Os clones: apresentação de resultados

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1 Os clones: apresentação de resultados F. Gomes 1 ; J. Gama 2 ; P. Figueiredo 3 ; M. Clemente 1 ; F. Plácito 1 ; R. L. Pato 1 ; G. Botelho 1 ; J. Franco 1 ; N. Nazaré 1 ; R. Guilherme 1 ; F. Melo 1 ; S. Santos 1 ; C. João 1 ; F. Curado 2 ; F. Casau 1 ; M.C.C. Costa 1 ; J. Maia 1 1 Instituto Politécnico de Coimbra, Escola Superior Agrária de Coimbra, CERNAS, Bencanta, Coimbra, fgomes@esac.pt 2 Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro, Rua Amato Lusitano, lote 3, Castelo Branco, jdigama@gmail.com 3 GreenClon LDA, R António Jardim 24 R/c D to Frente, Coimbra, greenclon.geral@gmail.com Resumo Verifica-se um interesse crescente na instalação de novos pomares de medronheiro (Arbutus unedo L.) para a produção de fruto. Considerando que no mercado existem fundamentalmente plantas de origem seminal, sem qualquer processo de seleção, propusemo-nos no âmbito dos projetos em curso, realizar seleção e propagação de plantas adultas pela produção e qualidade de fruto de forma a converter a planta autóctone numa espécie fruteira rentável. Procedeu-se à seleção de plantas adultas pela produção e qualidade do fruto em diferentes regiões ecológicas e de acordo com a informação dos produtores. Após a colheita de fruto, nas plantas previamente selecionadas, efetuou-se a sua caracterização e validação da qualidade. Foram colhidos ramos nas plantas caracterizadas por uma boa produção e qualidade de fruto para posterior indução de rebentos epicórmicos, usados no estabelecimento in vitro e ulterior micropropagação. Para avaliar o potencial de produção dos clones comparativamente a plantas de semente, foram instalados ensaios clonais em diferentes condições ecológicas, de forma a identificar os melhores clones e as regiões ou condições onde poderão ser mais produtivos, para posterior propagação em larga escala. Num ensaio instalado em Novembro de 2007 em solos de xisto (litossolos e litólicos de xisto) na Região Centro (compasso de 4x4m; 625 plantas/ha) foram obtidos os seguintes resultados, respetivamente aos 5, 6 e 7 anos de idade: a) produções médias para plantas clonais de 557,5; 176,9; e 1224,1 kg/ha; b) produções médias para plantas de semente de 62,6; 96,1 e 513,8 kg/ha. Os resultados evidenciam o maior potencial produtivo e homogeneidade de produção obtida com plantas clonais. Com o objetivo de identificar as plantas / clones de elite, i.e., plantas selecionadas, clonadas e posteriormente testadas e avaliadas em ensaios de campo foram selecionados e propagados 21 clones de diferentes regiões e instalados ensaios em diferentes condições edafo-climáticas. Palavras-chave: ensaios clonais; produtividade; homogeneidade de produção; alocação clonal. Abstract There is a growing interest in the establishment of new strawberry tree orchards (Arbutus unedo L.) for fruit production. Whereas the market has basically seedlings, without any selection process, we proposed in the current projects context, propagate selected adult plants for fruit production and quality, to convert the native plant in a profitable fruit species. 1

2 We proceeded to the selection of adult plants according to their fruit production and quality in different ecological zones and in accordance with the producer s information. Fruits were picked up in the previously selected plants, for their characterization and quality validation. For clonal micro propagation, branches were collected, epicormic shoots induced and used for in vitro establishment. To compare clonal production to seedlings, clonal trials were carried out in different ecological conditions, in order to identify the better clone allocation, for further large scale propagation. In a trial established in November 2007 in shale soils (lithosols and litholic soils) in the Central Region (4x4m; 625 plants/ha) the following results were observed, respectively at 5, 6 and 7 years-old: a) average production for clonal plants of 557.5; & kg/ha; b) average production for seedlings 62.6; 96.1 & kg/ha. These results confirm the higher production and homogeneity of clonal plants compared to seedlings. In order to