A biotecnologia aplicada na cana-de-açúcar - OpAA17

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ACÚCAR ´ ALCOOL

Opiniões sobre a biotecnologia aplicada na cana

jul-set 2008

Índice A biotecnologia aplicada na cana-de-açúcar 07, Plinio Mário Nastari Editorial de Abertura da Edição

08, José Geraldo Eugênio de França

42, Walter Maccheroni

Gerente de Biotecnologia da CanaVialis

44, Helaine Carrer

Diretor Executivo da Embrapa

Chefe do Departamento de Ciências Biológicas da Esalq-USP

10, João Carlos Bespalhok Filho

46, Monalisa Sampaio Carneiro

Coordenador de Biotecnologia da Ridesa

14, Antonio Vargas de Oliveira Figueira

Professora de Genética e Melhoramento da UFSCar

48, Paulo Arruda

Vice-Diretor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da USP

Diretor Científico da Alellyx

16, Luiz Gonzaga Esteves Vieira

50, Hugo Bruno Correa Molinari

Coordenador do Laboratório de Biotecnologia Vegetal do Instituto Agronômico do Paraná

18, Eduardo Pereira de Carvalho

Diretor de Relações Institucionais da ETH BioEnergia - Grupo Odebrecht

20, Ricardo Madureira

CEO da CanaVialis e da Alellyx Applied Genomics

22, Eugênio César Ulian

Gerente de Relações Científicas da Monsanto

24, William Lee Burnquist

Pesquisador da Embrapa Agroenergia

52, Éderson Akio Kido

Coordenador do Laboratório de Genética Molecular da UF de Pernambuco

54, Maria Fatima Grossi de Sa

Pesquisadora da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia

56, Daniel Scherer de Moura

Professor de Fisiologia Vegetal da Unifesp

58, Marie-Anne Van Sluys

Coordenador de Programa de Variedades do CTC

Professora do Instituto de Biociências do Dpto de Botânica da USP

26, José Maria Ferreira Jardim da Silveira

60, Marcelo Ehlers Loureiro

Núcleo de Economia Agrícola e Ambiental da Unicamp

28, Hermann Paulo Hoffmann

Coordenador do Programa de Melhoramento Genético da Cana da UFSCar

32, Márcio Henrique Pereira Barbosa

Professor de Fisiologia Molecular de Plantas da UF de Viçosa

62, Marcos Silveira Buckeridge

Professor de Fisiologia e Bioquímica do Instituto de Biociências da USP

66, Lauricio Endres

Professor de Melhoramento de Plantas da UFViçosa

Professor de Fisiologia da UF de Alagoas

34, Edgar Gomes Ferreira de Beauclair

68 , Marcelo Menossi Teixeira

Professor de Planejamento da Produção e do Cultivo da Cana da Esalq-USP

36, Glaucia Mendes Souza

Coordenador do Laboratório de Genoma Funcional da Unicamp

70, Marcos Silveira Bernades

Coordenadora da Divisão de Biomassa do Programa de Bioenergia da Fapesp – Bioen

Professor de Produção Vegetal da Esalq-USP

40, Luciana Rossini Pinto

74, Alexandre Lima Nepomuceno

Pesquisadora do Instituto Agronômico de Campinas

Membro da CTNBio

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Editorial

Opiniões

jul-set 08

Bom passado. Futuro seguro.

Plinio Mário Nastari Presidente da Datagro

A intensidade das transformações observadas atualmente no setor canavieiro e sucroalcooleiro do Brasil pode ser comparada, provavelmente, apenas àquela vivida após a criação do Proálcool, em 1975. Em meados da década de 70, o setor, ainda tutelado pelo Estado, foi invadido por uma onda de renovação, com a instalação de novas unidades produtoras - destilarias autônomas - focadas na produção de um novo produto, o etanol, que embora fosse velho conhecido, ainda não fazia parte do dia-a-dia do setor. Desde os idos de 1930, já eram amplamente conhecidas no Brasil as possibilidades de uso do etanol em motores, pela adição à gasolina em vários níveis, inclusive com o desenvolvimento de misturas elevadas, como a “azulina”. Pesquisadores pioneiros, como Eduardo Sabino de Oliveira, já haviam, há muito tempo, identificado as vantagens do etanol para uso automotivo, mas foi somente em 1975, com a decisão de se criar o Proálcool, que veio a transformação. O setor, que foi eminentemente açucareiro por quase cinco séculos, passou a conviver com a dualidade açúcar-etanol, e todos os desafios, crises e oportunidades que esta nova realidade trouxe para produtores e setores afins.

A história destes 33 anos de desenvolvimento recente é rica, e muito mais bonita, do que feia, muito mais alegre, do que triste. Identificamos vários heróis, que se destacaram por sua criatividade, combatividade e atitude, em momentos de crise. Alguns nomes que despontam são os dos idealizadores Lamartine Navarro Jr. e Cicero Junqueira Franco; dos implementadores Shigeaki Ueki e Ernesto Geisel; dos inovadores Maurilio Biagi, Duvílio Ometto e Luis Antonio Ribeiro Pinto; das lideranças em

momento de crise de Werther Annicchino e João Carlos de Figueiredo Ferraz; da ousadia de Rubens Ometto Silveira Melo, e tantos outros.

Desde então, o setor foi liberado das amarras do Estado, conquistou o mercado mundial de açúcar, atingiu competitividade com a gasolina, a preços de mercado, e hoje avança célere, galgando novos patamares de demanda de etanol, ao ritmo de aproximadamente 3,5 bilhões de litros por ano, apenas no mercado interno.

Neste momento, estamos no limiar de uma nova fase de enormes transformações. Os avanços obtidos com pesquisa e desenvolvimento, que elevaram o rendimento médio agroindustrial do Brasil, de 2024 para 6450 litros de álcool hidratado equivalente, entre 1975 e 2007, devem continuar nas próximas décadas, com novas ferramentas de biotecnologia.

Uma das coisas mais valiosas deste setor é o fato de que já é competitivo com energia de origem fóssil, mas ainda não está otimizado. Ainda há muito o que avançar em produtividade, e em redução de custos.

Os mercados de energia, líquida e elétrica, são muito maiores do que o mercado de açúcar, ou o de alimentos. O setor canavieiro e sucroalcooleiro do Brasil qualificou-se nestas últimas três décadas, para chegar à porta destes imensos mercados, e é esta enorme demanda que dá suporte à expansão de oferta, ao ritmo de 10,7% ao ano, entre 2000 e 2008, sem uma crise de preço por excesso de oferta.

A transformação que se inicia agora é a da entrada de novos produtores de peso, com enorme capacidade de alavancagem financeira, e custos baixos de capital. Chegou à fase de instalação de projetos integrados de produção e logística, em que são minimizados os custos fixos unitários, pela administração conjunta de várias unidades produtoras. Nesta fase, novos produtos passam a fazer parte da cesta de alternativas. Produtos que já eram conhecidos há tempos - o fluxograma que o Jairo Balbo desenvolveu já os identificava há 20 anos - começam a ser efetivamente implementados. Empresas mundiais como Dow, Braskem e Solvay investem em plantas, de forma associada ou individual, para a produção de re-

sinas termoplásticas. Formas inovadoras de transformação de sacarose de cana em energia são exploradas com biotecnologia de ponta, como é o caso da Amyris, em consórcio com a Crystalsev.

No cenário local, nos últimos trinta anos, foi inegável o papel do setor em promover o desenvolvimento descentralizado no interior. Muitos viveram ou assistiram à verdadeira transformação urbana e social, ocorrida em cidades como Ribeirão Preto, São José do Rio Preto, Araçatuba, Presidente Prudente e Bauru, e que agora começa a ser replicada no interior de Minas Gerais, Goiás e Mato Grosso do Sul. Isso se deu com o aproveitamento de mão-de-obra excedente, de baixa qualificação, que estava disponível à época. Agora, começa a ser valorizada a mão-de-obra mais especializada: o filho do bóia-fria de ontem é o operador de colhedora mecanizada de hoje. A produtividade da mão-de-obra é maior, e também a sua renda. Este setor foi o grande impulsionador da transferência para o campo de muitas conquistas trabalhistas atingidas no meio urbano. Deve ser por isso que o Partido dos Trabalhadores, e em particular o Presidente Lula, reconhece tanto o valor deste setor para a economia e o desenvolvimento. Mas, a transformação continua, e o setor que desenvolveu uma idéia local, está se tornando cada vez mais global. O Brasil canavieiro e sucroalcooleiro é a grande referência mundial para a produção de energia limpa, renovável e sustentável.

Ainda há imperfeições, obviamente, mas, no geral, o que está sendo feito é de excelente qualidade. O que as famílias Ometto e Pavan fizeram ao transformar Pradópolis em uma referência de desenvolvimento e os índices de desenvolvimento humano de Araras e Orindiúva são a regra e não a exceção.

Isso é que é alvissareiro: ainda há muito o que fazer. Há muito o que ser otimizado, trabalhado, estudado e escrito. Tenho certeza de que muitas páginas ainda serão escritas sobre este setor, seus produtos, subprodutos, tecnologias e mercados. Veículos sérios como a Revista Opiniões, terão um espaço permanente para o desenvolvimento do trabalho bem feito, observado em mais esta edição.

