Fisiologia e inducao floracao em cana de acucar

“Fisiologia e indução artificial da floração em cana-

de-açúcar: novos estudos”

Maximiliano Salles ScarpariIAC – Centro de Cana

2012

FISIOLOGIA DE FLORESCIMENTO/ISOPORIZAÇÃO E MATURAÇÃO EM CANA-DE-AÇÚCAR

• Sustentabilidade da canavicultura brasileira

• Estado da arte

• Necessidade de novos estudos em floração da cana-de-açúcar

• Pequeno histórico até projetarmos a câmara de fotoperíodo

• Câmara de fotoperíodo

• Resultados de funcionalidade obtidos neste primeiro ano

• Possibilidade de realizar estes novos estudos em cana-de-açúcar

1. Sustentabilidade da canavicultura brasileira

Fonte: Burnquist et al. (2010)

Indução floral da gema apical – o crescimento é afetado.

• Fotoperíodo: 12 horas e 55 minutos ou 12 horas e 30 minutos ?? com

decaimento do dia,

• Temperatura diária máxima < 31 ou 32°C e mínima noturna > 18 ou 21°C.

Quanto menor a amplitude térmica mais favorável e temperatura acima de

32°C é prejudicial,

• Disponibilidade hídrica no solo (essencial),

• Efeito negativo do nitrogênio na floração, atrasa a emissão da flor (poucos

estudos relacionados à dosagem).

2. Estado da arte

Floração ano 2008 em Ribeirão Preto: 100% probabilidade

Clima:

3. Acompanhamento climático anual

Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis25 FEV 28,7 21,0 7,7 11 SIM26 FEV 31,2 20,7 10,5 NÃO27 FEV 30,0 21,8 8,2 SIM28 FEV 30,7 21,8 8,9 SIM29 FEV 28,1 21,8 6,3 11 SIM1 MAR 29,2 22,4 6,8 16,9 SIM2 MAR 30,0 20,7 9,3 2,8 SIM3 MAR 31,2 20,2 11,0 NÃO4 MAR 31,1 20,1 11,0 NÃO5 MAR 31,4 20,2 11,2 NÃO6 MAR 31,2 19,6 11,6 NÃO7 MAR 31,5 21,6 9,9 NÃO8 MAR 31,6 22,4 9,2 NÃO9 MAR 32,0 21,7 10,3 0,4 NÃO

10 MAR 29,0 22,0 7,0 SIM11 MAR 28,7 22,8 5,9 0,4 SIM12 MAR 24,7 22,4 2,3 SIM13 MAR 27,7 21,5 6,2 1,7 SIM14 MAR 22,1 21,0 1,1 30,8 SIM15 MAR 21,0 19,5 1,5 32,3 SIM16 MAR 25,7 19,4 6,3 14,4 SIM17 MAR 20,7 20,3 0,4 29 SIM18 MAR 30,0 18,8 11,2 39 SIM19 MAR 30,4 20,2 10,2 SIM20 MAR 30,3 21,0 9,3 SIM

189,7 1717 dias < 3124 dias > 18

2008


Clima:


Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis25 FEV 27,6 20,4 7,2 1 SIM26 FEV 29,9 19,4 10,5 4 SIM27 FEV 29,2 21,4 7,8 SIM28 FEV 33,4 19,4 14,0 NÃO1 MAR 33,9 21,4 12,5 NÃO2 MAR 33,6 21,0 12,6 NÃO3 MAR 33,5 20,8 12,7 NÃO4 MAR 34,5 21,8 12,7 NÃO5 MAR 33,4 22,4 11,0 NÃO6 MAR 34,8 25,3 9,5 NÃO7 MAR 33,8 19,4 14,4 NÃO8 MAR 33,0 19,8 13,2 NÃO9 MAR 32,2 20,2 12,0 NÃO

10 MAR 30,2 19,2 11,0 15,2 SIM11 MAR 30,2 19,2 11,0 19,6 SIM12 MAR 30,4 19,4 11,0 6 SIM13 MAR 25,4 20,2 5,2 8 SIM14 MAR 28,8 18,4 10,4 1 SIM15 MAR 26,8 18,2 8,6 6 SIM16 MAR 30,2 18,2 12,0 3 SIM17 MAR 28,7 19,0 9,7 SIM18 MAR 31,0 18,6 12,4 SIM19 MAR 30,4 19,6 10,8 SIM20 MAR 28,8 19,0 9,8 SIM

63,8 1414 dias < 31°C

2009


Clima: 10 dias não

foram suficientes


Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis25 FEV 31,1 20,5 10,6 19,1 NÃO26 FEV 29,1 18,4 10,7 1 SIM27 FEV 30,5 19,5 11,0 SIM28 FEV 27,8 20,2 7,6 37 SIM1 MAR 28,3 20,2 8,1 40,6 SIM2 MAR 28,1 19,6 8,5 2,3 SIM3 MAR 28,8 20,0 8,8 SIM4 MAR 30,2 19,9 10,3 6,6 SIM5 MAR 32,1 20,6 11,5 2,3 NÃO6 MAR 30,6 18,2 12,4 46,2 SIM7 MAR 29,6 16,7 12,9 NÃO8 MAR 30,2 17,9 12,3 NÃO9 MAR 31,0 17,6 13,4 NÃO

