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| Seringueira na Amazonia com antigas cicatrizes da sangría do látex |
Hoje são necessários 30 anos de melhoramento genético para se obter variedades de seringueiras mais produtivas. Geneticistas da Unicamp esperam reduzir este prazo para menos de 10 anos e tornar o Brasil autossuficiente na produção de látex
Entre 1870 e 1910, o Brasil era o maior produtor mundial de látex, a matéria prima da borracha. Hoje, ocupamos a 10a colocação. As 190 mil toneladas de látex produzidas no país em 2016 foram suficientes para suprir apenas 35% da demanda interna. Mais da metade da produção brasileira vem do Estado de São Paulo. Tal proeminência dos heveicultores paulistas se deve aos trabalhos de melhoramento genético de seringueiras que vêm sendo feitos desde os anos 1970 no Instituto Agronômico de Campinas (IAC). Mas o processo de melhoramento da seringueira é demasiadamente lento. Hoje são necessários 30 anos de trabalho contínuo até se obter variedades com alta produtividade de látex e melhor adaptadas ao clima e aos solos da região Sudeste.
Uma importante pesquisa genômica em execução na Universidade de Campinas (Unicamp) está rendendo dividendos que prometem acelerar bastante o tempo de melhoramento da seringueira. "A expectativa é que a nossa pesquisa do genoma da seringueira venha a reduzir o prazo de melhoramento de 30 anos para apenas 10 anos," afirma a geneticista de plantas Anete Pereira de Souza, líder do Laboratório de Análise Genética Molecular no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética, do Instituto de Biologia da Unicamp.
A busca de genes de interesse para fins de melhoramento da seringueira está a cargo dos geneticistas Lívia Moura de Souza e Luciano dos Santos. Em dois artigos, um deles publicados em 2015 em PLoS ONE, e outro que acaba de ser publicado em Frontiers in Plant Science, a equipe revela a descoberta de regiões definidas por 576 marcadores moleculares de interesse ao melhoramento genômico da seringueira.
São 576 oportunidades em potencial para acelerar a obtenção de mudas mais vigorosas, mais produtivas e mais resistentes a doenças, acelerando assim todo o trabalho de melhoramento da seringueira.
Saiba por que esta conquista é tão importante. Mas antes, um pouco de história.
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| Sangramento de seringueira para coleta de látex, matéria prima da borracha (divulgação) |
Biopirataria no século 19
A descoberta do procedimento de vulcanização em 1839 pelo americano Charles Goodyear (o fundador da produtora de pneus que leva seu nome) desencadeou o início do boom da borracha. Entre 1870 e 1910, no chamado ciclo econômico da borracha, o Brasil era o principal produtor mundial de látex, a seiva extraída das seringueiras que é a matéria prima da borracha natural. A demanda por látex crescia ano-a-ano. Mesmo no auge da cafeicultura, a borracha chegou a responder por 24% do comércio exterior brasileiro.
Em 1890, começaram as primeiras tentativas de cultivo manejado, com a criação de fazendas com milhares de seringueiras, enfileiradas umas ao lado das outras. Foi uma decisão fatídica.
A seringueira (Hevea brasiliensis) é uma espécie originária da Amazônia brasileira. Dentro da mata, as árvores selvagens estão distribuídas de forma esparsa na floresta, distantes umas das outras. Tal distância dificulta o alastramento de uma árvore à outra do fungo Microcyclus ulei, o agente causador de uma doença chamada mal das folhas. O fungo só ataca as folhas mais novinhas, matando-as. Sem conseguir produzir uma nova geração de folhas, a seringueira acaba morrendo.
Foi o que aconteceu com os grandes seringais plantados pelos fazendeiros da Amazônia. O caso mais emblemático foi Fordlândia, uma cidade-modelo no Pará, às margens do rio Tapajós, fundada em 1928 pelo milionário americano Henry Ford para a produção de borracha em escala industrial para seus automóveis. A imensa aglomeração de seringueiras de Fordlândia se mostrou um banquete para o fungo Microcyclus. A produção de látex em Fordlândia jamais conseguiu decolar, e o projeto foi finalmente abandonado em 1945.