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Opiniões jul-set 08

Visão Estratégica José Geraldo Eugênio de França Diretor Executivo da Embrapa

José Geraldo de França

A biotecnologia aplicada na cultura da cana-de-açúcar

O setor sucroalcooleiro, nas últimas décadas, tem mostrado sinal de vitalidade e ganhos tecnológicos expressivos, quer nas atividades agrícolas, quer na indústria. Muito embora riscos elevados tenham sido superados, a exemplo do ocorrido com o programa de melhoramento genético da cana-de-açúcar, à época liderado pelo extinto Planalsucar, salvo pela formação da Ridesa, uma rede que atualmente conta com dez universidades públicas, e pelo programa de melhoramento genético do CTC – Centro de Tecnologia Canavieira, que também superou a crise do início desta década. Além do mais, o surgimento das empresas privadas CanaVialis e Allelyx, ambas com interesse nas áreas de genômica, transformação genética e melhoramento, conseguiu dar um alento aos investidores. Os resultados apresentados nos últimos anos são consistentes e comprovam o acerto dos investimentos públicos e privados, nos principais programas de melhoramento genético da canade-açúcar.

Os desafios enfrentados pelo setor, seja no que se refere à obtenção de cultivares com resistência à broca gigante, praga que afetava originalmente os canaviais nordestinos, mas recentemente encontrada no Sudeste, ou no que diz respeito à obtenção de materiais adaptados ao uso mais eficiente de água, às temperaturas mais elevadas, aos efeitos do fotoperíodo e suas implicações sobre o floresci-

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mento, além de materiais com teores mais elevados de açúcares redutores totais e fibras, adaptados à indústria de cogeração ou mesmo à produção de etanol de segunda e terceira geração, não são irrelevantes e, sabidamente, não podem ser unicamente resolvidos pelo melhoramento genético convencional. É neste sentido que os projetos de genômica da cana-de-açúcar, que vêm sendo desenvolvidos no Brasil e no exterior são essenciais, visando à identificação de genes e estruturas gênicas, que permitam acelerar e dar foco, com redução do tempo, aos programas de melhoramento genético. Sem que estes conhecimentos sejam disponibilizados, corre-se o risco de deixarmos de ser competitivos, tanto na atualidade, mas muito mais a médio e longo prazos, pois os altos investimentos realizados nos últimos cinco anos, em resposta à oportunidade de mercado para geração de combustível renovável, trouxeram novos competidores importantes ao jogo do mercado.

A partir destes programas, há de se considerar que a obtenção de cultivares de cana-de-açúcar geneticamente modificadas será fundamental para o contínuo sucesso tecnológico do setor. Caracteres com controle monogênico ou para os quais tenham sido identificados QTLs - Quantitative Traits Loci, representativos podem e devem fazer parte dos programas futuros de melhoramento. Esclareçase que devido ao custo do desenvolvimento de plantas transgênicas em si ou devido ao fato de que grande parte das tecnologias envolvidas em um programa de modificação genética têm a propriedade intelectual protegida por algumas empresas multinacionais do setor, estabelecer um programa de modificação genética não é tão trivial, quanto se pode inicialmente imaginar. Ressalte-se ainda que, associado aos programas de modificação genética, programas paralelos de biossegurança serão essenciais, visando-se assegurar o uso das tecnologias geradas, com o necessário rigor científico. Tais programas apresentam custos tão ou mais elevados, quanto os programas de desenvolvimento das cultivares em si.

A biotecnologia, contudo, não se restringe apenas à genômica ou à

modificação genética, esclarecendose que estudos de fisiologia de produção, que levem ao menor uso de água, sejam nas culturas dependentes de chuva ou naquelas que vêm usando parcial ou totalmente o concurso da irrigação, a exemplo da cana-deaçúcar irrigada na região semi-árida, serão determinantes no aperfeiçoamento dos sistemas de produção das diversas regiões do país.

Um aspecto a considerar como demandante por tecnologias advindas da biotecnologia, refere-se às novas áreas de cultivo com características edafoclimáticas distintas das áreas de cultivo tradicionais, demandando por cultivares adaptados a condições de altitude, solos e climas distintos.

Desta feita, é de se ressaltar a necessidade pela expansão de áreas de teste em estações experimentais, distribuídas nas diversas áreas de expansão da cultura, tais como o Centro-Oeste e o Meio Norte.

Um outro conjunto de caracteres, ligados à arquitetura da planta, distribuição de área foliar, teores e qualidade dos carboidratos estruturais, que implicarão na facilidade ou não da colheita mecanizada e na utilização da palhada e do bagaço como matérias-primas na fabricação de etanol ou na cogeração de energia, muito embora nem sempre controlados por poucos genes, será objeto de programas específicos de pesquisa, em diversas áreas da biotecnologia com a cana-de-açúcar, nas próximas décadas.

No caso brasileiro, o número de pesquisadores envolvidos com a cultura da cana-de-açúcar é, infelizmente, ainda reduzido. Nas diversas disciplinas que constituem a biotecnologia aplicada aos programas de melhoramento é ainda menor. Portanto, sugere-se o estabelecimento de plataformas e redes de cooperação, que possam alavancar as pesquisas na área biológica, com foco nas demandas do mercado, e na magnitude e velocidade requeridas pelo setor sucroalcooleiro, face à competição dos países desenvolvidos, que vêm investindo fortemente no desenvolvimento de tecnologias e processos, que permitam a produção de etanol, a partir da celulose e hemicelulose, de forma competitiva.

Visão Estratégica

Opiniões jul-set 08

João Carlos Bespalhok Filho

João Carlos Bespalhok

Coordenador de Biotecnologia da Ridesa Quando teremos uma variedade transgênica de cana-de-açúcar?

Uma das perguntas que mais ouço das pessoas do setor sucroalcooleiro é sobre quando teremos uma cana transgênica, disponível para ser plantada. Gostaria de falar sobre o porquê esse lançamento tem demorado tanto e quais expectativas podemos ter com uma variedade de cana-deaçúcar transgênica.

Na minha avaliação, um dos principais motivos para que ainda não haja variedades de cana transgênicas sendo plantadas foi o pouco interesse demonstrado pelas multinacionais de biotecnologia por essa cultura, até há pouco tempo atrás. Essas multinacionais tinham priorizado trabalhar com commodities como soja, milho e algodão. Isso tem mudado de um tempo para cá, principalmente depois que os Estados Unidos introduziram o etanol em sua matriz energética.

Como exemplo, podemos citar o fato da Monsanto e da CanaVialis terem anunciado, recentemente, uma parceria na qual a Monsanto cedeu vários genes para que a CanaVialis introduzisse e testasse em cana. Outro exemplo é o fato da Syngenta ter criado um grupo que trabalha exclusivamente com biotecnologia de cana na Austrália.

Outra dificuldade é técnica. Existem dois modos de se fazer um transgênico: através do uso da bactéria Agrobacterium tumefaciens ou através da biobalística. O mais indicado seria utilizar o Agrobacterium, porque, nesse caso, o número de inserções do transgene no genoma é menor e mais limpo, o que facilita o trabalho de desregulamentação da planta transgênica, que iremos comentar a seguir. Entretanto, no caso da cana, os protocolos para transformação por Agrobacterium ainda não são eficientes e precisam ser melhorados.

Outro problema está no fato da cana ser uma espécie de propagação vegetativa. Isto é uma dificuldade, pois não podemos fazer retrocruzamento, como é o caso da soja ou do próprio milho. Por isso, teremos que transformar geneticamente cada variedade de cana, que quisermos introduzir um transgene. Esse fato significa que cada variedade vai ter que passar por todo o longo e caro processo de desregulamentação, o que vai levar um grande tempo. Além disso, para se obter transgênicos de diferentes variedades de cana, teremos que desen-

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volver protocolos de cultura de tecidos específicos para cada variedade. No Brasil, um grande empecilho tem sido a área de desregulamentação. O órgão responsável pela desregulamentação de transgênicos no Brasil é a CTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança. Por muito tempo, ele não analisou nenhum processo que envolvia organismos geneticamente modificados (ou transgênicos), o que atrasou o teste e a comercialização de vários OGMs. Atualmente, a CTNBio tem tentado agilizar a análise dos processos, mas ainda tem sido muito demorado para se conseguir uma permissão para testes de plantas transgênicas a campo.

Não podemos esquecer que somos o maior exportador de açúcar do mundo e que devemos estar atentos à vontade dos consumidores. Apesar de não haver diferença entre o açúcar obtido de plantas transgênicas e convencionais, alguns consumidores, principalmente na Europa, são contra a utilização de plantas transgênicas de qualquer espécie. Poderemos observar a reação do mercado consumidor ao açúcar transgênico, já que a beterraba transgênica está sendo cultivada em escala comercial, a partir desse ano, nos EUA. Vejamos os pontos positivos. A transgenia possibilita a introdução de genes que não estão no germoplasma da espécie, neste caso, da cana.

