Cultivos tolerantes à seca com uso de biotecnologia

À esquerda, soja HB4 e à direita, soja convencional, submetidas ao mesmo índice de estresse hídrico. Crédito para: Bioceres Crop Solutions 

 As mudanças climáticas chegaram para ficar. Do ponto de vista do agricultor o principal contratempo é o aumento dos riscos climáticos, particularmente de períodos de seca prolongados, como ocorreu na safra 2021/22. A germinação, desenvolvimento e rendimento final das lavouras podem ser bastante prejudicados por estresses abióticos, com prejuízos incomensuráveis para todos os elos do agronegócio, para o consumidor, para a sociedade e para os governos. Um estudo publicado em 5/5/2022 mostrou que 80% da área cultivada no mundo enfrentará sérios problemas de estresse hídrico, ao longo do presente século (http://bitly.ws/qIeo).

Uma das principais ferramentas que o agricultor poderá contar no futuro, para enfrentar as mudanças climáticas, será a utilização de cultivares tolerantes à seca e a altas temperaturas. Partindo de plantas já cultivadas, com alta produtividade e outras características desejáveis, e utilizando melhoramento clássico ou ferramentas avançadas de biotecnologia, os cientistas estão introduzindo nelas a capacidade de obter produtividade adequada, em um ambiente de forte restrição de água. Em alguns casos, a tolerância às temperaturas mais elevadas, que costumam ocorrer em períodos de ausência de chuvas, também está presente nas cultivares tolerantes à seca.

As primeiras tentativas de desenvolver culturas tolerantes à seca, usando a biotecnologia, envolviam genes de plantas adaptadas aos ambientes de deserto. Esses genes conferem às plantas maior capacidade de síntese de osmólitos, que auxiliam na manutenção da turgidez, ou de enzimas envolvidas na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS, na sigla em inglês), que se acumulam nas plantas, em condições de estresse. Trata-se de radicais de oxigênio, energeticamente mais reativos que o oxigênio molecular, ou seja, com maior facilidade em reagir com outras substâncias, podendo gerar uma sequência de reações de oxidação que levam à deterioração de membranas e macromoléculas biológicas como proteínas e DNA, com prejuízos ao organismo. O uso dessa abordagem pode resultar em plantas com tolerância à seca, porém com produtividade menor do que quando cultivadas em condições de oferta adequada de água. Estava posto o desafio para os cientistas: tolerar a seca, mas não perder produtividade na ausência de estresse hídrico.

Trigo

Há 20 anos, uma empresa privada (Bioceres), uma universidade (Universidade Nacional del Litoral - UNL) e uma agência pública (CONICET) da Argentina somaram esforços para obter uma variedade de trigo tolerante à seca. Tudo começou com a identificação de um gene presente no girassol, denominado HaHB-4, o qual, transposto para uma planta modelo usada por cientistas (Arabidopsis thaliana), demonstrou ser responsável por tolerância à seca. Os cientistas argentinos usaram uma estratégia diferente da descrita anteriormente, trabalhando com genes responsáveis por cascatas de sinalização e regulação da expressão gênica, partindo de observações anteriores de que os genes reguladores permitem manter ou até aumentar os rendimentos dos cultivos, mesmo sob condições adversas.

Foi por esse motivo que escolheram o gene HaHB-4, que é um fator de transcrição que modula a expressão de várias centenas de genes e oferece tolerância à seca. Além disso, a ação desse gene não está relacionada ao fechamento precoce dos estômatos, um alvo que foi descartado após o insucesso nas primeiras tentativas para obter genótipos com tolerância à seca. O artigo científico que descreve a obtenção se encontra em http://bitly.ws/qHwe.

A ação hormonal do etileno nas plantas desempenha um papel importante na diminuição do rendimento das culturas cultivadas sob condições de estresse abiótico. Por esse motivo, uma versão particularmente eficiente do gene HaHB-4 foi utilizada, de modo a não só diminuir a síntese de etileno, como fazendo com que as plantas sejam mais insensíveis aos seus efeitos.

As primeiras variedades de trigo transformados com o gene de tolerância foram testadas no campo em 2008. As melhores linhagens foram selecionadas em 2012, com os resultados dos testes mostrando que a tecnologia melhorou a produtividade em anos adversos, quando os rendimentos são geralmente baixos.

