Diferente de outras culturas de importância econômica, como o milho e a soja, a cana-de-açúcar, em especial, impõe desafios adicionais para o melhoramento genético. A razão principal se dá pela natureza poliploide das cultivares modernas, isto é, apresentam múltiplas cópias de cada cromossomo. Portanto, a compreensão da arquitetura genética das principais características, como produção de açúcar, produtividade e resistência a doenças, combinada com o emprego de modernas plataformas e técnicas de melhoramento são essenciais para garantir sucesso no desenvolvimento contínuo de cultivares superiores.

 

As estratégias estabelecidas pelos programas de melhoramento são fundamentais para esse sucesso. Normalmente, criteriosos procedimentos são aplicados desde as etapas iniciais de escolha dos genitores, que dão origem às populações iniciais de seleção, até as etapas finais de desenvolvimento do produto, que darão origem às futuras variedades comerciais.

 

Em nosso centro de desenvolvimento de tecnologia canavieira, o time do melhoramento trabalha em sincronismo com as áreas que possuem contato direto com os clientes, para direcionamento das ações direcionais a serem adotadas pelo programa. Atualmente, somos detentores de um dos maiores patrimônios genéticos da cultura da cana-de-açúcar, com um banco de germoplasma estabelecido no sul da Bahia com mais de 5.000 acessos. 

 

Parte desse banco é formado por espécies do complexo Saccharum, de diferentes origens do mundo, e a maior parte contida por híbridos promissores oriundos do próprio programa de melhoramento. Dentre a população de híbridos melhorados, existem grupos de genitores caracterizados fenotípica e molecularmente para diversas características e específicos para as regiões de interesse do País.  
 

Desde 2015, implementamos ferramentas estatísticas para a estimativa de breeding values (BVs) para a seleção de genitores elites para cruzamentos. Essa ferramenta estatística só foi possível de ser implementada devido ao histórico de dados com mais de 15 anos de produtividade de famílias avaliadas em diferentes regiões edafoclimáticas do Brasil. Com as estimativas de BVs e utilização de dados genômicos para tal, é possível predizer quais as melhores combinações de parentais para cada uma das regiões onde são estabelecidos os nossos seis programas de melhoramento. 
 

Para garantir e sustentar os ganhos genéticos nas diferentes etapas de seleção, temos investido no desenvolvimento de ferramentas e tecnologias de fenotipagem e genotipagem, para aumentar a eficiência da seleção dos clones promissores, além de investir em plataformas para integração e análises dos dados gerados pelas referidas ferramentas e tecnologias. 
 

As fases iniciais do melhoramento, por exemplo, são etapas complexas, que exigem grandes áreas experimentais, o que, logisticamente, dificulta a obtenção de dados de campo com regularidade e qualidade. Nesse sentido, novas plataformas de fenotipagem de alto rendimento (high-throughput) vêm permitindo amenizar esses tipos de dificuldades, uma vez que diferentes componentes fenotípicos das plantas podem ser medidos precisamente com o auxílio dessas plataformas.

Por exemplo, é possível utilizar sensores específicos acoplados a drones, satélites, entre outros veículos, para captação de imagens e outras informações que podem indicar o vigor, a quantidade de matéria verde, a quantidade de água, as reações a estresses bióticos e abióticos, dentre outras características das plantas sob análise. No programa de melhoramento, inúmeros esforços têm sido direcionados buscando identificar novas variáveis obtidas a partir dessas novas plataformas de fenotipagem, visando à melhoria na qualidade das medições em campo e, consequentemente, a mais assertividade no processo de seleção. 

 

Adicionalmente, os diferentes genótipos de cana podem ser mais bem estudados e avaliados através de abordagens moleculares, tal como a seleção genômica (SG), que pode ser aplicada para a seleção dos melhores clones, em termos de produtividade de açúcar e sanidade, por exemplo. Essa tecnologia tem como princípio básico o emprego de marcadores moleculares específicos distribuídos pelo genoma da planta que auxiliam a predizer a performance agronômica (e.g., produtividade e teor de açúcar) dos clones. Além disso, a SG permite a identificação mais acurada dos parentais a serem utilizados nas etapas de hibridação, tornando o processo mais assertivo, previsível e eficiente.

 

Dentre as inúmeras vantagens na adoção dessa tecnologia, destaca-se, principalmente, a possibilidade de redução do ciclo do melhoramento. Paralelo ao desenvolvimento de programas de melhoramento, temos empregado esforços no campo da biotecnologia, sobretudo na transformação genética das variedades-elite, que se baseia na introdução de genes de interesse, por exemplo, de resistência a pragas e a herbicidas em tais variedades. Possuímos protagonismo nessa área, com a geração da primeira cana geneticamente modificada com resistência à broca (Diatraea saccharalis). Essa praga é responsável por prejuízos na ordem de R$ 5 bilhões por ano às usinas, e o lançamento de variedades geneticamente modificadas resistentes a ela é, sem dúvida, de suma importância.

Atualmente, há diversos estudos em andamento em nosso centro de tecnologia para transformação de genótipos-elite, com genes que conferem não só resistência à broca, mas também agregam outras características de interesse dos produtores. Décadas de expertise em biotecnologia com o programa de melhoramento genético fazem com que as variedades que têm sido lançadas sejam cada vez mais adequadas às necessidades dos produtores.  

Por fim, outra tecnologia que destacamos é a edição genômica, que, nos últimos anos, tem demonstrado grande potencialidade na modificação genética guiada do genoma de uma vasta gama de culturas de importância econômica, possibilitando a criação de variedades com características de interesse, tais como o aumento dos níveis de produtividade, qualidade nutricional e tolerância a doenças. De modo geral, essa ferramenta permite que regiões específicas do genoma das plantas sejam alteradas, seja por sua deleção parcial ou total, seja, até mesmo, pela inserção de novas sequências de DNA (genes, por exemplos), gerando uma nova cultivar. Na cana-de-açúcar, avanços do conhecimento sobre essa tecnologia estão em desenvolvimento em um site dedicado a isso, no Donald Danforth Plant Science Center, localizado em Saint Louis, nos Estados Unidos.
 

Vale destacar que abordagens moleculares por si só não substituem o trabalho e o contato do melhorista no campo, mas o uso combinado dessas ferramentas, sem dúvida, pavimenta o caminho para o sucesso na obtenção de maiores ganhos genéticos. Com todas as tecnologias implementadas nos últimos anos, a expectativa é de que os ganhos genéticos sejam incrementados, de modo que variedades mais produtivas e com maior sanidade sejam rapidamente entregues para os produtores, atendendo, assim, aos gaps de mercado.