Podemos esperar, em um primeiro momento, variedades com resistência a herbicidas, resistência a insetos (principalmente broca da cana), resistência a doenças (destaque para viroses, como o mosaico da cana e o vírus do amarelecimento), maior teor de sacarose, menor florescimento e maior resistência/tolerância a estresses ambientais (seca, frio ou salinidade). Num momento posterior, vamos poder ver transgênicos de cana como biofábricas, produzindo plásticos biodegradáveis ou moléculas farmacêuticas. A Ridesa, uma rede formada por

nove Universidades Federais, que é responsável pelo desenvolvimento das variedades RB, também tem investido nessa área. Em uma parceria entre o Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR e a UFPR foram obtidas plantas de cana da variedade RB855156, com um transgene que aumenta o acúmulo do aminoácido prolina. Essas plantas transgênicas mostraram-se mais resistentes ao estresse hídrico, sob condições de casa de vegetação. Estamos enviando um processo para a CTNBio, a fim de conseguir permissão para testar esse material no campo.

Finalmente, o desenvolvimento de variedades transgênicas de cana não pode ficar desvinculado do melhoramento de plantas. Se fizermos uma comparação simplificada, a característica transgênica é como um acessório de um automóvel e a variedade de cana o carro em que vamos colocar esse acessório. Se tivermos um bom carro (variedade), o acessório (transgene) vai valorizá-lo ainda mais. Por isso, a característica transgênica inserida deve vir embutida em uma variedade muito produtiva, adaptada aos ambientes de produção do Brasil e com resistência às doenças que atacam a cultura. Por todas as dificuldades que discutimos nesse artigo, fica claro que ainda temos um longo caminho a percorrer até o lançamento comercial de cana transgênica no Brasil. Hoje, qualquer sugestão de data para esse lançamento parece-me mera futurologia.

Opiniões jul-set 08

Visão Estratégica Antonio Vargas de Oliveira Figueira

Vice-Diretor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da USP

Antonio Figueira

Biotecnologia no melhoramento: mito ou realidade

“When the only tool you have is a hammer, more and more problems begin to look like nails”. A atual eficiência na produção de cana-de-açúcar atesta que o melhoramento genético da cultura tem sido continuamente bem-sucedido na obtenção de cultivares superiores. Entretanto, em comparação com outras culturas, o progresso no ganho de produção tem sido menor. Há diversas razões para esse progresso limitado, incluindo a complexidade genômica da espécie, derivada de cruzamentos interespecíficos, com número elevado e irregular de cromossomos, e sua base genética restrita, pois os programas de melhoramento apóiam-se em uma diversidade genética limitada.

A biotecnologia, considerada aqui no sentido restrito, representa uma gama de tecnologias distintas, tais como clonagem de plantas, manipulação gênica e transferência de genes, tipificação de DNA e mapeamento genético, e seqüenciamento do genoma e transcriptoma. Algumas dessas tecnologias são práticas consagradas e empregadas no melhoramento da cana, tal como clonagem de plantas por cultivo in vitro. Já aquelas derivadas da tecnologia do DNA recombinante agora despontam como promissoras.

A manipulação genética para produção de cultivares transgênicas tem sido realizada rotineiramente no Brasil há alguns anos, mas, até o presente, não houve nenhuma liberação comercial, mais em razão de limitações legais, do que tecnológicas. A adoção em escala de transgênicos deve considerar os aspectos de biossegurança, de acordo com os riscos potenciais específicos nas áreas alimentar, ambiental e agrícola.

A cana possui vantagens expressivas em relação aos diversos riscos,

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quando comparada com outras culturas. Em termos de segurança alimentar, destaca-se o uso e a pureza dos produtos derivados. Portanto, os questionamentos de improváveis efeitos não intencionais são mínimos para a cana transgênica, quando comparados a produtos frescos, tais como frutas, ou mesmo grãos. Em termos de segurança ambiental, os riscos associados ao escape ou ao fluxo gênico são limitados pelas características intrínsecas da cana. O florescimento restrito e a propagação vegetativa por tolete praticamente eliminam esses riscos. A origem alienígena da espécie Saccharum assegura a ausência de espécies próximas sexualmente intercompatíveis, enquanto que a ausência de sementes ou rizomas reduz as chances de tornarem a cultura em uma planta invasora. As vantagens da cana, em termos de segurança agrícola, são similares às outras culturas, que indicam uma provável redução de impactos, em comparação às práticas agrícolas convencionais, com aplicação de agroquímicos no controle de pragas, doenças e invasoras.

A tecnologia de transferência de genes, genes de seleção e regiões reguladoras é protegida por patentes, que tolhem a sua aplicação comercial e aumentam custos. O alto custo de licenciamento e certificação para biossegurança dessas cultivares transgênicas também consiste em um impedimento econômico importante.

As limitações tecnológicas derivam da escassez de informações sobre a funcionalidade de genes em controlar características de interesse agroindustrial, assim como das regiões controladoras da expressão desses genes (promotores) ou mesmo dos fatores responsáveis por esse controle.

No entanto, essa tecnologia deve ser considerada estratégica para a competitividade desse agronegócio, e a vantagem competitiva brasileira deve ser explorada devido à ausência de grandes empresas transnacionais na área de genética da cana.

A tipificação de DNA (fingerprinting) por marcas moleculares gera pontos de referência no genoma, cuja associação com características de interesse permitiria o emprego da Seleção Assistida por Marcadores SAM, como forma indireta de selecionar regiões genômicas, ao invés de fenótipos, facilitando e acelerando

os programas de melhoramento. Porém, sua adoção e aplicação em escala ainda não são justificáveis, quando a avaliação dos fenótipos pode ser facilmente conduzida, em termos operacionais e econômicos. Para características quantitativas complexas, muito influenciadas pelo ambiente, a dificuldade e a baixa precisão na identificação de associações válidas do fenótipo com as marcas limitam ainda mais sua adoção. Portanto, a aplicação de marcas de DNA no melhoramento só tem sido justificável para usos pontuais, como análise da diversidade genética e escolha de genitores para cruzamento.

A disponibilidade de seqüências de genes expressos de cana representa um enorme potencial imaginado de progresso no melhoramento, mas a informação limitada sobre a funcionalidade desses genes, aliada à complexidade genômica da cultura, reduz as chances de sucesso em curto prazo, exceto pelo acaso. A grande maioria dos genes possui função, assim como o efeito de sua inter-relação com outros genes, desconhecidos, que limitam a previsibilidade das conseqüências de sua manipulação (para indução ou repressão). A fartura de informações é animadora, por vislumbrar o controle do complexo metabolismo das plantas, mas requer a disponibilidade de situações biológicas bem controladas e caracterizadas previamente. No entanto, o alto custo envolvido, por demandar equipamentos e reagentes sofisticados e caros, sugere cautela. Há uma tendência de sobrevalorizar essa abordagem, pois impõe a crença de ser melhor do que técnicas simples e consagradas, como a seleção fenotípica. O excesso de otimismo em relação ao potencial das informações genômicas pode causar frustrações no agronegócio, por prometer soluções rápidas e não poder cumprir, mas garantirá artigos científicos importantes.

A fascinação pela vanguarda da tecnologia parece ofuscar a real necessidade de gerar novas informações biológicas básicas sobre a cana-de-açúcar, envolvendo aspectos da fisiologia da produção, tolerância a estresses bióticos e abióticos, ampliação do germoplasma, busca de novas abordagens e paradigmas no melhoramento. Por necessitar de ensaios simples e de baixo custo, essas perguntas biológicas não devem ficar sem respostas.

Prêmio Brasileiro Imortal.

Valorizando quem se dedica ao meio ambiente.

A Vale investe em tecnologia para a disseminação de mudas das espécies nativas onde atua, e também na recuperação e conservação ambiental dessas regiões. A Vale busca constantemente formas de valorizar pessoas que, assim como ela, trabalham pelo meio ambiente. Por isso, criou o Prêmio Brasileiro Imortal, que irá homenagear brasileiros por projetos, ações e seu compromisso socioambiental. Os 6 vencedores serão escolhidos por voto popular e poderão ter seu nome associado a novas espécies botânicas, descobertas no projeto de avaliação da biodiversidade da Mata Atlântica, por pesquisadores brasileiros, na Reserva Natural da Vale em Linhares – ES. Acesse www.brasileiroimortal.com.br e conheça os indicados e seus trabalhos, e vote. Você pode concorrer a uma viagem ecológica para conhecer uma de nossas reservas naturais.

Sim, é possível transformar recursos minerais em riqueza, desenvolvimento sustentável e reconhecimento.

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Opiniões jul-set 08

Visão Estratégica Luiz Gonzaga Esteves Vieira

Coordenador do Laboratório de Biotecnologia Vegetal do Instituto Agronômico do Paraná

Luiz Gonzaga Vieira

Biotecnologia na cultura da cana: oportunidades e desafios

Nos últimos anos, grandes transformações foram observadas nos sistemas de produção na agricultura. O surgimento de blocos comerciais e a queda de barreiras protecionistas criaram novas demandas. Além das atribuições que já recaem sobre a agricultura – produção de alimentos e de matérias-primas – foram adicionadas a redução de danos ambientais e o desenvolvimento de novos produtos.

Estima-se que em 2020 a população atinja 8 bilhões de habitantes. Aumentar a produção para atender à demanda por alimentos, fibras e energia, é, portanto, uma necessidade. Mudanças nos padrões do clima global e alterações no uso da terra ampliarão os problemas regionais de produção.

