Fisiologia e indução artificial da floração em canade-açúcar:

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1 FISIOLOGIA DE FLORESCIMENTO/ISOPORIZAÇÃO E MATURAÇÃO EM CANA-DE-AÇÚCAR Fisiologia e indução artificial da floração em canade-açúcar: novos estudos Maximiliano Salles Scarpari IAC Centro de Cana 2012

2 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

3 1. Sustentabilidade da canavicultura brasileira Fonte: Burnquist et al. (2010)

4 2. Estado da arte 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).

5 3. Acompanhamento climático anual Floração ano 2008 em Ribeirão Preto: 100% probabilidade Clima: 2008 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis 25 FEV 28,7 21,0 7,7 11 SIM 26 FEV 31,2 20,7 10,5 NÃO 27 FEV 30,0 21,8 8,2 SIM 28 FEV 30,7 21,8 8,9 SIM 29 FEV 28,1 21,8 6,3 11 SIM 1 MAR 29,2 22,4 6,8 16,9 SIM 2 MAR 30,0 20,7 9,3 2,8 SIM 3 MAR 31,2 20,2 11,0 NÃO 4 MAR 31,1 20,1 11,0 NÃO 5 MAR 31,4 20,2 11,2 NÃO 6 MAR 31,2 19,6 11,6 NÃO 7 MAR 31,5 21,6 9,9 NÃO 8 MAR 31,6 22,4 9,2 NÃO 9 MAR 32,0 21,7 10,3 0,4 NÃO 10 MAR 29,0 22,0 7,0 SIM 11 MAR 28,7 22,8 5,9 0,4 SIM 12 MAR 24,7 22,4 2,3 SIM 13 MAR 27,7 21,5 6,2 1,7 SIM 14 MAR 22,1 21,0 1,1 30,8 SIM 15 MAR 21,0 19,5 1,5 32,3 SIM 16 MAR 25,7 19,4 6,3 14,4 SIM 17 MAR 20,7 20,3 0,4 29 SIM 18 MAR 30,0 18,8 11,2 39 SIM 19 MAR 30,4 20,2 10,2 SIM 20 MAR 30,3 21,0 9,3 SIM 189, dias < dias > 18

6 3. Acompanhamento climático anual Floração ano 2009 em Ribeirão Preto: 50% probabilidade Clima: 2009 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis 25 FEV 27,6 20,4 7,2 1 SIM 26 FEV 29,9 19,4 10,5 4 SIM 27 FEV 29,2 21,4 7,8 SIM 28 FEV 33,4 19,4 14,0 NÃO 1 MAR 33,9 21,4 12,5 NÃO 2 MAR 33,6 21,0 12,6 NÃO 3 MAR 33,5 20,8 12,7 NÃO 4 MAR 34,5 21,8 12,7 NÃO 5 MAR 33,4 22,4 11,0 NÃO 6 MAR 34,8 25,3 9,5 NÃO 7 MAR 33,8 19,4 14,4 NÃO 8 MAR 33,0 19,8 13,2 NÃO 9 MAR 32,2 20,2 12,0 NÃO 10 MAR 30,2 19,2 11,0 15,2 SIM 11 MAR 30,2 19,2 11,0 19,6 SIM 12 MAR 30,4 19,4 11,0 6 SIM 13 MAR 25,4 20,2 5,2 8 SIM 14 MAR 28,8 18,4 10,4 1 SIM 15 MAR 26,8 18,2 8,6 6 SIM 16 MAR 30,2 18,2 12,0 3 SIM 17 MAR 28,7 19,0 9,7 SIM 18 MAR 31,0 18,6 12,4 SIM 19 MAR 30,4 19,6 10,8 SIM 20 MAR 28,8 19,0 9,8 SIM 63, dias < 31 C

7 3. Acompanhamento climático anual Floração ano 2010 em Ribeirão Preto: 10% probabilidade Clima: 10 dias não foram suficientes 2010 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis 25 FEV 31,1 20,5 10,6 19,1 NÃO 26 FEV 29,1 18,4 10,7 1 SIM 27 FEV 30,5 19,5 11,0 SIM 28 FEV 27,8 20,2 7,6 37 SIM 1 MAR 28,3 20,2 8,1 40,6 SIM 2 MAR 28,1 19,6 8,5 2,3 SIM 3 MAR 28,8 20,0 8,8 SIM 4 MAR 30,2 19,9 10,3 6,6 SIM 5 MAR 32,1 20,6 11,5 2,3 NÃO 6 MAR 30,6 18,2 12,4 46,2 SIM 7 MAR 29,6 16,7 12,9 NÃO 8 MAR 30,2 17,9 12,3 NÃO 9 MAR 31,0 17,6 13,4 NÃO 10 MAR 32,4 19,3 13,1 NÃO 11 MAR 32,8 16,0 16,8 NÃO 12 MAR 32,8 15,8 17,0 NÃO 13 MAR 32,8 18,4 14,4 2,8 NÃO 14 MAR 33,6 19,4 14,2 NÃO 15 MAR 29,6 20,8 8,8 4,2 SIM 16 MAR 27,0 21,2 5,8 SIM 17 MAR 31,0 17,0 14,0 NÃO 18 MAR 33,0 18,0 15,0 NÃO 19 MAR 33,0 18,0 15,0 NÃO 20 MAR 32,7 18,0 14,7 NÃO 162,1 10

