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05/10/17 10:00

Conhecendo as Grandes Áreas de Pesquisa do IF: Seção de Melhoramento Florestal

Você conhece a origem da sua família? Sabe qual a importância dela? Quais são os feitos do passado? Pois bem, a tendência das famílias é sempre deixar descendentes que contem sua história, mantenham seu “sangue” no maior número de locais possível, expandam seus domínios para diversas regiões habitáveis do planeta, assim como fez Gengis Khan em suas incontáveis conquistas e na formação de diversos clãs administrados pelos seus filhos. “Para as espécies arbóreas é assim que ocorre também”, explica o Dr Miguel Luiz Menezes Freitas, pesquisador científico da Seção de Melhoramento Florestal do Instituto Florestal do Estado de São Paulo (IF).

O Grupo de Conservação e Melhoramento Genético Florestal do IF, coordenado por Freitas, trabalha para que espécies arbóreas nativas (que foram coletadas em diversos locais do Estado de São Paulo e do Brasil) e exóticas (principalmente do gênero Pinus e Eucalyptus oriundas de diversas partes do planeta) possam deixar seus genótipos ao longo das gerações, preservando a identidade genética das espécies florestais. É como uma extensão da Seção de Silvicultura, onde são realizadas pesquisas com o armazenamento de sementes. Na Seção de Melhoramento Florestal os estudos partem das sementes que são conservadas vivas, plantadas na forma de Banco Ativo de Germoplasma, para posteriores estudos e coleta de material para restauração de áreas degradadas e produção madeireira de qualidade.

A conservação de recursos genéticos florestais é só uma das diversas linhas de pesquisa da Seção de Melhoramento Genético Florestal do IF. Essa Seção desenvolve também estudos relacionados à biologia e sistema de reprodução das espécies, fluxo gênico, genética quantitativa, bem como melhoramento de espécies arbóreas nativas e exóticas. Os numerosos estudos dentro da Seção são conduzidos tanto na sede no Instituto, no Parque Estadual Alberto Löfgren, quanto nas diversas Unidades Experimentais (Estações Experimentais e Florestas Estaduais) espalhadas pelo estado de São Paulo. Estes estudos têm o objetivo de gerar conhecimento técnico e científico na área para atender à crescente demanda dos diferentes segmentos dentro do setor florestal.

Breve histórico: dos primórdios com exóticas até o Banco Ativo de Germoplasma do IF

Os primórdios das atividades dentro dessa grande área de pesquisa remetem ao início do século passado, quando o Instituto Florestal iniciou seus estudos para a adaptação e formas de cultivo comercial de espécies do gênero Pinus, originárias das Américas do Norte e Central. Um dos primeiros registros desse tipo de árvore no Brasil foi feito em 1906, quando o primeiro diretor do IF, o sueco Albert Löfgren, publicou um trabalho sobre a introdução de algumas espécies deste gênero no Horto Florestal de São Paulo, atual sede do IF.

“No início, a introdução de espécies exóticas com fins comerciais aconteceu devido ao aumento da demanda de madeira para serraria e, décadas depois, essa demanda foi ampliada para a produção de celulose para a fabricação de papel em razão da diminuição de espécies nativas no estado de São Paulo e em outras regiões do país”, explica o pesquisador Freitas. Até o final da década de 1950, foram plantadas, em extensas áreas administradas pelo IF, 55 espécies de Pinus, das 111 catalogadas no mundo. Destas, apenas nove se adaptaram bem ao clima e ao solo do país. Duas espécies são oriundas da América do Norte, P. elliottii e P. taeda, e são as principais representantes desse gênero cultivadas comercialmente no país. As outras são P. caribaea, P. oocarpa, P. kesiya, P. pseudostrobus, P. strobus e P. tecunumanii, originários de países como Nicarágua, Honduras, Bahamas, Cuba, Guatemala e El Salvador, na América Central. “As sementes dessas árvores muitas vezes foram coletadas por profissionais do Instituo Florestal que se deslocaram para a América Central e do Norte, juntamente com pesquisadores da Embrapa”, comenta Freitas.

Nessa época, outro gênero de interesse econômico também foi introduzido no Brasil, o Eucalyptus, também com o apoio de Pesquisadores da Embrapa. Freitas comenta que Pinus e Eucalyptus são árvores de crescimento rápido e tiveram uma grande demanda do setor de madeira e celulose no século passado, o que levou à grande expansão territorial dos cultivos no Brasil, a partir do Estado de São Paulo. Na década de 1970 o Programa de Melhoramento Genético Florestal do Instituto Florestal foi criado, “os trabalhos começaram pela seleção dos melhores indivíduos, isto é, aqueles que apresentavam as melhores características de volume, forma, resistência a pragas e doenças”, explica o pesquisador.