Os autores do estudo exemplificam que uma linhagem transgênica rendeu 6% a mais e teve eficiência de uso de água 9,4% maior do que a testemunha, na média dos ambientes avaliados. As diferenças no rendimento de grãos entre as cultivares foram explicadas pela melhoria de 8% no número de grãos por metro quadrado, e foram mais pronunciadas em condições de estresse (em média 16%) do que em condições sem estresse (em média 3%), atingindo um máximo de 97% em um dos ambientes mais secos. Nas plantas transgênicas, o aumento do número de grãos por metro quadrado foi acompanhado por incrementos no número de espiguetas por espiga, perfilhos por planta e floretes férteis por planta.

Assim que os eventos finais foram selecionados em cada safra, os estudos regulatórios adicionais foram iniciados, posto que as aprovações de comercialização em cada local de produção ou de consumo requerem extensos dados de biossegurança, a fim de demonstrar sua segurança à saúde humana, animal e ao meio ambiente.

Nesse particular é assaz importante salientar três aspectos fundamentais a respeito da segurança do consumo de produtos contendo o gene HaHB4, e não apenas do trigo. Acima de tudo, temos que considerar que o gene está presente no girassol desde o início do consumo desta planta, seja por seres humanos ou por animais, sem que nunca houvesse sido relatado um problema de saúde a ele associado. Em segundo lugar, o HaHB4 atua como um regulador transcricional de vias endógenas, que compõem os processos fisiológicos naturais das plantas. Assim, não são encontrados proteínas ou metabólitos que não aqueles já naturalmente existentes nas variedades não transgênicas. Finalmente, porém não menos importante: sendo um fator de transcrição, o gene é expresso em níveis extremamente baixos, tornando a sua presença em alimentos um risco de segurança negligenciável.

Lembrando que a equivalência da composição química entre genótipos transgênicos e seus similares convencionais é uma medida exigida pelas autoridades reguladoras da segurança dos alimentos, para sua aprovação. Os resultados da equivalência da composição química de trigo transgênico e convencional estão descritos em http://bitly.ws/qHNq.

A nova variedade de trigo é direcionada para a produção e consumo na América Latina, pois esta região é um importador líquido de trigo, tendo sido patenteada na Argentina e em 14 outros países, incluindo o Brasil, que importa da Argentina mais de 80% do trigo que chega do exterior. Na safra 2021/22 a Argentina cultivou cerca de 50.000 ha de trigo tolerante à seca, a maior parte destinada à produção de sementes para expansão da área nas próximas safras.

Soja

Diferentes abordagens têm sido utilizadas na tentativa de obter cultivares tolerantes à seca, entre elas a expressão de osmoprotetores, chaperonas, transportadores, proteínas de membrana e enzimas, mas nenhum produto dessas técnicas atingiu o mercado.

No Brasil, a equipe da Embrapa Soja desenvolve estudos com a incorporação de diferentes fatores de transcrição, em genótipos de soja, entre esses o gene de arabidopsis AtAREB1, o qual atua como regulador de respostas das plantas ao estresse hídrico. Os resultados mostraram que as plântulas dos genótipos transgênicos apresentaram maior taxa de sobrevivência sob déficit hídrico severo, maior eficiência no uso de água e maior estabilidade de rendimento em comparação ao background convencional, quando testado no campo em situações de déficit hídrico. Os estudos estão descritos em http://bitly.ws/qW5Y.

A mesma equipe de cientistas argentinos que desenvolveu o trigo tolerante à seca também desenvolveu uma cultivar de soja com característica similar. O gene HaHB-4 foi introduzido em cultivares de soja, gerando genótipos transgênicos que, na média de 27 experimentos conduzidos na Argentina, produziram 4% a mais que a cultivar original, não transgênica. Quando os resultados são desdobrados por ambiente, as vantagens do genótipo tolerante à seca ficam mais evidentes pois, em condições de seca, as linhagens tolerantes produziram 8,6% mais, sendo 10,5% superior quando a temperatura era mais elevada e 5,1% com temperatura mais baixa (pormenores em http://bitly.ws/qHPC).

A tecnologia foi patenteada em 11 países, entre eles o Brasil. A equivalência da composição química entre soja transgênica, tolerante à seca, e convencional, pode ser acessada em http://bitly.ws/qHMo. Com a aprovação da soja HB4 pela China, ocorrida em final de abril de 2022 (http://bitly.ws/qHQ3), é esperado um forte incremento do cultivo comercial da mesma na Argentina, já na próxima safra, uma vez que, na safra 2021/22 a área cultivada foi de 21.000 hectares, quase integralmente para produção de sementes.