8 3. Acompanhamento climático anual Floração ano 2011 em Ribeirão Preto: 100% probabilidade Clima: 2011 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis 25 FEV 31,7 20,1 11,6 9,7 NÃO 26 FEV 31,5 20,5 11,0 46,5 NÃO 27 FEV 29,7 20,8 8,9 4,8 SIM 28 FEV 29,7 20,6 9,1 12,2 SIM 1 MAR 25,9 19,2 6,7 18,3 SIM 2 MAR 26,6 19,6 7,0 4,1 SIM 3 MAR 24,7 19,0 5,7 16,0 SIM 4 MAR 20,6 17,9 2,7 21,8 NÃO 5 MAR 21,5 18,1 3,4 15,0 SIM 6 MAR 24,0 18,8 5,2 35,8 SIM 7 MAR 26,0 20,0 6,0 25,0 SIM 8 MAR 26,0 19,0 7,0 16,0 SIM 9 MAR 21,9 18,8 3,1 35,8 SIM 10 MAR 21,9 18,8 3,1 35,8 SIM 11 MAR 29,0 18,8 10,2 35,8 SIM 12 MAR 29,0 19,0 10,0 5,0 SIM 13 MAR 30,6 18,8 11,8 35,8 SIM 14 MAR 29,8 19,0 10,8 0,5 SIM 15 MAR 29,8 19,8 10,0 12,5 SIM 16 MAR 29,8 19,7 10,1 0,5 SIM 17 MAR 30,1 19,4 10,7 45,2 SIM 18 MAR 30,5 20,1 10,4 0,0 SIM 19 MAR 29,5 20,0 9,5 58,4 SIM 20 MAR 29,5 19,2 10,3 0,0 SIM 490,5 21

9 3. Acompanhamento climático anual Floração ano 2012 em Ribeirão Preto:???% probabilidade Clima: 2012 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis 25 FEV 30,5 19,7 11,6 0,0 SIM 26 FEV 30,5 20,7 11,6 2,3 SIM 27 FEV 28 FEV 1 MAR 2 MAR 3 MAR 4 MAR 5 MAR 6 MAR 7 MAR 8 MAR 9 MAR 10 MAR 11 MAR 12 MAR 13 MAR 14 MAR 15 MAR 16 MAR 17 MAR 18 MAR 19 MAR 20 MAR

10 4. Histórico e generalidades 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...

11 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;

12 4. Histórico e generalidades 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.

13 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...

14 5. Justificativa da câmara de fotoperíodo 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.

15 5. Justificativa da câmara de fotoperíodo 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.

16 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil CÂMARA DE FOTOPERIODO Temperatura controlada entre 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.

17 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil Câmara de fotoperíodo (IAC Centro de Cana Brasil) BIOEN-FAPESP (08/ )

18 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil 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 C; Relação vermelho-infra-vermelho para induzir o fitocromo; Totalmente automatizada pode ser controlada remotamente.

19 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil T int. Sensor do portão Sensor carrinho T ext. Ar Iluminação Guincho Ventilador

20 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil 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

21 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil 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).

22 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil Tabela 1 Dias de indução fotoperiódica artificial até emissão de folha bandeira e inflorescência em 16 diferentes genótipos em três tratamentos diferentes. GENÓTIPOS IACSP TRATAMENTO I Dias de indução Emissão da folha bandeira Emissão da inflorescência TRATAMENTO II TRATAMENTO III TRATAMENTO I TRATAMENTO II TRATAMENTO III PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS PERFILHOS IACSP IACSP SP SP RB IACSP IACSP CTC CTC CTC CTC IACSP IACSP SP CO Fonte: Melloni (2012)

23 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil Primeiro cruzamento: IACSP x IACSP Primeira introgressão: Krakatau x CTC 6

24 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil 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.

25 6. Novos estudos com a câmara de fotoperíodo no Brasil Nosso foco com a câmara de fotoperíodo: Cruzamentos especiais Sincronismo da floração Cruzamentos entres espécies do complexo Saccharum e variedades comerciais: cana energia

26 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 IAC dita relutante floresceu. Segue o desafio de outras IACSP , IACSP

27 Obrigado Apoio: BIOEN/Fapesp e Centro de Cana/IAC

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