Muito antes disso, em 1875, o botânico britânico Henry Alexander Wickham contrabandeou da região de Santarém para a Inglaterra 70 mil sementes de seringueira, e que foram semeadas no Jardim Botânico Real, o Kew Gardens londrino. Cerca de quatro por cento destes germinaram, e em 1876 cerca de 2.000 mudas foram enviadas para o Ceilão (atual Sri Lanka) e para Cingapura.
As seringueiras se aclimataram tão bem ao sudeste asiático que, quando a doença chamada de "mal das folhas" se alastrou pelos seringais brasileiros, aquela região acabou por se tornar o maior produtor mundial de borracha natural, desbancando assim o Brasil, que jamais retomou o posto perdido.
Embora tecnicamente não existisse em 1876 nenhuma lei brasileira proibindo a exportação de sementes de seringueira, havia, no entanto, a exigência da expedição de uma licença de exportação, que Wickham obteve sob falso pretexto, alegando que a carga de sementes que ele enviaria a Londres se tratava de material botânico destinado a um herbário. Por seus feitos, Wickham veio a ser condecorado com o título de cavaleiro do império britânico.
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| Semente de seringueira (divulgação) |
Heveicultura brasileira, hoje
A produção mundial de borracha em 2016 foi de 12,4 milhões de toneladas. Tailândia e a Indonésia, os dois maiores produtores, respondem por 60% da produção. Os sete maiores produtores, todos asiáticos, concentram 90% da produção. O 8o maior produtor é a Guatemala e o 9o a Costa do Marfim. O Brasil ocupa a 10a colocação, respondendo por somente 1,5% da produção mundial.
Toda a produção brasileira vem de estados nas regiões sudeste, centro-oeste e nordeste. A produção na Amazônia é mínima, devido à presença do mal-das-folhas, que permanece restrito há mais de um século àquela região - e jamais infectou os seringais em outros países.
As 190 mil toneladas de látex produzidas no país em 2016 foram suficientes para suprir apenas 35% da demanda interna. Mais da metade da produção vem do Estado de São Paulo. Em seu hábitat natural, a Amazônia, a seringueira está adaptada a crescer sob um regime de elevadas temperatura e umidade. O mesmo não ocorre no sudeste do país. Por outro lado, na região sudeste o clima é seco e frio o suficiente para impedir a proliferação do mal das folhas. O fungo não sobrevive no frio.
A transposição com sucesso da cultura da seringueira da Amazônia para São Paulo se deve principalmente aos trabalhos de melhoramento genético de seringueiras que vêm sendo feitos desde os anos 1970 no Instituto Agronômico de Campinas (IAC), por pesquisadores como o veterano Paulo de Souza Gonçalves, que trabalha com seringueiras há 44 anos.
Gonçalves explica que o trabalho no IAC visa selecionar as mudas com maior potencial produtivo, ou seja, aquelas capazes de produzir mais litros de látex durante a sangria da árvore, o método usado para extrair a seiva (o látex) dos troncos. O látex é colhido cortando um sulco de meio centímetro de profundidade na casca da árvore com uma faca em forma de gancho, e retirando a casca.
"Outro objetivo do melhoramento é obter árvores que produzam bem em regiões de climas mais secos e mais frios, que se aclimatem de forma cada vez melhor às condições do sudeste brasileiro, de forma a expandir a produção de látex por hectare plantado com seringueiras."
Se, por um lado, o trabalho de melhoramento da seringueira executado no IAC têm rendido bons frutos, por outro lado todo o processo até se obter variedades interessantes ao plantio é demasiadamente demorado. A metodologia de melhoramento da genética clássica, aquela promovida por Gonçalves no IAC, envolve uma vida de dedicação. "30 anos é o tempo de melhoramento necessário para a obtenção de novas variedades produtivas. Tem que ter muita paciência," diz Gonçalves.