A perspectiva do Brasil consolidar-se como o principal supridor mundial de combustíveis renováveis, principalmente advindos da cana-deaçúcar, é viável graças à sua dimensão continental, seus abundantes recursos naturais, e um aproveitamento mais racional de suas imensas áreas.

A produção da cana é influenciada por um grande número de fatores ambientais. A busca por altos rendimentos a baixos custos implica em conhecer mais detalhadamente a fisiologia e a genética da cultura, com o objetivo de racionalizar as relações entre os diferentes fatores de produção. O sucesso do setor está baseado em cultivares adaptados às condições ambientais de cada região produtora.

O melhoramento genético convencional tem obtido sucesso, aumentando e estabilizando a produtividade.

Entretanto, ainda persistem fortes perdas de colheitas, devido a influências bióticas (pragas e doenças) e abióticas (deficiência hídrica, solos com baixa fertilidade, etc). Com o de-

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créscimo da diversidade genética, diminuíram as opções disponíveis para enfrentar problemas, através das técnicas tradicionais, apesar de que essas técnicas continuarão essenciais no futuro.

Oportunidades e desafios: A moderna biotecnologia surge, potencialmente, como um importante fator que permite ganhos de produtividade e aumento de oferta de produtos agrícolas, ao mesmo tempo em que pode reduzir o ritmo de exploração de novas áreas agricultáveis, gerando, com isto, externalidades positivas para o meio ambiente e para a sociedade.

O domínio destas técnicas é crucial para que o Brasil não perca uma de suas maiores conquistas: capacitação em melhoramento genético. A engenharia genética que produz organismos geneticamente modificados, que permitem a rápida incorporação de características desejáveis às variedades-elites de cana, é apenas mais uma das ferramentas da moderna biotecnologia, esta sim, uma vastíssima área do conhecimento, com imensas aplicações práticas, e peça fundamental para o avanço do conhecimento.

Conhecer e controlar fenômenos biológicos, visando obter produtos biotecnológicos, é um desafio permanente, sendo que um dos requisitos primordiais para isto é a identificação de genes que poderão ser utilizados nestes processos. Assim, através de trabalhos basilares como o Genoma Cana, financiado pela Fapesp, foram identificados genes envolvidos com o desenvolvimento, a produção e o teor de açúcar da planta, na resistência a doenças e com condições adversas de clima e solo. Para utilizar toda essa informação já gerada é preciso trabalhos em genômica funcional, visando determinar a função dos genes, estudar a interação entre genes associados aos diferentes processos biológicos e verificar quais os genes que poderão ser usados no desenvolvimento de tecnologias de interesse do setor sucroalcooleiro. Felizmente, iniciativas recentes, como o Programa de Pesquisa em Bioenergia – BIOEN, têm apoiado pesquisas biotecnológicas, para avançar no conhecimento sobre a utilização da cana na produção de biocombustíveis, em bases sustentáveis.

Atores e interesses na pesquisa biotecnológica: A biotecnologia tem potencial para contribuir no aperfeiçoamento dos sistemas de produção da cana, além dos atuais paradigmas.

A maneira pela qual a biotecnologia afetará este setor dependerá, fundamentalmente, das instituições e dos atores sociais envolvidos no seu desenvolvimento. No cenário internacional, estas conquistas científicas têm levado ao rápido crescimento nos investimentos em pesquisa e desenvolvimento tecnológico e no número de instituições científicas e empresas de biotecnologia. Com isto, a questão da propriedade intelectual é crítica. Se por um lado, os mecanismos de apropriabilidade contribuem para a redução dos riscos do processo de inovação, dos custos de P&D e da exploração comercial, a corrida atualmente em curso no mundo para o domínio das biotecnologias também traz novas ameaças.

Com a liberação de plantas transgênicas, foi retomada a questão dos direitos de apropriação intelectual dos produtos, que determinam quem possui e controla essas tecnologias. Essa preocupação vem dos usuários diretos de insumos, produtos e serviços, que têm observado uma grande concentração de direitos de propriedade da indústria de insumos agrícolas. Portanto, para defender os interesses da indústria sucroalcooleira é essencial o fortalecimento da tecnologia nacional de produção de cana e de seus subprodutos, através da biotecnologia.

O desenvolvimento de produtos biotecnológicos depende de grandes esforços de pesquisa. A vantagem competitiva dos países líderes em biotecnologia deve-se, em grande parte, à compreensão da necessidade de promover a capacidade local de desenvolver esta tecnologia. É imprescindível que o Brasil não seja deixado em posição de desvantagem na sua capacidade de pesquisar, desenvolver, adaptar e utilizar biotecnologia para o setor sucroalcooleiro, para que possa trilhar seu próprio caminho, sem depender de tecnologias desenvolvidas em outros países, mas sim se tornando um fornecedor de tecnologia. É preciso que todos os envolvidos neste tema tomem parte de discussões de maneira formal, pois se em certos aspectos a introdução de produtos biotecnológicos na cadeia agroindustrial da cana é uma questão técnica, a gama de implicações de sua utilização faz com que as decisões sobre os vários aspectos da produção, comercialização e consumo sejam de caráter socioeconômico e político.

Visão Empresarial

Opiniões jul-set 08

Eduardo Pereira de Carvalho

Diretor de Relações Institucionais da ETH BioEnergia - Grupo Odebrecht

Eduardo de Carvalho

No rumo certo da biotecnologia Uma revolução inacabada está em curso. Irreverente, insistente e atraente, assim é a biotecnologia, o ponto de encontro entre diversos personagens que conversam de modo inovador sobre variados temas. O Brasil faz biotecnologia com qualidade e tradição.

Por suas características físicas e geográficas, o país apresenta condições ímpares de desenvolvimento sustentado na agroindústria, na exploração da biodiversidade e geração de biomassa. Com a produção de cana-deaçúcar não seria diferente.

Não há como imaginar a competitividade do etanol brasileiro, sem associá-la com a biotecnologia que desenvolvemos. Nos últimos anos, foi ela a responsável por impulsionar o agronegócio. Dos campos experimentais e dos laboratórios de pesquisas dos grandes centros tecnológicos, saíram as bases para tornar o etanol de cana o biocombustível mais competitivo no mundo.

O Brasil tem sido o grande laboratório mundial para uso de etanol como combustível. O país assegura uma base científica para trabalhar geneticamente com as variedades da cana. Investe recursos públicos e privados na expansão da produção, observa a aceleração da demanda por veículos leves, dotados como motores flexíveis, entrega etanol nos mais remotos portos do globo, sustenta uma política agrícola livre de subsídios, como reconhece a Organização Mundial do Comércio, e procura maximizar o aproveitamento energético das sobras da cana.

A competitividade brasileira está baseada na melhoria e ampliação de variedades da cana e no sistema de produção simultânea, tanto do açúcar, quanto do etanol. As vantagens foram obtidas com base em condições geográficas, ambientais e espaciais muito particulares, mas exigiram pesquisa e tecnologia, para levar o país à posição que ocupa no mercado internacional. Usamos apenas um terço do poder energético da cana - o caldo, para produzir açúcar e etanol. A biomassa, formada pelo bagaço e pontas da cana que compõem os outros dois terços, é utilizada para gerar energia elétrica. A expectativa é utilizá-la, também, no médio prazo, para produzir etanol celulósico e derivados da alcoolquímica.

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Novas tecnologias, ainda não competitivas comercialmente, permitirão a fabricação de etanol com baixo custo, a partir da celulose. Quando a pesquisa obtiver sucesso, o país terá condições de multiplicar a utilização de energia da cana e de dar um enorme salto em relação ao mundo.

Como uma resposta às necessidades ou apenas por conta da curiosidade humana, a biotecnologia tende a se tornar uma rotina. Ainda no início dos anos 80, o CTC - Centro de Tecnologia Canavieira, criou a primeira variedade comercial de cana cultivada em larga escala para abastecer o Proálcool. Este ano, o CTC trabalha na produção em laboratório de quantidades de álcool de celulose, com a expectativa de pôr em operação uma usina piloto de etanol de celulose até 2010.

Da mesma forma, pesquisadores da Embrapa estão empenhados em aumentar a produtividade dos canaviais e expandir o seu cultivo em novas fronteiras agrícolas, como o Centro-Oeste. Outras empresas, como a CanaVialis, que desenvolve variedades de cana, a Allelyx, dedicada à biotecnologia, e a Biocell, criada para estudar formas de produzir etanol celulósico, concentram-se na transformação biológica da celulose da cana em açúcar, com a utilização de enzimas. A Dedini, fabricante de equipamentos para a indústria canavieira, tem um projeto para usar ácidos, em vez de enzimas, na transformação de bagaço em etanol.

Com o emprego de tecnologia, o setor sucroalcooleiro aumenta continuamente a produtividade nas lavouras.