10 MAR 32,4 19,3 13,1 NÃO11 MAR 32,8 16,0 16,8 NÃO12 MAR 32,8 15,8 17,0 NÃO13 MAR 32,8 18,4 14,4 2,8 NÃO14 MAR 33,6 19,4 14,2 NÃO15 MAR 29,6 20,8 8,8 4,2 SIM16 MAR 27,0 21,2 5,8 SIM17 MAR 31,0 17,0 14,0 NÃO18 MAR 33,0 18,0 15,0 NÃO19 MAR 33,0 18,0 15,0 NÃO20 MAR 32,7 18,0 14,7 NÃO

162,1 10

2010


Clima:


Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis25 FEV 31,7 20,1 11,6 9,7 NÃO26 FEV 31,5 20,5 11,0 46,5 NÃO27 FEV 29,7 20,8 8,9 4,8 SIM28 FEV 29,7 20,6 9,1 12,2 SIM1 MAR 25,9 19,2 6,7 18,3 SIM2 MAR 26,6 19,6 7,0 4,1 SIM3 MAR 24,7 19,0 5,7 16,0 SIM4 MAR 20,6 17,9 2,7 21,8 NÃO5 MAR 21,5 18,1 3,4 15,0 SIM6 MAR 24,0 18,8 5,2 35,8 SIM7 MAR 26,0 20,0 6,0 25,0 SIM8 MAR 26,0 19,0 7,0 16,0 SIM9 MAR 21,9 18,8 3,1 35,8 SIM

10 MAR 21,9 18,8 3,1 35,8 SIM11 MAR 29,0 18,8 10,2 35,8 SIM12 MAR 29,0 19,0 10,0 5,0 SIM13 MAR 30,6 18,8 11,8 35,8 SIM14 MAR 29,8 19,0 10,8 0,5 SIM15 MAR 29,8 19,8 10,0 12,5 SIM16 MAR 29,8 19,7 10,1 0,5 SIM17 MAR 30,1 19,4 10,7 45,2 SIM18 MAR 30,5 20,1 10,4 0,0 SIM19 MAR 29,5 20,0 9,5 58,4 SIM20 MAR 29,5 19,2 10,3 0,0 SIM

490,5 21

2011

Floração ano 2012 em Ribeirão Preto: ???% probabilidade

Clima:


Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis25 FEV 30,5 19,7 11,6 0,0 SIM26 FEV 30,5 20,7 11,6 2,3 SIM27 FEV28 FEV1 MAR2 MAR3 MAR4 MAR5 MAR6 MAR7 MAR8 MAR9 MAR

10 MAR11 MAR12 MAR13 MAR14 MAR15 MAR16 MAR17 MAR18 MAR19 MAR20 MAR

2012

1. Pouco avanço nos estudos sobre floração da cana-de-açúcar se observa à

partir da década de 1990 no Brasil;

2. Existe uma enorme lacuna no conhecimento, exemplos:

Com quantos “dias indutivos” a variedade tal é induzida?

“Dia indutivo” começa com 12h 55´ ou 12h 30´??

Temperatura acima de 32°C atrasa a indução? E abaixo de 21°C ou 18°C?

Por quanto tempo essa temperatura extrema prejudica a indução, 10, 30

minutos no dia, ??

Por que algumas variedades “relutantes” não são induzidas em condições

ótimas de indução. etc.......

4. Histórico e generalidades

1. Na tentativa de estudar a floração e construir uma câmara de fotoperíodo

os pesquisadores do IAC, Pery Figueiredo, Mario Campana e Marcos

Landell tentaram em 1990 visitar as instalações da estação de hibridação

na Argentina (Chacra Experimental) a qual domina a técnica da indução

artificial com câmara de fotoperíodo mas não obtiveram apoio;

2. No ano de 2006: o pesquisador do IAC, Antonio Carlos M. Vasconcelos

visitou Canal Point nos EUA em contato com Barry Glaz e trouxe

algumas informações sobre indução artificial da floração;


3. Ano de 2007: visita aos SASRI na África do Sul e o primeiro contato com

as câmaras fotoperiódicas automatizadas;

4. Ano de 2009: Finalmente visitamos a Chacra Experimental na Argentina e

o BSES na Austrália.


5. Justificativa da câmara de fotoperíodo

No Brasil, a indução floral ocorre de modo natural principalmente em

latitudes menores e regiões próximas ao litoral e em locais como SP

depende das condições climáticas dentro da

“janela de indução”.

Alguns anos em SP são

favoráveis, outros não...

Neste caso em SP estudos de floração são dependentes do clima;

Com a câmara podemos manejar o fotoperíodo, a temperatura, a

disponibilidade de água e a adubação realizando estes estudos e induzindo

em qualquer época do ano, sincronizando a emissão floral;

Ainda pensando no melhoramento genético, na natureza é difícil ocorrer a

emissão de uma flor ao mesmo tempo de uma S. spontaneum com uma

variedade comercial dificultando esses cruzamentos e a introgressão gênica.


