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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°89 - ABRIL DE 2005

Eucalipto

Melhoramento gentico de espcies florestais

O melhoramento gentico uma cincia utilizada em plantas e animais para a obteno de caractersticas desejveis, a partir do conhecimento do controle gentico destas caractersticas e de sua variabilidade.

O melhoramento gentico foi iniciado no Brasil em 1903, com a introduo do gnero Eucalyptus por Navarro de Andrade para a produo de dormentes para estradas de ferro.

Em sua forma mais comum, o melhoramento florestal se d atravs da seleo de indivduos superiores, identificados em plantaes comerciais, os quais podem ser vegetativamente multiplicados, ou restabelecidos em um delineamento adequado para a comprovao de sua superioridade gentica, para a produo de sementes ou para a propagao comercial.

Esta comprovao de que os indivduos selecionados (que formaro os futuros plantios comerciais ou produziro sementes para este fim) so geneticamente superiores pode ser realizada atravs da implantao de testes de prognies ou de testes clonais.

Na rea florestal, existem trs formas de multiplicao vegetativa dos indivduos selecionados: estaquia, mtodo de propagao vegetativa por enraizamento de estacas; enxertia, unio de partes de indivduos atravs de seus tecidos, de modo que a unio seja seguida de crescimento vegetativo e; micropropagao, cultura de tecidos. A escolha do mtodo depende da finalidade da multiplicao e da fisiologia da espcie com a qual se est trabalhando.

A escolha de rvores o primeiro passo para o melhoramento. Para uma maior garantia dos resultados, a seleo dos indivduos pode ser realizada atravs de vrios tipos de selees.

A seleo dentro de famlias feita atravs de clculos que utilizam o desvio do valor individual em relao mdia da famlia no bloco. Pode-se, tambm, utilizar o desvio da mdia de famlias em relao mdia geral do teste.

Outra opo a seleo combinada ou que utiliza ambos os desvios. A seleo multi-efeito, que propicia a correo dos efeitos ambientais, maximizando o ganho gentico.

Com relao seleo entre famlias e dentro das famlias, observou-se o problema da existncia de indivduos excepcionais, em famlias no selecionadas, e de indivduos selecionados com valor inferior at mesmo ao pior indivduo de outra famlia. Portanto, a seleo ser baseada em medidas genticas e no fenotpicas (que sofrem ao do ambiente).

Grande ateno deve ser dada ao objetivo final da seleo. Para isso, so realizados dois testes: testes de prognie, que fornecem dados sobre valores genticos (apenas a varincia aditiva considerada). Este teste avalia as origens pela comparao do desempenho das suas descendncias. Os testes clonais, que fornecem dados sobre valores genotpicos (a varincia dominante tambm considerada). Este teste a avaliao de um indivduo ou clone atravs da comparao de clones.

A importncia destes conceitos est no fato de que pode haver grandes erros no resultado esperado, se indivduos selecionados para a reproduo sexuada (pomar de sementes) forem utilizados para a clonagem, ou vice-versa. A produtividade, a qualidade da madeira, a forma do fuste, a resistncia a pragas e doenas, bem como outras inmeras caractersticas que podem alterar o valor de uma floresta plantada, esto definidas j nas sementes, nos cromossomos. Isto torna a produo de sementes a partir de pomares testados uma ferramenta essencial.

Sementes melhoradas

A propagao dos resultados obtidos com o melhoramento gentico florestal pode ocorrer atravs de sementes, ou atravs de estacas (clonagem) a partir do material selecionado. As sementes melhoradas podem ser obtidas das seguintes formas: rea de coleta de sementes (ACS); rea de produo de sementes (APS); pomar de sementes clonal testado (PSCT); desenvolvimento dos pomares; pomares de estacas (seed stand)

rea de Coleta de Sementes

Povoamento comercial onde se coletam sementes dos melhores indivduos para utilizao massal. Caracterizado por ser a mais simples forma de produo de sementes melhoradas, implica em baixa intensidade de seleo (cerca de 1:10) e seleo fenotpica no lado feminino.

rea de Produo de Sementes

Povoamento onde houve seleo e desbaste, removendo-se as rvores com caractersticas de qualidade inferior, deixando-se apenas os melhores indivduos para o cruzamento. a forma mais utilizada. A intensidade de seleo tambm baixa (1:10) e a seleo fenotpica ocorre dos dois lados (feminino e masculino).

Pomar de Sementes Clonal Testado

uma plantao de rvores com gentipo selecionado atravs de um teste clonal, estabelecida atravs da propagao vegetativa. Recebe um manejo diferenciado para o florescimento e produo abundante de sementes, atravs de tratos culturais especficos. Apresenta melhor resultado devido maior intensidade de seleo (cerca de 1:5000) e porque trabalha com a seleo gentica, no lugar da fenotpica, e nos dois lados (feminino e masculino). A dificuldade desta forma de produo para algumas espcies a enxertia.