Assim, desde a década de 1970 as espécies desses dois gêneros vêm sendo estudas e compõem, juntamente com outras espécies, o Banco Ativo de Germoplasma do Instituto Florestal. Atualmente esse Banco Ativo de Germoplasma é composto de 250 talhões de pesquisa, com áreas variando entre um a seis hectares e um total de 75 espécies. Os estudos nesse banco de germoplasma são conduzidos por pesquisadores do IF, que orientam alunos de graduação e pós-graduação envolvidos em inúmeros projetos de pesquisa financiados pela FAPESP, CNPq e parceria com Embrapa. “Os estudos nesse banco têm resultado ultimamente em novas variedades de Pinus, com o melhoramento genético de terceira geração, implantados nos últimos 5 anos”, comenta o pesquisador.

Espécies florestais: contribuição do IF para o PIB nacional

As pesquisas de melhoramento conduzidas por Freitas e sua equipe têm grande importância na economia do país. Segundo dados da Sociedade Brasileira de Silvicultura (SBS), o PIB da Insdústria de Base Florestal em 2007 foi de US$ 44,6 bilhões, representando 3,4% do PIB nacional. As exportações do setor florestal estiveram em 2007 na casa dos US$ 9,1 bilhões, uma das maiores receitas agrícola país. “Nosso trabalho é manter essas e outras espécies de interesse comercial em condições de avaliação de crescimento em regiões distintas do estado de São Paulo, com clima e solo diferentes, verificando a adaptação delas e disponibilizando informações de Incremento Médio Anual para cada uma nessas regiões”, explica o pesquisador.

Freitas comenta que os Bancos de Germoplasma de Eucalyptus e Pinus são fonte de possíveis resistências a pragas e doenças e que a manutenção destes é uma questão estratégica, visto que o material pode ser acionado em caso de urgência. “Para termos noção da importância desses bancos de germoplasma, podemos dar o exemplo do ocorrido no ano 2000 com a soja, onde a ferrugem quase acabou com a cultura que é o carro chefe do PIB nacional. Graças ao Banco Ativo de Germoplasma de Soja que o Brasil armazena (Embrapa Cenargen), o país não corre mais o risco de perder sua produção. O mesmo pode ser pensado para os bancos de germoplasma das espécies florestais”, explica o pesquisador. Freitas comenta que esses bancos são fonte de exploração econômica, devido às avaliações de crescimento e forma (quantitativo e qualitativo) realizadas de tempo em tempo, obtendo-se informações dos melhores materiais genéticos provenientes de cada região de estudo.

Outras espécies com potencial para produzir madeira de qualidade têm sido estudas nesses bancos, como, por exemplo, o jequitibá rosa (Cariniana legalis), o pau marfim (Balfourodendron riedelianum), louro pardo (Cordia trichotoma) e canafístula (Cassia fistula), que possuem potencial produtivo a curto prazo em relação a espécies como aroeira (Schinus terenbinthifolius), ipê amarelo (Handronthus albus), ipê roxo (H. impetiginosus), guarucaia (Parapiptadenia rigida) e cabreuva (Myrocarpus frondosus), que também compõem estes bancos.

O Brasil é hoje o maior produtor de celulose do mundo e as espécies mantidas em coleção viva no Instituto Florestal possuem variabilidade genética para formar material produtivo e resistente a pragas e doenças e a condições ambientais extremas. “As áreas de produção do gênero Eucalyptus seguem avançando para novas regiões do país, com a base genética instalada pela Embrapa, no Paraná, e no Instituto Florestal nas Unidades Experimentais ao longo do estado”.

Outro produto florestal de grande destaque na economia do país é a resina. De acordo com a Associação dos Resinadores do Brasil (Aresb), atualmente o rendimento anual no país com a resina chega a ser aproximadamente R$ 2,4 mil por hectare. Os pesquisadores do IF têm conduzido estudos de melhoramento genético com algumas espécies de Pinus com o intuito de identificar os melhores materiais para produção e consequentemente clonagem para alto rendimento de resina por hectare. O Brasil é o segundo maior produtor de resina do mundo e os estudos do Instituto Florestal nessa área o colocaram como maior produtor brasileiro de resina durante muito tempo. “Esses estudos ajudam a alavancar esse produto e, com o apoio da Embrapa, colocam a silvicultura paulista em lugar de destaque no mercado nacional e mundial”, diz Freitas. O pesquisador comenta que a produção de bioenergia através de florestas plantadas é um dos grandes alvos da engenharia florestal nesse século. Fato este que pode ser traduzido em números: da receita total de exportações do país, em 2007, o setor de base florestal, contribuiu com US$ 9,1 bilhões, sendo que as exportações de madeira representaram cerca de US$ 3,3 bilhões, de móveis US$ 994,3 milhões, e carvão vegetal US$ 600 mil. Os plantios de Pinus do IF podem, após finalizado o processo de resinagem, ser colocados para produção de bioenergia, o que mais uma vez destaca o potencial da Instituição em contribuir com a economia do país.