identify the elite clones (selected plants, cloned and subsequently tested and assessed in field trials), 21 clones were selected and propagated from different regions and carried out trials in different soil and climatic conditions. Keywords: clonal trials; productivity; production homogeneous; clonal allocation. Introdução O medronheiro é uma espécie de origem Mediterrânica, ocupando em Portugal cerca de ha (Pedro, 1994). É uma planta lenhosa (que pode atingir uma altura até 12 m) com forte capacidade regenerativa ativa após a ocorrência de incêndios florestais (S. Silva et al., 2011), o que a torna interessante para programas de florestação. A adaptação da espécie ao clima mediterrânico é evidente na folha (persistente, coriácea, glabra). No entanto, a atividade fotossintética e a eficiência do uso de água reduzem-se drasticamente em condições de stresse hídrico (Gratani & Ghia, 2002). Assim, é relevante a seleção de plantas adultas em diferentes condições ecológicas e, particularmente, em condições de stresse hídrico. Os frutos, normalmente colhidos em plantas espontâneas, são usados na produção de aguardente, que corresponde à principal fonte de rendimento. Estes são uma boa fonte de antioxidantes, vitaminas e elementos minerais (Pallauf et al., 2008). Os frutos apresentam diferentes potencialidades comerciais, desde o fruto fresco a transformado, como ornamental e com aplicações na indústria química e farmacêutica (Miguel et al., 2014). A variabilidade em populações naturais, devido à proveniência, está diretamente relacionada com as características de adaptabilidade da espécie a condições de tolerância a stresses abióticos (clima e solos, geada, seca) e bióticos (White et al., 2007). Assim, na primeira etapa de melhoramento é normalmente recomendada a seleção de árvores superiores/fenótipos em diferentes regiões de proveniência, seguida pela aplicação de protocolos de propagação, o estabelecimento de cruzamentos, a instalação de ensaios para avaliação dos genótipos e a definição de estratégias de cruzamento (White et al., 2007). A espécie é caracterizada pela sua rusticidade, grande variabilidade fenológica e por uma ampla distribuição natural, que associada ao pouco investimento na seleção e melhoramento permite a curto prazo a propagação de plantas adultas selecionadas e a médio / longo prazo a obtenção de variedades mais produtivas e melhor adaptadas a diferentes estações ecológicas. O investimento no melhoramento da espécie será compensado pela conveniente preparação do terreno, plantação e condução do pomar (Franco, 2012) em função das características da estação ecológica. Entre as características da estação ecológica que são determinantes para a produção há 2

3 a referir as seguintes: disponibilidade de água; ocorrência de precipitações ocultas, profundidade do solo; disponibilidade de nutrientes; restrições como existência de horizontes impermes no solo, ocorrência de geadas, período de seca longo que pode ser acentuado ainda com a exposição sul e a ocorrência frequente de ventos. A seleção de plantas pela produtividade e adaptabilidade a diferentes condições ecológicas e o posterior desenvolvimento de protocolos de propagação é relevante. Após a seleção e propagação de bons exemplares (fenótipos) há que instalar ensaios no campo em diferentes estações ecológicas. Com a instalação de ensaios clonais pretende-se: (a) testar e avaliar se as caraterísticas de seleção (produção e qualidade do fruto) estão realmente associadas ao genótipo, i.e. menos dependentes do meio ambiente ou ainda da interação com este; (b) avaliar o comportamento dos clones em diferentes regiões ecológicas; (c) avaliar o comportamento dos clones comparativamente com as plantas de origem seminal; e (d) de acordo com a resposta dos clones em diferentes regiões e da avaliação da interação entre o genótipo e o meio ambiente, alocar os clones, i.e. identificar, prever e selecionar os clones para as diferentes condições ecológicas (Eriksson et al., 2006). No presente trabalho são apresentados resultados de um ensaio clonal a diferentes idades (5 aos 7 anos de idade). Material e Métodos Procedeu-se à seleção de plantas adultas pela