Entre as vantagens deste mtodo est a possibilidade conhecer os gentipos das rvores produtoras de sementes e somente utilizar os superiores. Alm disso, o florescimento se inicia mais rapidamente em funo da idade fisiolgica. O pomar pode ser implantado em local mais conveniente, mais econmico e mais produtivo.

Entre as desvantagens esto os seguintes fatores: apenas um ciclo de seleo obtido na operao; h restrio da base gentica; existem possveis dificuldades na propagao; contudo a possibilidade de cruzamentos entre indivduos aparentados mnima e os gentipos superiores podem ser repetidos diversas vezes.

Pomar de sementes por muda

uma plantao de rvores selecionadas geneticamente atravs de um teste de prognies, estabelecida atravs de mudas oriundas de sementes. Recebe um manejo diferenciado para o florescimento e produo abundante de sementes, atravs de tratos culturais especficos. Assim como o PSCT resulta em sementes de melhor qualidade que as ACSs e APSs, porque a seleo tambm gentica em vez de fenotpica. Este tipo de pomar requer a existncia de teste de prognie.

Este mtodo apresenta vantagens quando as caractersticas de interesse se manifestam em idade jovem; quando a espcie floresce precocemente; quando a propagao vegetativa difcil. Neste caso, tem-se dois ciclos de seleo em uma operao e possvel manter uma base gentica mais ampla, a partir de um maior nmero inicial de pais.

Como o PSM surge a partir de desbastes em testes de prognie, torna-se desvantajoso quando: a avaliao das prognies (teste) e a produo de sementes so dificilmente obtidas no mesmo local e, como os testes de prognie so feitos para as selees originais, e no para os indivduos que constituem o pomar, os gentipos dentro do pomar de produo no so conhecidos.

Em funo do delineamento do teste e dos desbastes realizados, existe o problema de cruzamento entre parentes, principalmente quando se utiliza sementes de polinizao aberta. Ocorre ainda que, se a espcie apresenta florao demorada, este processo no pode ser acelerado como ocorre na enxertia e, ao contrrio do que ocorre na produo de sementes atravs de clones, um gentipo superior representado por somente uma rvore.

Produo de Estacas



As estacas (cuttings) so segmentos de folhas, ramos, seces do caule ou raiz, tratadas com a finalidade de promover o enraizamento.

Muito comum no caso dos gneros Eucalyptus e Populus, a propagao na forma de estacas apresenta a vantagem de obteno de maiores ganhos em pouco tempo. Neste caso trabalha-se com a herdabilidade no sentido amplo, ou seja, sem cruzamentos. Plantios comerciais estabelecidos a partir de estacas apresentam maior homogeneidade, maior sobrevivncia e maior produtividade.

A herdabilidade a poro da variao fenotpica observada que ocorre em funo dos efeitos genticos. A estratgia de melhoramento pode ser definida em funo: da herdabilidade, a qual no apenas uma propriedade do carter; da populao; das condies ambientais a que foram submetidos os indivduos.

O valor da herdabilidade pode ser aumentado pela introduo de mais variao gentica na populao, e melhorando as condies experimentais, reduzindo a contribuio da variao ambiental para a variao fenotpica total.

Um fator relevante quando se fala em melhoramento florestal a interao gentipo x ambiente. Um mesmo gentipo (por exemplo, estacas de uma mesma matriz) pode apresentar comportamento inverso em dois ou mais ambientes. Este fenmeno conhecido como interao gentipo x ambiente e indesejvel em um programa de melhoramento envolvendo mais de um local. A conseqncia negativa deste fenmeno justamente o erro que pode estar embutido na indicao de um determinado material para ambientes diferentes.

O melhoramento gentico uma atividade j consagrada na agricultura, que permitiu a obteno de resultados fantsticos em culturas anuais como o milho, a soja e a cana-de-acar. Entre estes resultados esto o aumento da produtividade, a resistncia a doenas e o aumento do teor de brix. Tal sucesso se deve aos esforos para o conhecimento e definio das melhores tcnicas de melhoramento em funo da cultura com a qual se est trabalhando, e de condies favorveis, como a florao anual, o porte das plantas e facilidades na polinizao, diferentemente do que se encontra em espcies arbreas.

Apesar das diferenas encontradas para as condies citadas na rea florestal, o melhoramento gentico tambm possvel e vem sendo realizado desde o incio do sculo XX, em diferentes pases e com diferentes espcies. Mas, mesmo com as dificuldades inerentes s espcies arbreas, como o tempo para a maturidade fisiolgica e a conseqente florao, a distribuio das rvores nas populaes naturais e a dificuldade de coleta de sementes representativa da variao existente, a altura das rvores, a variedade de agentes polinizantes, dificuldades na propagao vegetativa, e outros.