Milho

Nos Estados Unidos foram desenvolvidos híbridos de milho tolerantes à seca, tanto por melhoramento clássico, quanto com o uso de transgênese, com estimativa de que 22% da área tenha sido cultivada com genótipos tolerantes à seca, em 2016. No caso dos híbridos Drought-Guard e PT-Perkebunan a abordagem utilizada foi a da introdução de uma chaperona, originalmente presente em Bacillus subtilis, que permite tolerar determinados graus de estresse hídrico.

Entrementes, conforme pesquisas realizadas pelo USDA, os genótipos de milho tolerantes à seca, atualmente cultivados, apresentam rendimento pouco superior aos não tolerantes, em condições usuais de seca que os agricultores experimentam em seus campos. Adicionalmente, alguns estudos sugerem que eles não são eficazes em secas severas.

Os dados da Pesquisa de Gerenciamento de Recursos Agrícolas do USDA (ARMS), relativos a 2016, mostram que os rendimentos de milho tolerante à seca foram, em média, 4% mais altos do que os rendimentos de milho não tolerante, sem que a diferença fosse estatisticamente significativa, de acordo com um relatório do USDA (http://bitly.ws/qHSA). O Dr. McFadden, autor do relatório, aponta que os genótipos de milho tolerantes à seca não foram projetados para produzir rendimentos significativamente maiores do que as variedades convencionais, sob condições de cultivo sem seca, que prevalecem na maioria das principais áreas produtoras de milho dos EUA.

Cana-de-açúcar

Pesquisadores da Universidade Federal de Alagoas lançaram no mercado a cultivar RB0442, desenvolvida por melhoramento clássico, com a característica de alta produtividade e boa tolerância à seca, com grande adaptação às condições de produção do nordeste do Brasil. Os resultados indicaram ganhos médios de produtividade de 14% e aumento de 3,5% no teor de açúcar total recuperável (ATR). Em condições de estresse hídrico o ganho de produtividade foi de 24,5%, além de aumento de 11,5% no ATR.

Uma equipe da Embrapa incorporou o gene DREB2 na cana-de-açúcar, obtendo genótipos que, em casa-de-vegetação, demonstraram tolerância ao estresse hídrico, associado com níveis mais elevados de sacarose, considerado um forte indicativo da possibilidade de desenvolvimento de variedades transgênicas tolerantes à seca (http://bitly.ws/qHUX).

Ferramenta que será útil

Com o aprofundamento das mudanças climáticas em curso, a imprevisibilidade do clima e a ocorrência de eventos extremos – como a seca – com frequência e intensidade cada vez maiores, se configuram como o grande desafio da agropecuária no futuro imediato e no longo prazo. O desenvolvimento de genótipos tolerantes à seca será uma excelente alternativa para os agricultores enfrentarem o problema, sem nunca esquecer de outras tecnologias, em especial o manejo do solo e das culturas e o uso de irrigação. Essa integração será primordial para garantir a segurança alimentar do planeta Terra, no médio e longo prazos.

Fonte: Revista Cultivar 

Diversificação de forrageiras no Semiárido aumenta a produtividade e a resiliência à seca

Entre as gramíneas perenes, os capins Buffel Aridus, Massai (foto acima) e BRS Tamani apresentaram melhor desempenho médio.

Pesquisa desenvolvida pela Embrapa em parceria com a Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil (CNA), com experimentos nos nove estados da Região Nordeste e na região norte de Minas Gerais, evidenciou benefícios de se diversificar a oferta de plantas forrageiras no Semiárido brasileiro. O projeto Forrageiras para o Semiárido, ao longo de três anos de atividade, mostrou resultados de produtividade e resiliência de espécies forrageiras testadas em 12 diferentes unidades de referência tecnológica (URTs).

No projeto, foram testadas 26 espécies, entre gramíneas perenes, gramíneas anuais, cactáceas e lenhosas. Entre as gramíneas perenes, os capins Buffel Aridus, Massai e BRS Tamani apresentaram melhor desempenho médio, com produtividade variando entre 15 e 20 toneladas de matéria seca por hectare a cada ano e resistência para formação de pastos. 

Entre as gramíneas anuais, usadas para compor reserva alimentar em forma de silagem, o sorgo BRS Ponta Negra produziu forragem para encher dois silos de 40 toneladas, em unidades onde a precipitação média foi de 600 mm anuais – uma silagem suficiente para ser fornecida a um rebanho de sete vacas durante 180 dias. O milheto BRS 1501, por sua vez, teve bom desempenho em condições ainda mais adversas: em regiões com precipitações anuais abaixo de 400 mm, ele chegou a produzir 18 toneladas de massa verde, reserva capaz de alimentar um rebanho de 33 cabras durante 180 dias.