Além do melhoramento genético tradicional, alguns laboratórios estão investindo no desenvolvimento de canas transgênicas, algumas resistentes à seca e a vários tipos de pragas, como vermes nematóides, broca de cana e broca gigante. A equação é simples: quanto mais cana, mais açúcar, mais celulose, mais etanol e mais energia. O objetivo é reduzir o uso de pesticidas e permitir a

ocupação em terras menos férteis, beneficiando, assim, a produção de etanol. Atualmente, somente com o melhoramento tradicional de variedades é possível aumentar em 30% a produtividade agrícola da cana. Este é um dos fatores que tornam o etanol brasileiro competitivo no mercado de combustíveis. É por isso que a ETH Bioenergia acredita e investe nessas inovações tecnológicas, pesquisa e implementação das melhores práticas sustentáveis para o cultivo, colheita de cana e produção de açúcar, álcool e cogeração de energia. Somos parceiros de empresas nacionais e internacionais de biotecnologia, que desenvolvem estudos para a produção de etanol, feito a partir da fermentação do bagaço da cana (celulose), conhecida como segunda geração, e também do seu processo de gaseificação, terceira geração. Participamos também do desenvolvimento de pesquisas de melhoramento genético da cana-de-açúcar, que se adapte melhor aos mais variados tipos de clima e solo.

Ainda é cedo para dizer se venceremos a corrida do etanol de amanhã.

Os resultados comerciais das pesquisas com etanol de celulose vão aparecer nos próximos cinco a dez anos.

Estamos no começo e é fundamental que o país invista. É tecnologia brasileira que não pode ser desperdiçada.

Não podemos ficar de fora do vagão da biotecnologia. Somente assim garantiremos uma fatia significativa do mercado de biocombustíveis e consolidaremos nossa capacidade de ditar as regras do jogo. Já saímos na frente com a vantagem de, hoje, conhecermos a cana melhor do que ninguém.

Opiniões jul-set 08

Visão Empresarial

Ricardo Madureira

CEO da CanaVialis e da Alellyx Applied Genomics

Ricardo Madureira

Tecnologias que revolucionarão o uso da cana Vivemos em uma época de rápida transformação na forma com que a biomassa no mundo será utilizada.

A demanda por fontes renováveis de energia e o crescimento populacional têm aumentado a pressão por uma melhor utilização da biomassa como fonte de energia. Por outro lado, a disponibilidade de terra é cada vez mais escassa e a competição por terra agricultável é cada vez mais preocupante. Neste cenário, a solução está no desenvolvimento de tecnologias que possam mudar radicalmente o resultado do processo.

Para efeito deste artigo, gostaria de dividir o grande processo de transformação da biomassa em três blocos: 1.

Produção de biomassa, 2. Quebra de biomassa em açúcares e, 3. Conversão de açúcares em produtos finais Biomassa, tecnicamente, significa qualquer substância proveniente de um ser vivo. Em escala comercial ela é produzida pelo agronegócio, seja na produção animal ou vegetal. Para efeito de geração de energia, focarei a biomassa vegetal.

A maior proporção desta biomassa é composta por carboidratos complexos e sua quebra leva à liberação de açúcares simples. Na canade-açúcar, a sacarose, que é uma forma simples de açúcar, já se encontra dissolvida no caldo e sua liberação é feita fisicamente, pela operação de moagem. Já o milho exige a quebra enzimática adicional do amido contido no grão em glicose. A conversão

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destes açúcares em etanol é feita pela fermentação promovida por microrganismos, denominados de fermento. Tecnicamente, o fermento é uma levedura chamada Saccharomyces e vem sendo utilizado, há milênios, na produção de vinho e cerveja.

Iniciando pelo último bloco, a conversão de açúcares será revolucionada pelo desenvolvimento de microrganismos que fermentem açúcares e produzam não apenas etanol, mas também outras moléculas. Um caso prático é a empresa Amyris, que desenvolveu microrganismos e processos para produzir biocombustíveis, que podem substituir a gasolina, o diesel e o combustível de aviação a jato.

Na quebra da biomassa, a maior revolução virá com a liberação dos açúcares contidos na celulose, um polímero de glicose que pode ser quebrado por tecnologias químicas ou enzimáticas. Pessoalmente, acredito que a rota enzimática possua maior probabilidade de sucesso, pois o processo industrial, que envolve enzimas chamadas celulases, tem tido grandes avanços. Ele assemelha-se ao da quebra do amido, sendo que a complexidade está no pré-tratamento da biomassa e na fermentação dos açúcares liberados. Porém, o maior desafio será a integração de todas as fases, para a produção de biocombustível em escala industrial, a um custo razoável.

A produção agrícola da biomassa representa a maior parte do custo total da produção de etanol de cana e continuará tendo uma importância fundamental, seja qual forem as tecnologias de conversão. Além disso, outros desafios, como a redução constante de água disponível, competição por terra agricultável com outras atividades humanas e a competição pelo uso da terra entre alimento e energia deverão ser abordados adequadamente.

A CanaVialis e a Alellyx acreditam que a cana é a cultura mais adequada para se produzir biomassa.

Isso porque ela é uma das plantas mais eficientes na conversão da energia solar em carboidratos, que, por sua vez, são transformados pelo homem em muitos produtos úteis. A sua eficiência de transformação

energética traduz-se, portanto, em dupla utilidade: além do alimento, o açúcar oferece também a energia, que pode ser extraída tanto do próprio açúcar, quando o transformamos em etanol, como também das suas fibras. Mesmo já sendo uma planta fenomenal, acreditamos que estamos em uma revolução tecnológica, que transformará a forma como utilizamos a cana. A variabilidade genética da cana permite-nos sonhar com variedades adaptadas a diversos ambientes. Assim, a regionalização é um dos pilares estratégicos do nosso programa de melhoramento, desde o início.

Atualmente, os nossos clones em seleção mostram resultados expressivamente superiores às melhores variedades, em novas fronteiras agrícolas.

Além da sacarose, temos um programa focado no aumento da biomassa.

Chamamos estas variedades de canafibra, com altos teores de celulose e lignina e que serão, a longo prazo, a matéria-prima ideal para a tecnologia de etanol celulósico.

Para levar a cabo esta estratégia, investimos grandes esforços na construção de uma quarentena de cana, para o enriquecimento do nosso banco de germoplasma, aumentando a diversidade genética e possibilitando a introdução, no programa de cruzamentos, de novos materiais ricos em fibra.

Na Alellyx, nossos cientistas estão descobrindo genes de alto valor, relacionados à produção. Os principais focos são os aumentos de açúcares fermentáveis, biomassa total e resistência à seca. Atualmente, temos 13 experimentos de campo aprovados pela CTNBio e que envolvem materiais transgênicos com maior teor de açúcares e resistentes à seca.

Outros materiais em desenvolvimento e que trarão ganhos significativos no processo de produção de etanol celulósico terão, incorporados ao seu genoma, enzimas que degradam a celulose, as celulases.

No segundo semestre de 2008, experimentos de campo serão instalados para testar variedades com os genes Bt/RR e que conferem à cana resistência à broca e ao herbicida glifosato. Como no milho, soja e algodão, estas tecnologias trarão resultados significativos para o produtor, além de reduzir impactos ambientais.

O desenvolvimento de tecnologias de ponta permitirá darmos saltos de produção nunca antes imaginados.

Nós, da CanaVialis e da Alellyx, temos confiança que as novas tecnologias e variedades, que estamos desenvolvendo, trarão resultados impactantes para consolidar a posição de liderança do nosso país.

Opiniões jul-set 08

Visão Empresarial

Eugênio César Ulian

Gerente de Relações Científicas da Monsanto

Eugênio Ulian

Brasil: liderança histórica da biotecnologia aplicada à cana-de-açúcar O Brasil é pioneiro no desenvolvimento da biotecnologia de canade-açúcar no mundo. Em meados da década de 80, a Copersucar, em colaboração com o Hawaiian Sugar Planters Association - HSPA, dos Estados Unidos, financiou o primeiro projeto, com o objetivo de utilizar marcadores moleculares para o mapeamento genético da espécie Saccharum spontaneum, uma das ancestrais das variedades comerciais atuais. Do interesse mundial despertado por esta pesquisa, nasceu o Consórcio Internacional de Biotecnologia de Cana - ICSB, um grupo formado por instituições de mais de 15 países. Ao longo dos anos 90, o ICSB financiou estudos científicos, que permitiram acumular conhecimentos que hoje fazem uma grande diferença, especialmente com o papel que a cana assumiu como a principal cultura para a geração de bioenergia.

As descobertas dos cientistas financiados pelo ICSB permitiram entender melhor a genealogia da cana e, por conseqüência, a constituição genética dos híbridos comerciais. Do ponto de vista empresarial, foi um grande negócio, uma vez que traduzir o genoma da planta significa (entre outros benefícios) explorar a possibilidade de diminuição do tempo para obtenção de novas cultivares – hoje, de 12 a 15 anos.

Nesse sentido, a biotecnologia moderna reflete-se de diferentes modos na indústria canavieira. O uso de marcadores moleculares em programas de melhoramento molecular pode adiantar o processo de produção

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de novas variedades convencionais, diminuindo pela metade um procedimento longo e dispendioso. Estas novas variedades são úteis em pesquisas de transformação genética, produzindo versões transgênicas com diversas características. Dentre elas, vale citar a resistência a insetos (Bt) e a tolerância a herbicidas (RR).