"Em primeiro lugar, é preciso selecionar as seringueiras naturalmente mais produtivas," explica Gonçalves, que nos anos 1970 e 1980 participou de diversas expedições para a coleta de mudas de seringueira na Amazônia. "A gente pedia aos seringueiros para nos levar até aquelas árvores nas quais eles obtinham mais látex. Há na Amazônia, perdidas no meio da mata, árvores selvagens de onde se pode extrair em um único sangramento 4, 5, 6, até mesmo 8 ou 9 litros de látex!"
Uma vez que se obtém um indivíduo reconhecidamente produtivo, o trabalho de melhoramento envolve três etapas. Na primeira, cruza-se a planta produtiva com outra, que pode não ser tão produtiva, porém se mostra mais tolerante ao frio ou a climas mais secos. Deste cruzamento germinam milhares de plantinhas que irão crescer e se desenvolver ao longo de dois anos e meio a três anos.
"Aí vem a segunda etapa, quando a gente seleciona para multiplicação por clonagem aquelas plantas que são as mais vigorosas," explica Gonçalves. De cada uma delas são clonados entre 100 e 200 indivíduos, que por sua vez são replantados nas estações experimentais e deixados crescer até a idade de sete anos.
"Quando as árvores completam sete anos, a gente inicia o sangramento para fazer testes de produção de látex. Depois de um ano, seleciona-se aquelas árvores que se mostram as mais produtivas, geralmente 5% do total."
É quando começa a terceira etapa do melhoramento. Os indivíduos mais produtivos são novamente multiplicados por clonagem e distribuídos entre os heveicultores do Estado de São Paulo, com o objetivo de testar o seu desempenho em diferentes solos e micro-climas diversos. "Espera-se então outros dez ou onze anos até poder selecionar aqueles indivíduos mais produtivos para determinado tipo de solo ou micro-clima. Estes indivíduos são então clonados e finalmente recomendados para plantio em grande escala," conta Gonçalves.
Até este ponto, já se passaram 20 anos desde o início do processo de melhoramento. Serão necessários outros dez anos até que os clones melhorados e distribuídos aos heveicultores entrem em fase de produção.
Como os estudos de biologia molecular desenvolvidos nos laboratórios da Unicamp podem abreviar este enorme prazo de 30 anos?
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| Viveiro com mudas de seringueira (divulgação) |
100 mil variações genéticas
Todo o material coletado entre as seringueiras selvagens nos anos 1970 e 1980 por pesquisadores como Paulo Gonçalves se encontram depositado em bancos de germoplasma no IAC e na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa). São milhares de sementes coletadas em seringueiras perdidas no interior da floresta no Acre, Amazonas, Mato Grosso, Pará e Rondônia.
A geneticista Lívia Moura de Souza visitou bancos de germoplasma em Belém, Brasília e em Ilha Solteira, e também na Guiana Francesa, para a obtenção de material para a pesquisa molecular. Trabalhou-se com as folhas de um total de 1.117 árvores. Muitas regiões onde foram feitas coletas de sementes há 40 anos hoje se encontram totalmente desmatadas, como é o caso de Rondônia. "É de lá que vem o material de maior produtividade usado pelos melhoristas da seringueira. O local onde foi feita a coleta hoje não existe mais. Foi todo desmatado. Isto significa que o material genético que porventura havia nas seringueiras da região hoje só está disponível nos bancos de germoplasmas. Na natureza, não existe mais," diz Lívia. "O único meio de se ter acesso a este material é nas coleções, herbários e bancos de germoplasma que visitei."
A seringueira (Hevea brasiliensis) pertence ao gênero Hevea, que compreende 11 espécies. Lívia trabalhou com folhas de quatro espécies: H. brasiliensis, H. guaniensis, H. benthamiana e H. pauciflora. Embora se extraia látex comercial apenas de H. brasiliensis, as outras espécie são muito importantes no estudo, pois podem ser fontes de genes de interesse com possível utilização no melhoramento da seringueira.
