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Melhoramento do milho visando tolerância ao estresse hídrico

14
abr
2021
Agronegócio, Milho, Genética, Safrinha

As adversidades climáticas apresentam vários desafios e incertezas aos agricultores no mundo todo, porém, de forma mais acentuada nas regiões tropicais nas quais as oscilações de temperatura e, principalmente, precipitações são maiores.

No Brasil central os períodos chuvosos e secos são bem definidos e a falta de chuva entre junho e setembro impõe limitações ao cultivo agrícola na região, exceto sob condições de irrigação. Além do período seco típico da região, durante o período das águas, há a ocorrência de veranicos que podem causar perdas significativas à cultura do milho dependendo do estádio de desenvolvimento em que as plantas se encontram quando dá estiagem. As perdas tendem a serem maiores se o estresse hídrico ocorrer durante o florescimento e/ou durante a fase de enchimento de grãos, se comparado a fase de desenvolvimento vegetativo.

Consequências do estresse hídrico

A escassez de água durante o florescimento do milho tende a provocar assincronia entre florescimento feminino (emissão dos estilo-estigma, também conhecido como cabelo do milho) e a liberação de pólen pelos pendões. Em situações de limitação hídrica é comum a retenção ou retardamento na emissão dos estilo-estigma e consequentemente a liberação dos grãos de pólen antes que todos os estilo-estigma estejam totalmente disponíveis, resultando em menor taxa de fertilização e consequentemente perdas de produtividade.

Os estresses hídricos também podem afetar o desenvolvimento dos pendões, causando diminuição no tamanho deles e redução no número e viabilidade de grãos de pólen produzidos. Além disso, é sabido que a falta de água durante o período reprodutivo pode afetar a abertura das anteras e liberação dos grãos de pólen.

É importante mencionar que estresse hídrico e estresse de calor são dois eventos distintos e independentes, os quais podem ocorrer de forma simultânea ou em separado, podendo afetar vias metabólicas em comum nas plantas. Vale a pena ressaltar que em condições tropicais há maiores chances da ocorrência simultânea desses dois eventos, haja visto que as temperaturas na região são elevadas praticamente o ano todo.

Entretanto, a exposição da cultura do milho aos estresses de temperatura não se limita ao mundo tropical, há vários relatos de estresse de temperatura nas lavouras de milho no meio oeste americano, também conhecido como Corn Belt (Carter et al, 2016). Esse tipo de estresse geralmente ocorre quando as temperaturas em um dado período do cultivo são muito acima das temperaturas médias para aquela região e época do ano, condições essas as quais os híbridos estão adaptados.

Déficit hídrico é a principal fonte de instabilidade para a produção de grãos em regiões tropicais, e a seleção de genótipos tolerantes às condições adversas de clima é uma forma eficiente de aumentar a produtividade da cultura e proporcionar mais segurança ao sistema produtivo nesses ambientes (Paterniani et al 2015).

É importante ressaltar que além da seca ser o principal fator para a redução de produtividade nos trópicos, a herdabilidade para a característica rendimento de grãos é pequena e a variância genotípica pode baixar sob condições de estresse hídrico (Durães et al 2000), fazendo com que a seleção para essa característica seja mais desafiadora do que a seleção para rendimento de grãos em condições normais de precipitação. Além disso, a seleção para tolerância ao estresse hídrico a campo é realizada na presença de outros fatores (pragas, doenças, fertilidade e temperatura do solo, temperatura do ar, uniformidade da palhada sobre o solo…), os quais podem influenciar na interpretação dos resultados e seleção de genótipos superiores.


Imagem 01. Área experimental Corteva Agriscience, milho estádio V3-V4. Foto:Valdemir Barão Schroeder.

O controle genético da tolerância às condições adversas como déficit hídrico e calor é conferido por múltiplos genes, os quais podem estar envolvidos na expressão e regulação de distintas vias metabólicas da planta. É sabido que o controle da abertura e fechamento dos estômatos está diretamente relacionado com a eficiência na utilização da água pelas plantas.