Melhoramento genético: a formação do time com as melhores características

Mas como são feitos os estudos de melhoramento genético de espécies florestais? Freitas explica que o primeiro passo é a seleção dos indivíduos que fornecerão material genético – as árvores matrizes. “É como montar uma seleção de futebol, escolhemos as melhores árvores para formar o time com as melhores características ”. Essa seleção se dá através de aspectos como volume, forma, resistência a pragas e doenças, tempo de crescimento. “O indivíduo pode ter uma forma considerada excelente, porém se apresentar um crescimento lento ele não será selecionado”, explica o pesquisador. “Já chegamos à marca de escolher uma em cada 10 mil árvores. É um trabalho árduo que demanda tempo e conhecimento técnico”.

Após a seleção das árvores, é feito um levantamento edafoclimático, a fim de se ter locais com solo e clima conhecidos para a implantação dos experimentos. Feito isso, são implantados o que os pesquisadores da área chamam de testes de progênies. Esses testes permitem a avaliação da constituição genética dos pais, a partir das características dos filhos. O material genético considerado bom para as características estudadas será então implantado em pomares clonais. Esses pomares são usados para a produção de sementes melhoradas das árvores aprovadas nos testes de progênies.

Desde a década de 1980 os pesquisadores utilizam a clonagem em laboratório para implantação de pomares de Pinus. “Nós temos pomares com diversos clones para produção de sementes”, diz Freitas. “Elas estão agora na 3ª geração, coletadas de plantas que já vieram de sementes de pomares selecionados”. O pesquisador comenta que nestes pomares evita-se plantar clones idênticos próximos para que não ocorra a polinização entre indivíduos iguais, o que causaria uma degeneração dos descendentes.

Freitas conta que atualmente estão em desenvolvimento estudos com a segunda geração de melhoramento de uma espécie de eucalipto, a Corymbia citriodora. “Foram 56 árvores matrizes selecionadas e a implantação dos testes de progênie se deu em três solos diferentes na Estação Experimental de Luiz Antônio”. Os pesquisadores estão avaliando o crescimento ao longo dos anos. “Foram feitas análises aos 2, 4, 25 e 35 anos de idade da implantação do teste”. Esses dados serão importantes para identificação e seleção dos materiais mais produtivos para seguirem em nova geração de melhoramento genético. Atualmente têm havido interesse nessa espécie pelo valor agregado na produção de madeira para fins de construção civil, cercamento, serrada, melífera, mas, principalmente, para a bioenergia.

Conservação genética: conhecer para preservar

Os estudos desenvolvidos pelos pesquisadores do IF dentro da linha de pesquisa de conservação genética têm contribuído sobremaneira para a conservação de espécies florestais nativas. Isso porque as florestas brasileiras têm enfrentado o problema da fragmentação florestal, que representa uma das maiores ameaças à biodiversidade desses ecossistemas. Nesse processo, florestas que antes eram contínuas são subdivididas e as populações de plantas e animais ficam espacialmente isoladas em fragmentos florestais de menor tamanho. A fragmentação florestal afeta o fluxo gênico e os padrões de cruzamento das espécies, especialmente em pequenas populações.

Freitas explica que em populações de árvores o fluxo e dispersão de sementes e pólen são os principais determinantes da diversidade genética, que é a matéria prima para sob a qual a seleção natural atua. Os estudos conduzidos nessa linha de pesquisa ajudam a entender melhor os efeitos da fragmentação florestal sobre a estrutura genética de espécies de árvores, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de estratégias de conservação genética das espécies. “Para entendermos esses efeitos precisamos conhecer a estrutura genética das populações, conhecer a variabilidade genética, saber se está ocorrendo fluxo gênico, endogamia, entre outros. Para sabermos o que preservar é preciso conhecer a estrutura genética das populações”.

Os pesquisadores utilizam marcadores moleculares e testes de paternidade para conhecer a estrutura genética de populações naturais, saber quais distâncias percorrem as sementes e o pólen das árvores, avaliar se está havendo cruzamentos entre indivíduos aparentados, identificar se as populações estão sofrendo deterioração genética, entre outros.