Pioneira no desenvolvimento da biotecnologia agrícola, a Monsanto tem avançado com as pesquisas das primeiras versões de cana transgênica Bt e RR no Brasil, cujo objetivo é a obtenção de maior produtividade, com maior preservação ambiental. O projeto está sendo elaborado em parceria com a Alellyx/CanaVialis - empresas subsidiárias do Grupo Votorantim. A variedade vem ao encontro da demanda mundial por novas matrizes energéticas sustentáveis e renováveis – e o etanol é o que melhor responde às expectativas. De acordo com o relatório “Avaliação Econômica das Políticas de Apoio aos Biocombustíveis”, publicado em julho, pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico - OCDE, o etanol de cana produzido no Brasil permite reduzir as emissões de CO2 na atmosfera em até 80%, em relação aos combustíveis fósseis. A título de comparação, o etanol de milho reduz as emissões apenas entre 20% e 50%.

A organização afirma que a produção mundial de biocombustíveis deve dobrar nos próximos dez anos.

O primeiro impacto significativo da cana Bt será o seu uso como uma nova alternativa para o controle da broca da cana (Diatraea saccharalis), uma praga tradicionalmente administrada pelo uso de controle biológico, com a vespinha Cotesia flavipes. Como se sabe, esta técnica, apesar de eficiente, demanda grandes investimentos na logística, na manutenção de laboratórios, equipes para monitoramento e liberação no campo.

A cana geneticamente modificada - GM, por sua vez, terá resistência à broca 24 horas por dia, nos sete dias da semana, e permite prever níveis de infestação zero de broca, nas áreas onde for plantada. A cana tolerante a herbicidas permitirá ao agricultor uma facilidade no manejo de ervas daninhas, nunca antes imaginado.

Toda a logística envolvida na renovação da lavoura

e em áreas de soqueira, o uso de diferentes moléculas com controle muitas vezes ineficiente e inadequado, a fitotoxicidade e o prejuízo intangível que ela provoca, as reboleiras de mato, que precisam ser “catadas” à mão, as altas infestações de tiririca e grama-seda...

Tudo isso tornar-se-á uma lembrança do passado, quando a cana tolerante a herbicidas, como o glifosato, estiver disponível.

Uma segunda geração de cana GM trará mudanças na forma como conhecemos a cultura hoje. Serão mudanças com implicações profundas na produção canavieira, pois envolverão aumento no teor de sacarose, mudanças na arquitetura da planta, no perfilhamento (e, por conseqüência, na produtividade), no teor de fibras (com implicações na moenda), na precocidade (com conseqüências no planejamento de safra) e no comportamento em relação aos diferentes estresses. Cultivares resistentes à seca terão produtividade muito maior em áreas importantes para a expansão da cultura no Centro-Oeste. Variedades tolerantes a geadas permitirão o avanço da cultura, com segurança, para geografias onde, hoje, o prejuízo é inevitável e variedades resistentes a doenças complementarão o excelente trabalho já desenvolvido pelo melhoramento tradicional nesta área.

A terceira geração trará modificações que permitirão 100% de aproveitamento na usina. Esta cana terá processos metabólicos que, durante a colheita, serão ativados e iniciarão o processamento enzimático da fibra, ainda no caminhão. Aliada aos avanços no desenvolvimento de processos químicos e enzimáticos, para a degradação da celulose, que vem recebendo grande aporte de recursos em todo o mundo, a biotecnologia tornará a cana uma planta totalmente processada, para a produção de bioenergia, em um futuro já não tão distante.

O Brasil é, sem dúvida, o líder no desenvolvimento de cana GM. É o único país do mundo com empresas privadas e pelo menos três instituições públicas de alta tecnologia (Ridesa, IAC e Embrapa), desenvolvendo variedades geneticamente modificadas. O recente lançamento do programa Bioenergia, da Fapesp, em colaboração com entidades dos dois setores, também vai perseguir tais objetivos. Este cenário, que só tende a evoluir nos próximos anos, reflete o quanto é estratégico para a economia do país o fomento à pesquisa em biotecnologia e ao desenvolvimento tecnológico da indústria canavieira.

Opiniões jul-set 08

Centros de Pesquisa William Lee Burnquist

Coordenador de Programa de Variedades do CTC

William Burnquist

Pesquisa em ritmo acelerado

A biotecnologia agrícola moderna caracteriza-se pela utilização de técnicas de isolamento e manipulação de DNA, para desenvolver plantas com características específicas mais desejáveis. O DNA foi isolado, caracterizado e identificado como o material genético responsável pela herança genética em 1953, e foram necessários 30 anos de pesquisa com DNA para culminar com a obtenção das primeiras plantas transgênicas, por grupos dos EUA e da Bélgica, que relataram o desenvolvimento de plantas de tabaco com genes introduzidos, que lhes conferia resistência a antibióticos.

Vinte e cinco anos após este marco, a biotecnologia agrícola é um sucesso comercial. Mundialmente, foram cultivadas, em 2007, 114 milhões de hectares com espécies transgênicas. O cultivo de transgênico é a face mais visível da biotecnologia agrícola e estes produtos são resultados de muitos anos de pesquisa. Atualmente, são cultivados comercialmente variedades transgênicas de soja, milho, algodão, canola, papaya, tomate, pimentão e petúnia em 23 países.

No Brasil, foram cultivados em 2007, quinze milhões de hectares de espécies transgênicas, um crescimento de 30%, em relação ao ano anterior.

O melhoramento genético de cana-de-açúcar também se prepara para se beneficiar do potencial da biotecnologia. Pesquisas neste sentido tiveram início no Brasil nos anos 90, quando o CTC estabeleceu um programa interno de biotecnologia e também criou o Consórcio Internacional de Biotecnologia de Cana-deAçúcar - ICSB. Através de sua participação no consórcio, que hoje congrega 15 instituições de pesquisa de cana-de-açúcar em 13 países, o CTC desenvolveu sistemas para mapear

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cana com marcadores de DNA e estabeleceu tecnologia para a transformação genética da cana.

Projetos de pesquisa do ICSB, desenvolvidos pela pesquisadora Dra. Angelique D’Hont do CIRAD, França, foram importantes para desvendar a complexa constituição genética das variedades modernas de cana. Os trabalhos mostraram que espécies originais de cana Saccharum officinarum representam 85% da constituição genética das variedades hoje cultivadas, enquanto que as espécies selvagens Saccharum spontaneum contribuem com 15% do patrimônio genético de variedades modernas. Este estudo assume importância nos programas de melhoramento atuais, especialmente naqueles que buscam desenvolver variedades de mais biomassa total para fins energéticos e poderiam se beneficiar do crescimento mais “agressivo” de espécies selvagens, como a Saccharum spontaneum.

As pesquisas de mapeamento genético também foram importantes para entender como a cana compara-se geneticamente com outras espécies, como o sorgo, o milho e o arroz. Trabalhos de mapeamento genético comparativo, realizados pelo grupo do Dr. Andrew Paterson da Universidade da Georgia, EUA, demonstraram ser possível utilizar mapas genéticos de outras culturas, principalmente do sorgo e do milho, para encontrar genes importantes para a cana.

Estudos de mapeamento genético com marcadores moleculares de última geração, mais especificamente os denominados Simple Sequence Repeat - SSR, e Single Nucleotide Polymorphism - SNP, já sinalizam a possibilidade de utilizar os mesmos em programas de seleção assistida por marcadores, o que aumentará significativamente a eficiência de seleção dos programas de melhoramento genético clássicos de cana. Programas de melhoramento da Austrália, da África do Sul, das Ilhas Maurício e do CTC já utilizam estes marcadores para caracterizar suas variedades e auxiliar na seleção de variedades resistentes a doenças.

Nos anos 90, o CTC também identificou a necessidade de desenvolver a biotecnologia de cana no país, principalmente em relação à capacitação de recursos humanos. Em 1998, em colaboração com a Fapesp, idealizou, financiou e participou do Programa do Genoma da Cana Sucest. Este programa mobilizou mais de 200 pesquisadores, de mais de 30 grupos de pesquisa de universidades e instituições nacionais. Em três anos, estes grupos geraram significativo conhecimento em biotecnologia de cana-de-açúcar.

Foram seqüenciados 238 mil fragmentos de DNA expressos, representando, aproximadamente, 40 mil genes de cana. Entre estas sequências, foram identificados genes que atuam no sistema de defesa da cana contra microrganismos patogênicos, genes que compõem os passos metabólicos para a produção de açúcares, genes envolvidos na biosíntese de lignina, genes associados a transporte de nutrientes na planta, genes responsáveis pela tolerância da cana ao alumínio tóxico e outros numerosos genes presentes nas mais diversas cadeias fisiológicas da cana.

Este esforço brasileiro colocou a cana entre as culturas mais estudadas, do ponto de vista molecular. Muita informação sobre a composição genético-molecular da cana foi obtida. No programa de biotecnologia do CTC, vários genes, identificados a partir do Projeto Sucest, têm sido manipulados superexpressando-os ou silenciando-os, para criar variedades mais produtivas e tolerantes a estresses abióticos.

A biotecnologia também permite o uso de genes exóticos na cana.

Genes de origem bacteriana têm sido introduzidos em várias culturas para torná-las resistentes a pragas. O CTC tem demonstrado a eficiência desta tecnologia para o controle da broca Diatraea saccharalis em cana, e certamente estará entre os primeiros transgênicos de cana a serem lançados comercialmente, em futuro próximo.