O controle osmótico celular é realizado principalmente pelos estômatos, sendo a condutância modulada por sinalizadores internos da planta, como o ácido abscísico (ABA), e a diferença de pressão de vapor no interior das células e o meio (Ribaut e Pilet, 1991). Entretanto, sabe-se também que os estômatos são responsáveis pelas trocas gasosas nas plantas e ajudam a regular a temperatura das células. Com o intuito de manter o nível hídrico no interior das células, as plantas tendem a fechar os estômatos, porém, o fechamento de estômatos causa restrições nas trocas gasosas entre as células e a atmosfera, o que por sua vez leva a uma menor taxa de absorção de CO2, o qual é fundamental para o processo fotossintético (Carter, 2016).

Dentre várias outras características já reportadas que podem influenciar a habilidade das plantas em tolerar déficit hídrico podemos citar: a eficiência do sistema radicular em absorver a água do solo, alta taxa de expansão foliar e caulinar, menor taxa de senescência foliar- stay green (Durães et al, 2000).

A elucidação do controle genético dos diferentes mecanismos de tolerância às condições adversas tem grande valor científico e para os programas de melhoramento, pois ajudam no desenvolvimento de novas técnicas e metodologias de seleção que permitem redução no tempo e trabalho despendidos (Magalhães et al 2009).

Na prática, a seleção e o desenvolvimento de genótipos mais tolerantes aos estresses implica na seleção de múltiplos caracteres de forma simultânea, independente do valor ou contribuição individual dos componentes de tolerância (regulação estomatal, eficiência radicular, taxa de crescimento foliar, etc.) para a característica tolerância à seca, já que no final do dia o que realmente interessa ao agricultor é ter à sua disposição híbridos de milho que sejam competitivos em condições normais de precipitação, e tolerantes quando cultivados sob condições de estresse hídrico.

Enquanto marcadores moleculares para tolerância à seca vão sendo desenvolvidos e cresce a utilização e importância da predição genômica na seleção de genótipos mais adaptados às condições de déficit hídrico, a utilização de uma rede robusta de fenotipagem e caracterização a campo continuam sendo fundamentais para que possamos desenvolver e inserir híbridos no mercado que vão agregar alto potencial de rendimento, bom pacote agronômico, fitossanitário e tolerância ao estresse hídrico.

Importância dos testes

O aumento no número de locais de teste é uma forma de se mitigar a baixa herdabilidade da característica rendimento de grãos sob estresse hídrico e ajudar no ganho com a seleção. A existência de uma rede ampla de experimentação e seleção para essa característica é fundamental pois não se tem controle da precipitação, nem em volume e nem tempo, ou seja não sabemos quando cada local será exposto ao estresse, intensidade do estresse e ainda se sofrerá algum estresse. Dessa maneira, é fundamental o monitoramento e caracterização exata de cada local para se saber se um dado local sofreu déficit hídrico, quando e a intensidade dele.

O uso de ambientes controlados para a caracterização e a seleção de híbridos tolerantes à seca nos permite o controle preciso do momento e intensidade que o estresse hídrico é aplicado ao experimento, melhorando assim as estimativas dos parâmetros genéticos e consequentemente auxiliando na tomada de decisão e seleção (Messina et al 2011).

A condução de experimentos em ambientes controlados exige elevado nível de qualificação dos profissionais envolvidos, a instalação de uma infraestrutura eficiente e bem dimensionada para assegurar uma elevada precisão experimental. O custo da experimentação em ambientes controlados é maior do que em condições normais de campo, porém, se precisamente conduzidos rendem excelentes resultados.


Imagem 02. Ilustração de ambiente controlado para avaliação de estresse hídrico. Foto: Kaio Lago.

A Corteva Agriscience dispõe de uma ampla rede de testes que permite a avaliação correta e a caracterização de desempenho do nosso portfólio de híbridos tanto em condições normais de precipitação quanto sob condições de déficit hídrico. Além da extensiva avaliação e fenotipagem a campo, fazemos uso também de predição genética para estimar o desempenho e estabilidade de nossos híbridos ao longo do território e anos de cultivo. A estabilidade genética de um híbrido é fundamental para o sucesso dele no mercado e também para a segurança e rentabilidade dos agricultores.

Há décadas a Corteva é detentora do maior banco de germoplasma de milho do mundo e vem contribuindo para o sucesso da cultura do milho nas diferentes regiões onde atua, com o lançamento sistemático de produtos e tecnologias com comprovados ganhos de produtividade.