Um bom exemplo da aplicação do conhecimento gerado pelos estudos nessa linha de pesquisa pode ser dado pela conservação genética in situ de árvores de Copaíba no Bosque Municipal de São José do Rio Preto. Com o apoio da FAPESP, os pesquisadores conduziram um estudo onde georreferenciaram e genotiparam todas as árvores da espécie, e coletaram plântulas e sementes para saber quem era realmente filha de quem. Foram avaliadas a estrutura genética espacial, a distribuição de pólen, a variabilidade genética, entre outros. O estudo rendeu artigos que foram publicados em revistas internacionais conceituadas, sendo citado como exemplo de pesquisa que teve grande alcance nacional e internacional. No ano de 2016 ocorreram muitas quedas de árvores nesse bosque, levando ao declínio da população. “Como temos informações detalhadas dessas árvores, iremos analisar os espécimes que morreram para identificar o status da variabilidade genética dessa população in situ, para sabermos se há maior ou menor variabilidade após a queda dos indivíduos, ou seja, se há ou não necessidade de fazermos intervenções com materiais de genótipos externos”, explica o pesquisador.

“Também temos a possibilidade de enriquecer a Estação Ecológica de Ribeirão Preto”, Freitas comenta. A área tem sofrido intensa degradação e as sementes dos Bancos de Germoplasma do IF poderão ser utilizadas para a produção de mudas com o maior número de matrizes afim de garantir a variabilidade genética desejável para a restauração dessa Unidade de Conservação. “Essa será a primeira vez que poderemos lançar mão de material genético da conservação ex situ apoiando a conservação genética in situ”.

O conhecimento gerado ao longo dos anos através das pesquisas conduzidas na Seção de Melhoramento Genético Florestal está reunido em inúmeros artigos científicos publicados a partir da década de 1980, na Revista do Instituto Florestal, na IF Série Registros, bem como em outros periódicos relacionados. Já foram publicados também dois livros e nove capítulos em livros. O chefe da Seção destaca a grande contribuição dos estudos conduzidos na Seção “nossos resultados propiciam ações de restauração de áreas degradadas, geram informações sobre produtividade em áreas de plantios puros e multiespécies (Sistema Agrossilvopastoris), indicam espécies para com potencial produtivo e, mais recentemente, têm colaborado na formação de políticas públicas no que diz respeito à formação de Reserva Legal, indicando espécies potenciais para cultivos mistos em sistemas silvopastoris”.

 

Texto: Tamires Gonçalves (Bolsista FAPESP do Programa Mídia Ciência)

 

SAIBA MAIS

Gene: Unidade funcional da hereditariedade

Alelo: formas alternativas de um mesmo gene ou locus genético

Variação genética: variantes alélicos originados por mutação e/ou recombinação.

Variabilidade genética: medida da quantidade de variabilidade existente dentro ou entre populações e/ou espécies.

Endogamia: Reprodução ou acasalamento a partir de indivíduos aparentados ou com certo grau de parentesco.

Recombinação genética: troca aleatória de material genético durante a meiose. A troca de genes que acontece entre duas moléculas de ácido nucléico formando novas combinações de genes em um cromossomo.

Procedências: local de origem da semente ou propágulo.

Progênie: Conjunto de descendentes, prole (o mesmo que acesos).

Progenitores: Ancestrais, pai e mãe

Conservação ex situ: conservar espécies fora do local de origem, protegendo espécies de algum perigo (Unidades Experimentais e Unidades de Conservação de Uso Sustentável).

Conservação in situ: conservar espécies no próprio local de origem (Unidades de Conservação).

Fluxo gênico: migração de genes entre populações.

Fluxo contemporâneo de pólen e sementes: comportamento de uma população natural frente a fragmentação, como os indivíduos dessa população estão cruzando, se estão formando núcleos populacionais e se a distância entre os fragmentos é um fator que influencia ou não a endogamia.

Matrizes: árvores selecionadas para coleta de sementes. Essas sementes serão as descendentes – progênies.

Pomares de sementes: Cultivo de várias espécies arbóreas simultaneamente, para produção de sementes. As plantas cultivadas da mesma espécie possuem variabilidade genética suficiente para evitarem futuros problemas de endogamia.

Banco ativo de germoplasma: Área de pesquisa onde é mantido o material genético com variabilidade genética, coletado de diferentes matrizes.

Bancos clonais: Área de pesquisa onde é mantido material genético selecionado de alta produtividade para produção em larga escala.

Genótipo: Constituição genética de uma célula, organismo ou indivíduo. Conjunto completo de genes.

Fenótipo: Conjunto de caracteres visíveis de um individuo ou de um organismo.

Marcador genético: Qualquer característica morfológica ou molecular que diferencia indivíduos e que seja capaz de identificar os progenitores.

DNA fingerprint: É a impressão digital do DNA. É a sequencia de informações que encontramos nas células dos seres vivos, sendo que cada ser possui sua formação individual.