produção e qualidade do fruto em diferentes regiões ecológicas e de acordo com a informação dos produtores. Após a colheita de fruto, nas plantas previamente selecionadas, efetuou-se a sua caracterização e validação da qualidade. A avaliação da qualidade do fruto foi feita com base em diversos parâmetros: dimensão dos frutos; peso; dureza; relação calibre/peso; ph; grau Brix; acidez total; açúcares redutores (Franco et al., 2013). Foi estabelecido um protocolo para a propagação de plantas adultas (Gomes e Canhoto, 2009; Gomes et al., 2010; Figueiredo et al., 2013) e foram instalados ensaios clonais, que têm sido monitorizados, através da quantificação da produção de fruto e caracterização do fruto, para avaliação dos genótipos (Gomes et al., 2014). Os resultados agora reportados referem-se à produção de fruto obtida dos 5 aos 7 anos de idade de um ensaio instalado na Pampilhosa da Serra no Outono de 2007, em Signo Samo. Neste ensaio a produção das plantas clonais (clone AL) foi comparada com plantas de origem seminal (SE; produzidas nos Viveiros Florestais de Oleiros). Foram testados dois tratamentos de adubação à plantação e comparados com o controlo (identificado como 0). O controlo foi comparado com a aplicação de: (1) adubo de libertação lenta, Nutriforest 9:23:14 (+4; +0,1) NPK MgO B - 8 a 9 meses, na proporção de 30g/planta ao fundo da cova (identificado como LL); e (2) adubo granulado 133 (7:21:21; NPK) na proporção de 140g/planta, distribuído por 2 covas a 20 cm da planta (identificado como 133). Foram utilizados 4 blocos completos e casualizados com 5 plantas por tratamento e por bloco (4 blocos * 5 plantas/tratamento * 3 tratamentos de adubação: 0; 133; LL * 2 material vegetal/plantas de origem clonal vs seminal: AL; SE). O compasso na plantação foi de cerca de 4 x 4 m (16m 2 /planta), num total de 120 plantas (Santos et al., 2014). Teve-se o cuidado de identificar áreas homogéneas por bloco (área / bloco de 480 m 2 e num total de 1920 m 2 ). A área em que ficou instalado o bloco nº 4 é caracterizada por solos delgados, predominantemente litossolos de xisto. Os dados abaixo indicados referem-se ao valor global do peso do fruto. Os valores reportados a kg / ha são extrapolados considerando o mesmo compasso existente na plantação (1 planta / 16 m 2 ; 625 plantas / ha). 3

4 Resultados e Discussão Os resultados apresentados referem-se à produção de fruto (kg/ha), relativa às colheitas de 2012 a 2014, i.e., dos 5 aos 7 anos de idade. A fig. 1 mostra que as plantas clonais produziram 8,9 vezes mais que a planta seminal aos 5 anos. Esta observação confirma que a micropropagação de plantas adultas selecionadas permite antecipar a idade de frutificação (Preece, 2008). Assim, verifica-se que esta diferença diminuiu com o processo de maturação da planta seminal. Aos 7 anos de idade as plantas clonais produziram mais do dobro (2,4x) comparativamente às plantas de origem seminal. A fig. 1 mostra também que o 6º ano foi um ano de muito baixa produção. Estes resultados sugerem que, provavelmente a espécie será caracterizada por alternância de anos de safra e contra safra. Por outro lado, a adubação, independentemente do tipo de adubo testado, aumentou a produção em 4 vezes (aos 5 anos), de uma forma significativa quando comparada com o controlo (Fig. 2). É relevante referir, que mesmo ao fim de 7 anos, o efeito da adubação à plantação ainda se fez sentir de uma forma significativa sem diferenças significativas entre o tipo de adubo. Estes resultados sugerem que a adubação à instalação favoreceu o desenvolvimento radicular e o volume de terra explorado pelas raízes, permitindo assim uma maior disponibilidade de nutrientes (Pacheco et al., 2008; Franco, 2012). Outro fator importante é o Bloco o que evidencia a importância da fertilidade do local. Assim, em condições ecológicas semelhantes ao bloco 4, caracterizadas por litossolos de xisto, com profundidade do solo inferior a 10 cm, é provável que a produção seja significativamente inferior quando comparada com a média dos outros 3 blocos (aos 5 e 7 anos; Fig. 3). A fig. 4 mostra o efeito na produção de fruto devido à interação entre o tipo de material vegetal e o tratamento