"No primeiro dos dois trabalhos agora publicados, a gente queria entender qual era a diversidade do material à nossa disposição," diz Lívia. O material é dividido em dois grupos distintos. Um grupo é de material totalmente selvagem, das árvores que cresceram sozinhas na floresta amazônica. O outro grupo envolve folhas coletadas entre árvores do material melhorado plantado nas estações experimentais de melhoramento de plantas.
"Para coletar as folhas, a gente tentou com um podão, depois com o uso de um estilingue. Não deu certo, pois as árvores eram muito altas," recorda Anete Pereira de Souza. "Tivemos que recorrer ao uso de um guindaste. Tudo isso para pegar algumas folhas de cada árvore para podermos analisar seus marcadores moleculares."
A respeito do grupo do material melhorado, Lívia observa: "uma vez que se vai selecionando caracteres moleculares (alelos, no jargão genético) que melhoram a planta, vai-se eliminando outros. Nosso trabalho visa a busca destes alelos raros, aqueles que não são mais encontrados no material melhorado."
Usando uma técnica chamada de marcadores moleculares microssatélites, Lívia acabou por encontrar 408 alelos nos dois grupos analisados. Destes, 89 se mostraram alelos raros (25% do total), pois presentes apenas e tão somente no material genético proveniente das seringueiras selvagens, e que, entre as seringueiras cultivadas, acabou se perdendo durante o processo de melhoramento.
"Este primeiro trabalho serviu para a gente verificar que a diversidade genética do grupo das seringueiras selvagens é muito superior àquela das seringueiras melhoradas," afirma Lívia.
O passo seguinte da pesquisa, e que resultou no segundo artigo, envolveu o estudo genético mais aprofundado de todo o material. Dos 1.117 indivíduos cujas folhas foram coletadas nos bancos de germoplasma, Lívia excluiu aqueles que eram mais aparentados, selecionando apenas aqueles 368 indivíduos com o genoma mais divergente. A eles se juntou o material de 254 indivíduos melhorados, totalizando um conjunto de 626 indivíduos analisados.
Aqui o método de pesquisa escolhido foi a genotipagem com SNPs. Genotipagem é o processo para identificar a composição genética (genótipo) de cada um dos 626 indivíduos. Já SNPs (pronuncia-se “snips”), é uma sigla em inglês para “polimorfismos de nucleotídeo único”. SNPs são um dos tipos mais comuns de marcadores de variação genética.
A genotipagem com SNPs resultou na descoberta de aproximadamente 100 mil SNPs. Destes, 77,6 mil SNPs foram achados no material proveniente das seringueiras selvagens, enquanto que 21,3 mil SNPs vieram do material das seringueiras melhoradas. "Só aí a gente vê que tem muito mais SNPs nos bancos de germoplasma do que na população de seringueiras melhoradas," comenta Lívia. "Isto dá uma boa noção da diversidade da base genética das seringueiras selvagens."
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| Coleta de folhas para pesquisa genômica, com ajuda de guidaste (divulgação) |
Promessa genômica
É exatamente nesta grande diversidade encontrada que Lívia de Souza, Luciano dos Santos e Anete Pereira de Souza e colaboradores, de diferentes Instituições de pesquisa no Brasil e na França, esperam detectar os genes de interesse ao melhoramento da seringueira, capazes de conferir maior produtividade, mais vigor, melhor adaptação ao frio e baixa umidade, maior resistência às doenças e pragas.
Uma vez encontrados 100 mil SNPs no material analisado, o objetivo seguinte foi tentar saber em quais cromossomos eles estão localizados. O genoma da seringueira tem 18 cromossomos e já foi sequenciado parcialmente - mas, segundo Lívia, esse genoma ainda não está bem montado. Toda a parte de análise dos dados genômicos da pesquisa ficou ao cargo do geneticista Luciano dos Santos, auxiliado por colegas da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ), da Universidade de São Paulo.
"O Luciano conseguiu localizar os cromossomos onde estão 576 SNPs. O próximo passo do trabalho será realizar a seleção genômica dos SNPs mapeados. A gente precisa descobrir quais os caracteres que cada um daqueles SNPs confere às plantas, ou seja, a quais características fenotípicas eles se referem," diz Lívia.