A pesquisa biotecnológica em cana desenvolve-se em ritmo acelerado.

O interesse mundial pela cana como cultura energética tem atraído novos investimentos em pesquisa biotecnológica no CTC, que exerce papel importante em estabelecer sistemas de produção eficientes e sustentáveis.

Opiniões jul-set 08

Impacto Econômico

José Maria Ferreira Jardim da Silveira

José Maria da Silveira

Núcleo de Economia Agrícola e Ambiental da Unicamp Os impactos econômicos da biotecnologia na cana Apontar os principais impactos econômicos da biotecnologia no cultivo da cana-de-açúcar poderia ser apenas um exercício de projeção, que certamente tomaria como referência os significativos impactos já verificados nos cultivos de soja, milho, algodão e canola, obtidos com a difusão de eventos da moderna biotecnologia (no caso, transgênicos).

São impactos na redução de custo de produção dessas culturas (de 3 a 15% na maioria dos casos), a melhoria do planejamento e manejo da produção, a redução de emissões de CO2 e o menor uso de inseticidas (com grande impacto no caso do algodão).

Os impactos das tecnologias já disponíveis – ainda que tenham que ser desenvolvidas para a cana - já justificariam a importância da pesquisa com biotecnologia na cana e com as medidas de biossegurança requeridas para sua liberação ambiental. A própria redução das emissões de CO2 já poderia ser utilizada para modificar os parâmetros de organizações como o Instituto de Investigações sobre Políticas Alimentarias e Agrícolas FAPRI, e o International Food Policy Institute - IFRPI, da FAO, atenuando o caráter negativo de suas projeções, em relação à expansão da produção de álcool para uso como biocombustível.

Todavia, pode-se mostrar que a discussão atual é mais ampla do que isto: já estamos em uma corrida tecnológica, em que, até o momento, somos a referência mundial e, por isso mesmo, sofrendo com medidas concretas que, se há pouco estavam localizadas apenas no campo do protecionismo agrícola, passaram para o campo das estratégias competitivas.

Contra elas, apenas o endurecimento diplomático do Brasil nas rodadas internacionais em favor da liberalização agrícola, o que é fundamental, mas não suficiente.

Um economista olharia para os gastos dos países desenvolvidos com subsídios para biocombustíveis, em torno de US$ 15 bilhões/ano, e argumentaria em favor do livre comércio.

As incongruências do liberalismo econômico dos países centrais há muito nos atingem. Entretanto, o fato é que a manutenção do programa do etanol de milho, com baixa competitividade (custos quase três vezes superiores ao do etanol brasileiro) e subsídios, deve ser vista como parte de uma es-

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tratégia de longo prazo. Nela, entram não apenas outras gramíneas (switch grass e miscathus), mas o uso de resíduos industriais e agrícolas, por meio da hidrólise ácida, e a busca de aumento da produtividade do próprio milho. Sendo a matéria-prima mais de 50% (até 70%) do custo da produção dos biocombustíveis, está clara a importância estratégica do aumento da produtividade da agricultura.

A percepção por parte de nossos concorrentes de que nos acomodamos, ou pior, de que não poderemos avançar mais, seria desastrosa. Nos modelos de avaliação de impacto das citadas organizações internacionais (FAPRI e IFPRI), curiosamente, a expansão do cultivo de cana invade as áreas de floresta tropical e a expansão do milho para a produção de etanol, nos EUA, não seria causador de tanto impacto sobre as emissões de CO2.

Mesmo respeitando a seriedade – inquestionável – dessas instituições de pesquisa, fica claro que a vigilância sobre os passos do Brasil já é severa e que, nos embates diplomáticos, o campo simbólico conta para gerar embargos e justificar taxas absurdas – como a de US$0,54/galão de álcool exportado para os EUA. Neste cenário, não basta mostrar que a sincronização da alta dos preços de produtos agrícolas e dos preços da energia tem no programa do etanol de milho uma das causas principais. É preciso apontar claramente para a possibilidade de manter o aumento da participação de biomassa na matriz energética (crescente, a partir de 1975), sem significativas elevações de custos, com redução das emissões de CO2 e com baixa pressão sobre as áreas dedicadas ao cultivo de alimentos.

Em que campos a biotecnologia pode atuar?

Em primeiro lugar, é clara sua importância para as culturas que potencialmente poderiam ser deslocadas pelos cultivos energéticos. Os cenários internacionais devem passar a incorporar os efeitos da biotecnologia agrícola sobre os cultivos de grãos. Recentemente, Kim Ander-

son, do Banco Mundial, mostrou que a difusão do cultivo de algodão transgênico resistente a insetos na África e Ásia (China e Índia) deslocaria áreas de cultivo nos EUA. Em segundo, claramente pode atuar no aumento da flexibilidade para o cultivo de cana, cujas variedades ainda têm suas características ligadas ao objetivo de produção de açúcar. A geração de variedades de cana para produção de energia é fundamental.

Também o é a adaptação a diferentes condições climáticas. Nas análises do impacto do aquecimento global, não se leva em conta que a substituição de cultivos gera áreas para o cultivo da cana. Incorporar fatores de maior resistência à seca é outra área de investigação relevante.

Em terceiro, é óbvia a importância no aumento da produtividade. A meta é passar de 6.000 litros de álcool, para 9.000 litros, por hectare, o que só pode ser conseguido pela combinação de ciência básica e de métodos que acelerem o processo de melhoramento genético.

Há uma corrida internacional pela bioenergia. No Brasil, até o momento, há ações coordenadas, no sentido de promover parcerias público-privadas, que criem um corpo sólido de conhecimento e de mecanismos de sua apropriação estratégica. Somos capazes de gerar novos genes e colocá-los no contexto de um amplo programa competitivo, em um campo em que já somos competitivos. Usando a figura criada por economistas, ainda podemos figurar como “cão que morde” e não apenas “cão que ladra”, para evitar que, em um futuro próximo, fiquemos felizes em acomodar, como um gato gordo, os investimentos tecnológicos internacionais no Brasil.

Opiniões jul-set 08

Melhoramento Clássico Hermann Paulo Hoffmann

Coordenador do Programa de Melhoramento Genético da Cana da UFSCar

Hermann Hoffmann

Melhoramento genético e as variedades de cana-de-açúcar

Entre as tecnologias desenvolvidas para a prática da exploração comercial da cultura da cana-deaçúcar, são as novas variedades que despertam maior interesse. Elas mostram facilmente suas características agroindustriais e, quando comparadas entre si, permitem estimar os ganhos de produtividade relativos. Na atualidade, são quatro os programas de melhoramento de cana-de-açúcar que atuam no país: IAC, CTC, RB/ Ridesa e CanaVialis. Embora todos dependam de recursos do setor produtivo, o primeiro é estadual, o segundo é privado e do setor produtivo, o terceiro federal e o quarto, mais recente, é privado e sem participação do setor produtivo no seu capital. A diversidade, quanto à origem dessas instituições, propicia estabilidade ao setor sucroalcooleiro; a obtenção de novas variedades é um trabalho

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de longa duração e a continuidade é muito importante.

O setor produtivo conta hoje, portanto, com a sustentação de um trabalho intenso, na obtenção de novas variedades; o investimento em tecnologia na área leva cerca de dez anos para a obtenção de resultados.

As condições climáticas na região Centro-Sul do país, principalmente, estão entre as mais favoráveis, quando comparada com outros países produtores. O investimento em pesquisa e desenvolvimento, somado às condições climáticas altamente favoráveis, mantêm o Brasil em uma posição de destaque na exploração da cultura, bem como referência mundial em biocombustíveis.

A introdução de uma nova variedade não implica em qualquer mudança no sistema de produção em prática e sempre é uma promessa, ou seja, uma esperança na busca dos ganhos crescentes de produtividade.

Essa variedade surge como mais uma alternativa àquelas existentes, e deverá contribuir com maiores ganhos de produtividade. Além disso, a disponibilidade de novas variedades para o setor produtivo garante o plantio da cana nos mais diversos ambientes de produção, mesmo em ambientes restritivos, com a correta adequação do sistema de produção.

Uma outra grande contribuição foi a ampliação do período de moagem,

com a antecipação do início da safra, graças às variedades superprecoces, como observamos no gráfico “Evolução no Brasil da produtividade entre 1975 e 2006”.

A continuidade do incremento destes ganhos é um grande desafio.

Não podemos esperar ganhos muito expressivos com a introdução de novas variedades no futuro próximo, pois o patamar atual de produtividade está em um nível bem elevado; as diferenças comparativas são, hoje, menores entre as novas liberações e as atuais variedades cultivadas, como mostra o quadro “Incremento de produtividade entre variedades e clone RB precoces”.

O maior incremento no passado recente, entre variedades precoces, por exemplo, ocorreu quando da substituição da NA56-79, devido, principalmente, à doença do carvão. A NA56-79, uma das principais variedades do passado, por ter proporcionado um significativo incremento do teor de sacarose, quando comparada às variedades cultivadas na época, chegou a ocupar 45% da área cultivada no estado de São Paulo, nos anos 80; a ferrugem também passou a dificultar o seu cultivo.