Os acréscimos de produtividade na cultura do milho se devem em grande parte ao que denominamos “ganho genético”, o qual é resultado do trabalho contínuo e preciso dos programas de melhoramento da espécie. O emprego de métodos tradicionais de melhoramento, associados às modernas técnicas de predição genômica, seleção assistida por marcadores genéticos e fenotipagem de precisão, tem proporcionado a Corteva de se tornar líder absoluta no mercado de sementes de milho verão e safrinha no Brasil, ajudando os agricultores a vencerem ano após ano o desafio da demanda crescente por alimentos, energia e fibras.

Optimum AQUAmax™

A “safrinha” se consolidou nos últimos dez anos como a principal safra para o cultivo do milho no Brasil, e, atualmente, ocupa cerca de 75% de toda a área cultivada com o cereal no país.

Embora a semeadura do milho safrinha seja realizada durante os meses mais chuvosos do ano (janeiro a março) é frequente a ocorrência de estresse hídrico durante a fase reprodutiva, ou seja, fase de enchimento de grãos, além é claro de veranicos que podem ocorrer durante as diferentes fases de desenvolvimento da cultura.

Foi pensando nisso que a Corteva está lançando no Brasil a linha de produtos Optimum AQUAmax™, os quais estão à disposição dos agricultores norte-americanos desde 2011. A linha de produtos Optimum AQUAmax™ foi lançada no Brasil em 2021 pela marca Pioneer® com dois híbridos altamente competitivos para a safrinha cerrados, são eles o P3845VYHR e o P3808VYHR.

O lançamento da tecnologia Optimum AQUAmax™ é mais um grande feito da marca Pioneer® e representa o começo de uma nova linha de produtos à disposição dos agricultores brasileiros. Lançada há cerca de 10 anos nos Estados Unidos, os produtos Optimum AQUAmax™ representam hoje cerca de 40% de todo o volume de sementes comercializado pela marca Pioneer® naquele país.

 
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Considerações finais

Não se pode esquecer que para cada tonelada de grãos produzidos o milho extrai do solo cerca de 24Kg de Nitrogênio, 4.2Kg de fósforo, 20.3Kg de potássio, 4.8Kg de magnésio, 2.5kg de enxofre, além de outros nutrientes requeridos em menor quantidade.

Portanto, para que as plantas consigam extrair e metabolizar os nutrientes do solo é essencial a disponibilidade de água. Por essa razão, é importante salientar que híbridos tolerantes ao estresse hídrico são mais eficientes no uso da água, não significa que eles não necessitem de água ou que possam ser cultivados na ausência da chuva ou irrigação.




por Pedro Luiz Nurmberg Líder Corteva de Melhoramento Milho Safrinha Brasil Central.

Referências
Carter, Elizabeth K.; Melkonian, J.; Riha, S. J.; Shaw, S. B. 2016. Separating heat stress from moisture stress: analyzing yield response to high temperature in irrigated maize. Environ. Res. Lett. 11 094012.
Durães, F.O.M.; Santos, M.X.; Gomes e Gama, E.E.; Magalhães, P.C.; Guimarães, C.T. Fenotipagem Associada a Tolerância a Seca em milho para uso em Melhoramento, estudos genômicos e seleção assistida por marcadores. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo, 2004. 18 p. (Embrapa Milho e Sorgo. Circular técnica, 39).
Magalhães, P.C. Albuquerque, P.E.P.; Karam, D.; Cantão, F.R.O. Caracterização de plantas de milho sob estresse hídrico. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo, 2009. 18 p. (Embrapa Milho e Sorgo. Circular técnica, 116).
Messina, C.D.; Podlich, D.; Dong, Z.; Samples, M.; Cooper, M. 2011. Yield-trait performance landscapes: from theory to application in breeding maize for drought tolerance. Journal of Experimental Botany 62:855-868.
Paterniani, M.EA.G.Z.; Guimarães, P.S.; Bernini, C.S.; Gallo, P.B. Caracteres secundários relacionados à tolerância à seca em progênies de irmãos germanos interpopulacionais de milho. 2015. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, V. 14, n 1, p. 130-144.
Ribaut J-M, Pilet P-E. 1991. Effects of water stress on growth, osmotic potential and abscisic acid content of maize roots.

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