Nas espécies lenhosas, usadas para compor bancos de proteína, leucena e gliricídia tiveram produtividade de 3 toneladas de matéria seca por ano. Já nas cactáceas, além de boa produtividade, os experimentos mostraram capacidade de resiliência: 99% dos materiais testados sobreviveram a condições adversas no Semiárido durante os três anos de projeto. 

De acordo com a pesquisadora Ana Clara Cavalcante, chefe-geral da Embrapa Caprinos e Ovinos (CE), todos esses indicadores são muito positivos, especialmente porque foram obtidos em condições de sequeiro – em locais com precipitação acumulada média menor que 600 mm por ano e onde as plantas forrageiras contam somente com água das chuvas como recurso hídrico – semelhantes à realidade da maioria dos produtores rurais no Semiárido brasileiro.

“Essa resposta tem essa magnitude porque foi utilizada tecnologia em práticas que permitem manter mais água de chuva no solo e na planta. A implantação de espécies lenhosas fez uso de hidrogel (quando adicionado às mudas, serve como uma reserva de água em períodos de estiagem). Para cactáceas, tivemos o uso de técnica de plantio em camaleão, que evita o contato direto da planta com a água e, ao mesmo tempo, permite o acúmulo de água no solo entre as linhas de palma”, destaca a pesquisadora.

Ingrediente-surpresa no cardápio: espécies lenhosas são fontes de proteína

Para além dos bons resultados de produtividade, os experimentos evidenciam a vantagem para os produtores rurais de diversificarem o uso de espécies em suas propriedades, mesclando plantas forrageiras para formação de pasto, reserva alimentar e silagem nos períodos de estiagem que, no Semiárido brasileiro, podem durar de seis a oito meses ao ano. Essa é a estratégia do chamado cardápio forrageiro, que combina diferentes plantas, de modo a aproveitar ao máximo o recurso hídrico para armazenamento em forma de forragem para os diversos usos pelos rebanhos e otimizar o uso da área disponível na propriedade para a produção de forragem.

Ana Clara ressalta que a estratégia de diversificação das plantas forrageiras nas propriedades é importante por garantir uma oferta de forragem mais estável ao longo do ano, evitando riscos de sazonalidade por conta da irregularidade das chuvas. Outra vantagem é reduzir o risco de perda de recursos alimentares por pragas e doenças, o que tem mais chances de acontecer nos monocultivos.

“O cardápio forrageiro possui plantas que mantêm a qualidade da forragem no campo, sem necessidade de colheita, como é o caso da palma. Outro ingrediente, o cultivo de gramíneas anuais em sequeiro, permite guardar água de chuva na forma de forragem como silagem, que não tem prazo de validade. Por fim, a base de produção está no pasto, nativo e cultivado, sendo esse último incrementado por espécies produtivas e adaptadas que têm poder de aumentar em até cinco vezes a oferta de forragem. O ingrediente-surpresa do cardápio são as espécies lenhosas que podem ser fonte de proteína, de sombra e até melhorar a qualidade do solo”, destaca.

Segundo a assessora técnica do Instituto CNA, Ana Carolina Mera, a experiência do projeto trouxe lições sobre o uso da diversidade de plantas forrageiras para minimizar os riscos das secas para os produtores rurais. “Estudar diferentes espécies de plantas forrageiras, considerando suas especificidades, e combiná-las de forma estratégica é fundamental para garantir o desenvolvimento sustentável da pecuária no Semiárido”, afirma ela.

Forrageiras adaptadas a realidades locais

Os experimentos nas 12 unidades de referência tecnológicas evidenciaram que é necessário observar com atenção as realidades locais, pois o Semiárido brasileiro não é homogêneo, apresentando diversidade de condições ambientais em suas regiões. “As espécies avaliadas, materiais provenientes dos programas de melhoramento vegetal da Embrapa e de parceiros, foram testadas em diversos ambientes e comprovaram que determinadas características genéticas se manifestam melhor em condições específicas de solo e precipitação”, frisa a pesquisadora.

Com os trabalhos nas URTs, é possível indicar forrageiras mais adaptadas a realidades locais para implementação nas propriedades rurais, como alternativas para compor o cardápio forrageiro. Na URT em Tenório (PB), os testes indicaram bons resultados para espécies como o sorgo Ponta Negra (foto abaixo, 15,6 toneladas de matéria seca MS/hectare/ano), o capim BRS Piatã (18,6 toneladas MS/hectare/ano) e a cactácea Orelha de Elefante Mexicana (26,6 toneladas MS/hectare/ano).