Câmaras de fotoperíodo no mundo

Início do uso no SASRI (África do Sul) em 1955,

BSES (Austrália): 3 câmaras totalmente automatizadas,

Chacra Experimental e Tucuman (Argentina): 1 câmara não

automatizada mas com soluções simples e práticas.

Outros países, EUA (Canal Point e Texas), Equador....

IAC (Brasil): Pioneiro no Brasil a utilizar esta técnica de indução,

visando sincronismo de cruzamento, introgressão gênica, e a tal da

“cana energia”.


CÂMARA DE FOTOPERIODO

Temperatura controlada entre 21 – 32°C;

De acordo com Berding (1995) a indução começa com fotoperíodo

ao redor de 12 horas e 55 minutos e decaimento diário de 45 segundos;

Alta disponibilidade hídrica.

6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil

Câmara de fotoperíodo (IAC – Centro de Cana – Brasil)

BIOEN-FAPESP (08/56146-5)


Particularidades:

Vasos de 43 litros sendo mantidos 3 perfilhos por vaso (52 vasos = 156

perfilhos por câmara);

Substrato específico (1:1:1 areia, argila, vermiculita);

Irrigação (2 vezes ao dia, até a saturação);

Temperatura noturna mantida ao redor de 24 – 26°C;

Relação vermelho-infra-vermelho para induzir o fitocromo;

Totalmente automatizada – pode ser controlada remotamente.


Sensor do portão Sensor carrinhoAr

VentiladorGuincho Iluminação T ext.

T int.


Começamos a primeira indução em Setembro de 2010, mês que naturalmente

o fotoperíodo ainda é crescente mas forçamos um fotoperíodo decrescente

diário de 30 ", 45 " e 1’ após 23 dias primeiras gemas com sinal de indução;

Primeira flor visível:

Fevereiro 2011

onde tínhamos excelente

temperatura e umidade para

realizar cruzamentos em

Ribeirão Preto/SP


Mudanças visíveis na morfologia da planta:

ESTIOLAMENTO;

BROTAÇÕES LATERAIS;

EMISSÃO DA FOLHA BANDEIRA (não garante a emissão da flor);

FLOR VISÍVEL (respeitando a idade fisiológica do perfilho).



Tabela 1 – Dias de indução fotoperiódica artificial até emissão de folha bandeira e

inflorescência em 16 diferentes genótipos em três tratamentos diferentes.

Dias de indução Emissão da folha bandeira Emissão da inflorescência

GENÓTIPOS

TRATAMENTO I

TRATAMENTO II

TRATAMENTO III

TRATAMENTO I

TRATAMENTO II

TRATAMENTO III

PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

IACSP94-2101 154 IACSP93-2060 144 179 179 IACSP96-7569 117 134 155 139 140 154 159 159 177 SP801842 139 150 152 159 175 SP891115 117 119 132 116 132 154 172 193 154 RB867515 146 149 IACSP00-8095 139 148 154 165 IACSP00-8206 124 147 144 145 186 190 CTC12 139 116 117 117 174 137 141 148 CTC8 117 118 151 110 110 111 140 146 192 140 146 152 CTC6 168 172 CTC15 144 149 IACSP97-2055 140 151 IACSP95-5094 140 142 142 133 144 153 152 157 182 159 173 192 198 207 SP901638 139 193 CO213 133 154

Fonte: Melloni (2012)

Primeiro cruzamento: IACSP00-8095 x IACSP96-7569

Primeira introgressão: Krakatau x CTC 6


Possibilidade de se fazer até 3 induções no ano, independente da época e

clima externo.

No caso de transgênicos, podemos induzir a floração do material de interesse

e cruzar com sua progênie (backcross) semelhante o que é feito em milho e

neste caso obtermos linhagens puras com o gene selecionado.

Ganhamos tempo com a câmara de fotoperíodo.


Nosso foco com a câmara de fotoperíodo:

Cruzamentos especiais

Sincronismo da floração

Cruzamentos entres espécies do complexo Saccharum e variedades comerciais:

“cana energia”


7. Conclusões

É possível induzir artificialmente as variedades de cana no Brasil e emitir flores

no mês de fevereiro/março/abril, além de obter pólen e semente viáveis em

Ribeirão Preto/SP,

A câmara de fotoperíodo funciona e gera novas possibilidades de combinações

através do sincronismo da floração e cruzamentos especiais,

12 horas e 55 minutos é o fotoperíodo que melhor respondeu ao inicio da

indução com decaimento diário de 45” (semelhante aos resultados australianos)

A variedade IAC91-5155 dita “relutante” floresceu. Segue o desafio de outras

IACSP94-2101, IACSP96-3060......

Obrigado

E-mail: [email protected]

Apoio: BIOEN/Fapesp e Centro de Cana/IAC

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