de adubação. Os resultados indicam que a adubação estimulou a produção de fruto e de uma forma mais evidente nas plantas clonais, comparativamente às plantas de origem seminal. A planta clonal adubada produziu em média mais do dobro (2,6x) comparativamente à planta de origem seminal. Estes resultados confirmam que as plantas com maior potencial produtivo, como plantas clonais, respondem melhor às fertilizações ao contrário das obtidas pela via seminal, menos produtivas e mais heterogéneas (Franco, 2012; Franco et al., 2013; Gomes et al., 2014). No tratamento sem adubação, a planta clonal produziu mais do que a planta de origem seminal (P>5%). Estes resultados indicam que o clone parece ter um comportamento estável, já que responde bem, comparativamente a plantas SE, mesmo em piores condições. No entanto, esta informação terá que ser confirmada em outros locais. Os ensaios clonais permitem distinguir os clones que só apresentam boas produções em boas condições, daqueles que apresentam um comportamento mais estável, menos respondível a fatores de stresse ambiental (Eriksson et al., 2006). A fig. 5 mostra o efeito da interação entre os fatores principais (tipo de planta; adubação; bloco). Os resultados confirmam que as plantas sem adubação apresentam valores mais baixos de produção e de forma acentuada no bloco 4 (com menor fertilidade). Por outro lado, mostram que provavelmente devem existir planta(s) de origem seminal no bloco 1, tratamento LL, que apresentaram boa produtividade e de forma contínua, aos 5 e 7 anos. Estes resultados indicam que será aconselhável verificar as produções em próximos anos, identificar a(s) planta(s), caracterizar os frutos e depois de validados estabelecer in vitro para propagação e ulterior avaliação em ensaio clonal. Conclusões 4

5 Nas condições edafo-climáticas testadas, a adubação localizada à plantação, com adubos com maior teor em fósforo e potássio, demonstrou ser eficaz para a instalação da cultura e posteriormente para a produção de fruto. As plantas clonais apresentaram maior produção comparativamente a plantas de origem seminal e de uma forma mais acentuada quando adubadas. A fertilidade do local, avaliada neste caso pelo efeito do bloco, é relevante na produção. De acordo com os resultados são esperadas baixas produções em solos delgados, de baixa fertilidade, com um volume de terra disponível para as raízes reduzido, mesmo quando as plantas são fertilizadas. Estes resultados sugerem a necessidade de selecionar plantas, nessas condições, bem como recorrer a outras estratégias, como a utilização de micorrizas, de forma a aumentar a disponibilidade de nutrientes para a planta. O melhoramento é um processo contínuo e dinâmico, que pressupõe em cada ciclo de melhoramento: (a) a seleção; (b) o estabelecimento de cruzamentos; (c) a instalação de ensaios de descendência (para avaliação dos genótipos); (d) o estudo da interação entre os genótipos e o meio ambiente e (e) a eleição de árvores de elite alocadas às diferentes condições ecológicas. O cruzamento entre árvores da população de melhoramento, a instalação de ensaios e a avaliação e seleção de progénies e a existência de protocolos de propagação eficazes permitirá a médio e longo prazo o desenvolvimento de cultivares mais produtivas e melhor alocadas às diferentes condições edafo-climáticas. Agradecimentos Este trabalho foi financiado pelos Projetos: ProDeR medida 4.1, Cooperação para a Inovação, Refª ; Refª e FCT: PTDC/AGR-FOR/3746/2012. Referências Bibliográficas Eriksson, G., Ekberg, I., Clapham, D., An introduction to forest genetics. SLU. Uppsala. Figueiredo, P., Gomes, F., Santos, R., Pop, R.L., (2013), Rapid propagation of Arbutus unedo L. adult selected plants using ex vitro rooting. 8 th International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding. UC & ISHS, Coimbra, p. Abst 157. Franco, J., O medronho - da planta ao fruto, as práticas culturais. Actas Portuguesas de Horticultura - Jornadas do Medronho 22, Franco, J., Botelho, G., Gomes, F., Gama, J., Efeito da seleção de plantas e da adubação na produção e qualidade de medronho. 