origem as populações. Dentro dessas populações, após estabelecidas a campo, utiliza-se métodos de seleção como pedigree, bulk e seleção massal.

Hibridação

É o método mais amplamente utilizado para desenvolver novas cultivares de algodão, através da combinação de atributos desejáveis de diferentes parentais (linhagens/cultivares). Consiste em reunir em uma única linhagem os alelos desejáveis que se encontram em linhagens distintas. Esse método aumenta a variabilidade em programas de melhoramento.

A hibridação em algodão é classificada pelas espécies envolvidas:

- Híbridos intraespecíficos: dentro da mesma espécie. P.ex. hibridação entre parentais Gossypium hirsutum; hibridação entre parentais Gossypium arboreum

- Híbridos interespecíficos: hibridação entre parentais de espécies diferentes mas de mesma ploidia. P.ex. apenas híbridos diploides (2n = 2x = 26); apenas híbridos tetraploides (2n = 4x = 52).

Edição gênica

Hoje já é possível “cortar” o DNA de forma artificial por meio de proteínas, e transferi-lo na cultivar em desenvolvimento. Novas tecnologias de edição gênica estão sendo utilizadas, entre elas o CRISPR, que permite edição de DNA com maior assertividade e precisão, o que irá acelerar ainda mais o processo de melhoramento das cultivares futuras.

Por meio da seleção assistida por marcadores moleculares e seleção genômica em programas de melhoramento é possível também acelerar ciclos de seleção em programas de desenvolvimento de cultivares de algodão. Com essas técnicas é possível, ainda na plântula ou na semente, sequenciar o DNA na busca de genes de resistência e produtividade nas populações segregantes em programas de melhoramento.

O desenvolvimento de uma nova cultivar de algodão é um processo lento que pode levar até 10 anos. No passado eram avançados 1 ciclo de cruzamento por ano e hoje já podem ser selecionados 4 ciclos de seleção em um ano. Dessa forma, nos próximos anos o desenvolvimento de novas cultivares mais modernas, produtivas e com atributos de interesse dos agricultores será cada vez mais rápido.

Portanto produtor, por trás de cada cultivar existe muito trabalho e pesquisa. A busca por maior produtividade, rentabilidade e sustentabilidade no desenvolvimento de novas cultivares é constante. Olhando o histórico da produção do algodão no Brasil já percebemos que houve um grande progresso ao longo do tempo, e esse progresso continuará no futuro.

Fonte Texto:

CONAB - Série histórica

Cotton breeding

Boletim técnico GLT BASF

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