“São resultados muito significativos. É perfeitamente possível alcançar produtividades até maiores. Nas visitas feitas à URT, em dias de campo ou a partir de lives, os produtores começaram a ver a importância da diversidade de plantas na propriedade, pois, com planejamento, obedecendo as janelas de plantio, e observando as culturas mais resistentes é perfeitamente possível ter várias opções de forragens na propriedade”, avalia Humberto Gonçalves, licenciado em Ciências Agrárias e técnico do Serviço Nacional de Aprendizagem Rural da Paraíba (Senar/PB) que acompanhou os trabalhos na URT. 

Já na URT de Montes Claros (MG), região do Semiárido mineiro, tiveram destaque, em termos de produtividade, o sorgo BRS 658 (24 toneladas de MS/hectare/ano), o capim Andropogon (10 toneladas MS/hectare/ano) e também a Orelha de Elefante Mexicana (19 toneladas MS/hectare/ano). Segundo a engenheira agrônoma Inez Silva, técnica do Serviço Nacional de Aprendizagem Rural – Administração Regional de Minas Gerais (Senar/MG) que acompanhou os experimentos, são indicadores positivos para uma região com chuvas escassas e mal distribuídas, com longos períodos de estiagem e altas temperaturas. Esse desempenho traz, segundo ela, boas opções para a diversificação da oferta de forragem em âmbito local.

“A diversificação de forrageiras ajuda a minimizar os riscos. Com o melhor aproveitamento de cada grupo de plantas, cujas potencialidades se somam e permitem a autonomia dos produtores no processo de produção do alimento, conseguimos uma contribuição mais relevante para viabilizar a pecuária em qualquer sistema de produção do Semiárido, independentemente do tamanho da propriedade”, afirma Inez.

Com a palavra, os produtores

Ao longo dos três anos de projeto, produtores rurais do Semiárido brasileiro, ao visitar as URTs e acompanhar as experiências, passaram a introduzir a proposta do cardápio forrageiro em suas propriedades, sob acompanhamento de extensionistas do projeto. Vinícius Leite, criador de ovinos, suínos e aves da zona rural de Riacho das Almas (PE), conheceu o projeto Forrageiras para o Semiárido a partir de informações do portal da Embrapa e visitou a URT em São João (PE). A partir do contato, promoveu mudanças no manejo e inseriu novas culturas em sua propriedade.

“Comecei a tratar a palma forrageira como uma cultura, melhorando o seu manejo, implementei o Massai e montei um banco de proteínas, com gliricídia e leucena. A palma melhorou consideravelmente a sua produção, o capim Massai teve uma excelente rebrota e serviu como forrageira num sistema de piquetes e as leguminosas foram a suplementação necessária de proteínas”, destaca ele.

Em Sumé (PB), o produtor rural Luciano Sousa já produzia para reserva alimentar, com silagem à base de sorgo, palha de milho e cana que garante fornecimento para seu rebanho de cabras e vacas leiteiras durante o período seco. Mas a introdução da moringa e da gliricídia foi uma novidade recente, a partir do contato com equipe da Embrapa. “Aqui a gente conhecia bem a leucena, mas a gliricídia e a moringa são excelentes. Com elas, reduzi a necessidade de comprar alimento concentrado. A produtividade é muito boa. Você faz um corte agora, daqui a 15 dias já tem material novamente”, ressalta Luciano.

Cooperação para continuidade das ações

Para a continuidade do projeto Forrageiras para o Semiárido nos próximos três anos, foi firmada uma cooperação técnica entre a Embrapa e a CNA que iniciou em novembro de 2021 uma nova fase, com futura participação de animais em novas URTs. Lá, está sendo estudada a capacidade de resiliência de plantas forrageiras sob condições de pastejo de ovinos, bovinos de corte e novilhas de leite.

Nas URT’s da primeira fase do projeto, já instaladas, será iniciada uma nova etapa de estudos onde serão inseridos materiais inéditos para avaliação. Essas forrageiras serão selecionadas pelas equipes da Embrapa e técnicos do Senar/CNA. Também nessa segunda fase do projeto, as opções do cardápio forrageiro serão incluídas em um módulo do aplicativo Orçamento Forrageiro, para ajudar os produtores do Semiárido na escolha das espécies mais adequadas às suas condições climáticas.

Fonte: Embrapa

(https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/69510782/diversificacao-de-forrageiras-no-semiarido-aumenta-a-produtividade-e-a-resiliencia-a-seca)