"No médio prazo, quando conseguirmos descobrir a função de cada um destes SNPs, isto irá abreviar e muito o trabalho de melhoramento da seringueira," diz Souza. "Em vez de continuar cruzando plantas produtivas com plantas resistentes para se obter muitos anos mais tarde o material melhorado, nós poderemos selecionar as plantas portadoras dos SNPs e, consequentemente, das regiões e genes específicos que conferem aquelas características de interesse aos melhoristas."
Em outras palavras, os genes raros de interesse e hoje ausentes nas seringueiras melhoradas serão incorporados por cruzamento ao genoma de seringueiras, para produzir uma nova geração de plantinhas. As plantinhas que gerarão árvores superiores serão identificadas por predição genômica, baseadas em análise dos SNP (marcadores moleculares) que elas contém, que identificam as características superiores associadas às regiões que contém estes SNP. Estas árvores já selecionadas precocemente por seleção genômica, irão crescer e se desenvolver para se tornar, aos sete anos, árvores adultas dotadas das características selecionadas. Aí, quando completarem dez anos de vida, estarão já na fase de produção, para produzir mais látex por hectare plantado, em solos mais pobres, em climas mais frios e ambientes mais secos.
Quando tudo isto acontecer, o melhoramento genômico irá economizar em torno de 20 anos de trabalho dos melhoristas de seringueira. Quem sabe, então, o aumento decorrente na produção de látex possa vir a tornar o Brasil mais uma vez auto-suficiente no produto? Talvez o País consiga até mesmo galgar algumas posições no mercado mundial da borracha? Quem sabe?
A pesquisa do genoma da seringueira no laboratório da Unicamp tem sido, desde 2007, financiada por agências de fomento como a Fapesp, CNPq e Capes. No momento, Anete Pereira de Souza busca busca financiamento para a aplicação de Seleção Genômica para a obtenção de clones de seringueira com maior eficiência e em menor tempo. O Investimento necessário resultará em seringueiras mais produtivas, adaptadas a regiões frias e secas. Em consequência, haverá expansão da área de seringais nas regiões onde não há perigo de aparecimento da doença mal-das-folhas. "Com uma maior área de plantio e maior produtividade, o Brasil poderá tornar-se autossuficiente na produção de borracha e, talvez, até mesmo um exportador," diz a pesquisadora.
De acordo com Souza, "a autossuficiência do Brasil na produção da borracha é de interesse de todos no Brasil, desde as indústrias de pneumáticos e artefatos de borracha, até os agricultores e usinas de borracha. Os agricultores em regiões antes não adaptadas ao plantio da seringueira poderão diversificar seus cultivos, plantando seringueira em áreas ociosas na propriedade."
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| Os geneticistas (a partir da esq.) Lívia Moura de Souza, Anete Pereira de Souza e Luciano dos Santos. |
CONTATO DOS AUTORES:
Profa. Dra. Anete Pereira de Souza
Laboratório de Análise Genética Molecular
Instituto de Biologia (IB)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Campinas-SP
Telefone: (19) 3521-1132
Celular: (19) 99111-6547
e-mail: anete@unicamp.br
Lívia Moura de Souza
Laboratório de Análise Genética Molecular
Instituto de Biologia (IB)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Telefone: (19) 3521-1156
Celular: (11) 97602-0561
e-mail: liviamoura31@gmail.com
REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS:
de Souza LM, Le Guen V, Cerqueira-Silva CBM, Silva CC, Mantello CC, Conson ARO, et al. (2015) Genetic Diversity Strategy for the Management and Use of Rubber Genetic Resources: More than 1,000 Wild and Cultivated Accessions in a 100-Genotype Core Collection. PLoS ONE 10(7): e0134607. doi:10.1371/journal.pone.0134607
de Souza LM et al (2018) Linkage Disequilibrium and Population Structure in Wild and Cultivated Populations of Rubber Tree (Hevea brasiliensis). Front. Plant Sci. 9:815.
doi: 10.3389/fpls.2018.00815
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