7º Congresso Florestal Nacional. "Florestas - Conhecimento e Inovação". SPCF, UTAD, IPB/ESAB, Vila Real / Bragança, p. Abst 244. Gomes, F., Botelho, G., Franco, J., Gama, J., João, C., Santos, R., Figueiredo, P., (2014), Assessment of Arbutus unedo L. clonal plants in a field clonal trial. IUFRO Forest Tree Breeding Conference, Prague, Czech Republic, p. Abst 29. Gomes, F., Canhoto, J.M., Micropropagation of strawberry tree (Arbutus unedo L.) from adult plants. In Vitro Cell. Dev. Biol.-Plant 45, Gomes, F., Simões, M., Lopes, M.L., Canhoto, J.M., Effect of plant growth regulators and genotype on the micropropagation of adult trees of Arbutus unedo L. (strawberry tree). New Biotechnology 27, Gratani, L., Ghia, E., Adaptative strategy at the leaf level of Arbutus unedo L. to cope wth Mediterranean climate. Flora 197, Miguel, M.G., Faleiro, M.L., Guerreiro, A.C., Antunes, M.D., Arbutus unedo L.: Chemical and Biological Properties. Molecules 19,

6 Pacheco, C., Calouro, F., Vieira, S., Santos, F., Neves, N., Curado, F., Franco, J., Rodrigues, S., Dulce Antunes, D., Effect of nitrogen and potassium fertilization on yild and fruit quality in kiwifruit. Internacional J. Energy Environment 2, Pallauf, K., Rivas-Gonzalo, J.C., Del Castillo, M.D., Cano, M.P., Pascual-Teresa, S., Characterization of the antioxidant composition of strawberry tree (Arbutus unedo L.) fruits. J. Food Compos. Anal. 21, Pedro, J.G., Portugal Atlas do Ambiente. Notícia Explicativa II.6 Carta da distribuição de figueira e medronheiro. D.G.A., Ministério do Ambiente e Recursos Naturais, Lisboa. Preece, J., Stock plant physiological factors affecting growth and morphogenesis. In: George, E.F., Hall, M.A., De Klerk, G.J. (Eds.), Plant propagation by tissue culture, 3 rd ed. Springer, Dordrecht, pp S. Silva, J., Vaz, P., Moreira, F., Catry, F., F.C., R., Wildfires as a major driver of landscape dynamics in three fire-prone areas of Portugal. Landscape and Urban Planning 101, Santos, A.R., João, C., Gomes, F., Gama, J., Figueiredo, P., Clonagem de plantas selecionadas de medronheiro e a sua avaliação de campo. In: Jacinto, R., Diéguez, V.C. (Eds.), Paisagens, Patrimónios, Turismos. Centro de Estudos Ibéricos (CEI), Âncora Editora, Coleção Iberografias, pp White, T.L., Adams, W.T., Neale, D.B., Forest Genetics. CAB Internacional Oxfordshire. Fig. 1 Produção estimada (kg/ha) num pomar instalado a um compasso de 4x4 m (625 plantas/ha), de acordo com a produção observada ao fim de 5, 6 e 7 anos após a instalação, em função do material vegetal testado: clonal/al vs seminal/se (valores representam a média; letras minúsculas diferentes indicam a existência de diferenças estatisticamente significativas, p<0,05). 6

7 Fig. 2 Produção estimada (kg/ha) num pomar instalado a um compasso de 4x4 m (625 plantas/ha), de acordo com a produção observada ao fim de 5, 6 e 7 anos após a instalação, em função do tratamento de adubação à plantação; (valores representam a média; letras minúsculas diferentes indicam a existência de diferenças estatisticamente significativas, p<0,05). Fig. 3 Produção estimada (kg/ha) num pomar instalado a um compasso de 4x4 m (625 plantas/ha), de acordo com a produção observada ao fim de 5, 6 e 7 anos após a instalação, em função do Bloco (valores representam a média; letras minúsculas diferentes indicam a existência de diferenças estatisticamente significativas, p<0,05). 7

8 Fig. 4 Produção estimada (kg/ha) num pomar instalado a um compasso de 4x4 m (625 plantas/ha), de acordo com a produção observada ao fim de 5, 6 e 7 anos após a instalação, em função da interação entre o material vegetal e o tipo de adubação (valores representam a média; letras minúsculas diferentes indicam a existência de diferenças estatisticamente significativas, p<0,05). Fig. 5 Produção estimada (kg/ha) num pomar instalado a um compasso de 4x4 m (625 plantas/ha), de acordo com a produção observada ao fim de 5, 6 e 7 anos após a instalação, em função da interação dos fatores principais: 1) tipo de material vegetal (clonal/al vs seminal/se); 2) do tipo de tratamento de adubação à plantação (0 vs LL vs 133) e 3) do Bloco (4 blocos; sendo o bloco nº 4 localizado numa área caracterizada por solos delgados, litossolos de xisto, de menor fertilidade). 8