A maioria dos trabalhos desenvolvidos no melhoramento gentico florestal visam o aumento volumtrico das rvores e a melhoria da retido do fuste, mas diversas outras caractersticas, principalmente voltadas tecnologia da madeira, j so tambm contempladas na seleo.

Em espcies utilizadas comercialmente o melhoramento em caractersticas relacionadas produo de celulose, painis de madeira e carvo se tornam interessantes devido possibilidade de ganhos em qualidade e quantidade significativos no produto final. O mecanismo traz bons resultados econmicos e compensa o custo envolvido com a pesquisa e a tecnologia aplicadas.

Como exemplo, o teor de lignina e o rendimento em celulose, a densidade da madeira e seu poder calorfico, a presena de tiloses, o teor de cinzas, o teor de extrativos, e muitas outras variveis mostram a importncia da conduo de pesquisas em anatomia e tecnologia da madeira paralelamente a programas de melhoramento gentico, otimizando o tempo e incrementando os resultados obtidos.

Atravs da seleo de famlias, procedncias e indivduos, o melhoramento gentico procura explorar a variabilidade natural das espcies, ainda pouco conhecidas em funo da amplitude de variao em que ocorrem.

O eucalipto, por exemplo, ocorre naturalmente na Austrlia entre latitudes de 13o a 43o, altitudes que vo do nvel do mar at 4.000 m, em regies sem problemas de dficit hdrico e outras onde este dficit chega a 300 mm.

Basicamente, o resultado do melhoramento gentico ocorre em funo

da variabilidade gentica existente; da intensidade de seleo a ser praticada (manuseada pelo homem); da herdabilidade do carter de interesse na espcie e condies disponveis.

As principais espcies s quais o melhoramento gentico florestal vem se dedicando no mundo, so:

Eucalyptus grandis

Eucalyptus urophylla

Eucalyptus saligna

Pinus taeda

Pinus caribaea var. hondurensis

Pinus radiata

Criptomeria japonica

Acacia mearnsii, que vem sendo melhorada na frica do Sul desde 1920



Existem vrias entidades no mundo trabalhando para o melhoramento gentico de espcies florestais. Entre as principais entidades e as respectivas espcies com as quais trabalham, encontram-se:

Eucalyptus

CSIRO (Commonwealth Scientific Industrial Research Organization) Austrlia tem realizado coletas de semente e possibilitado a realizao de testes de procedncia em todo o mundo.

ICFR (Institute of Commercial Forest Research) frica do Sul vem coordenando trabalhos visando a produo de sementes.

EMBRAPA (Empresa Brasileira de Agropecuria), IPEF (Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais), IFSP (Instituto Florestal de So Paulo) Brasil vm produzindo sementes melhoradas de eucalipto.

Pinus subtropicais (Pinus taeda e P. Radiata)

USDA (United State Department of Agriculture) Trabalha com estaes experimentais para o melhoramento destas espcies.

NZFI (New Zealand Forestry Institute).

NCSU (North Carolina State University).

IPEF (Instituto de Pesquisas e Estudos Florestais).

Pinus tropicais

CAMCORE (Central America and Mexico Coniferous Resource).

IPEF (Insituto de Pesquisas e Estudos Florestais).

Araucaria cuninghamii

QFD (Queensland Forest Department) Austrlia.



Como tendncias do melhoramento gentico florestal est a continuidade dos programas de melhoramento visando explorar a variabilidade existente atravs da recombinao dentro da espcie; a produo de rvores hbridas visando atender exigncias industriais; identificao ou caracterizao de rvores selecionadas atravs de tcnicas de marcadores moleculares; utilizao da clonagem como alternativa para plantaes altamente produtivas, combinada a cuidados ambientais necessrios tal prtica; utilizao intensa da seleo precoce visando minimizar o fator tempo; pesquisas na rea de transgnicos x impactos ambientais.

Apenas para se ter uma idia, o gnero Pinus possui 13.000.000 de genes e 12 pares de cromossomos.

Gene = unidade de herana. Os genes esto localizados em locus fixos nos cromossomos e podem existir em uma srie de formas alternativas chamadas de alelos.

Alelo = uma das alternativas de um par ou srie de formas de um gene, os quais so alternativos na herana, porque esto situados no mesmo locus em cromossomos homlogos.

Cromossomos = unidades estruturais do ncleo portadoras dos genes de ordem linear. O nmero em cada espcie tipicamente constante. Os cromossomos sofrem um ciclo tpico em que muda drasticamente sua morfologia nas vrias fases do ciclo vital dos organismos. Os cromossomos se situam na parte central da clula chamada ncleo.