Enquanto a cana-de-açúcar era cultivada nas áreas tradicionais, as diferenças entre ambientes não eram tão significativas. Porém, com a ampliação da cultura para novas áreas, a alocação das variedades nos ambientes adequados tornou-se determinante para a obtenção de bons resultados.

O norte do Paraná é um eixo da diferenciação de ambiente, pois a pressão neste estado é muito maior para várias doenças, como: carvão, mosaico e ferrugem. Por outro lado, a maior precipitação na safra favorece a brotação mas, no entanto, interfere negativamente no acúmulo de sacarose. Na África do Sul, as diferenças entre os ambientes das regiões produtoras são tão marcantes que para certas regiões são liberadas variedades com restrição para o carvão.

Nos programas de melhoramento, muitos clones com rendimentos superiores são descartados, por suscetibi-

Opiniões jul-set 08

Melhoramento Clássico

lidade a doenças. O rigor para muitos caracteres dificulta muito a obtenção de novas variedades. A busca por uma supervariedade, por excesso de rigor, pode levar a lugar nenhum. O manejo varietal, com a exploração da diversidade de ambientes, é uma das ferramentas para contornar eventuais limitações de variedades.

A especificidade dos ambientes, decorrente da dimensão da cultura no país, torna necessária a intensa exploração da interação genótipo x ambiente já nas fases iniciais de seleção dos programas de melhoramento.

As variedades ecléticas continuarão surgindo nos programas de melhoramento e sendo cultivadas comercialmente, o que não descarta que tais variedades venham a se comportar com pequenas diferenças, em ambientes distintos.

A uniformidade de conhecimento do manejo varietal entre os técnicos das unidades produtivas é uma realidade; nota-se que os conceitos gerados, como, por exemplo, a alocação das variedades, levando-se em consideração o ambiente de produção e a época de maturação, são aplicados

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corretamente e proporcionam ganhos nos rendimentos obtidos. É importante também analisar a adoção nas áreas comerciais das variedades liberadas; o ideal seria que todas elas viessem participar comercialmente das áreas cultivadas. Considerando as variedades RB liberadas pela UFSCar, 40% delas constam no Censo Varietal 2007, entre as mais plantadas. Há, atualmente, um grupo

considerável de variedades liberadas para setor produtivo.

Finalmente, os programas de melhoramento clássico precisam também estar ligados às pesquisas em biotecnologia, marcadores moleculares e transgenia. Neste contexto, os marcadores moleculares, têm se mostrado como uma das ferramentas mais promissoras para auxiliar o melhoramento clássico.

Opiniões jul-set 08

Melhoramento Clássico

Márcio Henrique Pereira Barbosa

Márcio Henrique Barbosa

Professor de Melhoramento de Plantas da UF-Viçosa Ridesa: genética avançada para energia, álcool e açúcar A Ridesa, Rede Interuniversitária Para o Desenvolvimento do Setor Sucroalcooleiro, desenvolveu cultivares que, atualmente, ocupam 57% da área cultivada com cana-de-açúcar no Brasil. A base para produção de energia, álcool e açúcar são as cultivares de cana. E todas as cultivares desenvolvidas no Brasil foram obtidas, por meio de técnicas clássicas de melhoramento genético. Isso é um fato. Não podemos ignorar o avanço da produtividade, obtido por meio do melhoramento genético clássico.

A produtividade de colmos vem crescendo desde 1974, na proporção de 761 kg/ha/ano, representando incremento de 1,5% ao ano. Este percentual é semelhante àqueles relatados no Brasil e no mundo, para outras culturas de importância econômica.

Com base em artigos científicos, estima-se que, em média, 50% do ganho em produtividade, observado ao longo dos anos, é resultado da substituição contínua de cultivares, ou seja, devido ao melhoramento genético clássico.

Para caráter quantitativo, governado por muitos genes, como produtividade de colmos, deve-se empregar o método clássico de melhoramento genético, denominado “Seleção Recorrente”. Por meio deste, é possível aumentar gradativamente a frequência dos alelos (genes) favoráveis a cada ciclo de seleção. Este tem sido o método responsável pelo aumento da produtividade de todas as culturas de importância econômica para a humanidade. Portanto, fica evidente a contribuição do melhoramento clássico, para aumentar a produtividade e a qualidade das culturas e atender à demanda mundial crescente por alimentos e energia.

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E os transgênicos? Onde se enquadrariam nesse cenário? Técnicas de engenharia genética são importantes para resolver problemas pontuais de um ou poucos genes. É o caso do gene Bt e outros já conhecidos e utilizados no Brasil. Porém, de nada adianta ter o gene, se não houver uma cultivar produtiva, desenvolvida via melhoramento genético clássico, de modo que se possa inserir nela um ou poucos genes de interesse. Um método não exclui o outro. Deve haver um sinergismo e investimento de recursos, tanto em métodos de melhoramento clássico, como para desenvolvimento dos transgênicos.

Portanto, cuidado com promessas divulgadas frequentemente na mídia sobre aumento em produtividade, via transgênicos. Como ressaltado anteriormente, a regra é: usar métodos de melhoramento genético clássico (seleção recorrente), para caracteres complexos, governados por muitos genes.

A RB867515 é um dos exemplos de maior sucesso da Ridesa. Este clone foi criado na Universidade Federal de Viçosa, por meio de métodos clássicos de melhoramento. E atualmente ocupa mais de um milhão de hectares cultivados com cana no Brasil. Esta cultivar tem sido a melhor opção para manejo em solos de baixa fertilidade natural e de textura arenosa no cerrado brasileiro. O Programa de Melhoramento Genético da Cana-deAçúcar - PMGCA, da UFV, tem como ponto forte a parceria com as empresas produtoras de energia, álcool e açúcar, em Minas Gerais. As usinas e as destilarias têm participado ativamente do desenvolvimento de cultivares, desde as etapas iniciais do programa. Logo, a adoção e o manejo das novas cultivares acontecem de maneira facilitada, tendo em vista o fato do

produtor participar ativamente do desenvolvimento da tecnologia. É um modelo perfeito de parceria públicoprivada. Ambos parceiros ganham: as universidades por cumprir seu papel no ensino, pesquisa e extensão, e as empresas pela lucratividade do negócio, dado o aumento em produtividade e menor uso de produtos químicos, para controle de doenças.

Entretanto, os recursos aplicados em pesquisa e formação de recursos humanos ainda têm sido muito modestos em nosso país. Segundo levantamento do Grupo de Países Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azúcar, Geplacea, os investimentos em pesquisa no Brasil têm sido inferiores a países como Barbados, Guatemala e Colômbia. Estes países têm investido, em média, 1,5 dólar, por tonelada de açúcar produzido.

Países como Austrália e Mauritius investem cerca de 3 dólares. No Brasil, investe-se cerca de US$1,2, por hectare. Portanto, para que o Brasil mantenha-se competitivo no setor de energia e açúcar, seriam necessários mais investimentos privados e públicos em genética clássica e avançada, assim como em pesquisa básica e inovações tecnológicas, em toda cadeia produtiva. Apenas recentemente, o governo federal despertou novamente o interesse nesse tema, tendo criado a Embrapa Agroenergia e incentivado pesquisadores de universidades e institutos para executarem projetos de pesquisa em agroenergia (edital CNPq e outros). Antes tarde do que nunca. Mesmo assim, as riquezas naturais e a competência dos milhares de pesquisadores em nossas universidades e institutos de pesquisa têm permitido, mesmo com recursos limitados, o desenvolvimento de tecnologias, dentre elas as cultivares de cana, garantindo nossa posição de destaque mundial. Um cenário promissor é aquele da biologia avançada.

Tais projetos são fundamentais para o desenvolvimento de ferramentas, para o melhoramento genético clássico, como os marcadores moleculares, especialmente o uso de SNPs - Single Nucleotide Polymorphism, DArT - Diversity Array Technology, mapeamento de QTLs e aqueles de expressão (eQTLs), Ecotilling, transcriptoma, promotores induzidos temporalmente e espacialmente, proteômica, metabolômica, genômica funcional, bioinformática e, por fim, a transgenia (superexpressão e silenciamento gênico). Técnicas promissoras e que estão sendo aplicadas no melhoramento genético clássico no Brasil.

Planejamento

Opiniões jul-set 08

Edgar Gomes Ferreira de Beauclair Professor de Planejamento da Produção e do Cultivo da Cana da Esalq-USP

Edgar de Beauclair

Planejamento da produção e do cultivo Atualmente, a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar é uma importante opção para a sociedade moderna, não só sob o ponto de vista econômico, mas também ambiental, por se tratar de uma fonte renovável de energia. Este setor tem chamado a atenção de investidores de todo planeta, principalmente pelas enormes expectativas geradas em torno do assunto. Porém, para a instalação e condução de um novo empreendimento para produção de etanol, especialmente por grupos sem tradição no setor, é fundamental um planejamento da produção agrícola, para posterior implementação e cultivo, elaborado em bases sólidas e profissionais.

O uso de modernas ferramentas de gestão e otimização é um recurso que não pode ser desprezado, por quem deseja se firmar. Além disso, seu uso exige profissionais familiarizados com os conceitos técnicos de gestão envolvidos, assim como um profundo conhecimento dos sistemas de produção.

O planejamento agrícola sempre deve começar pelo planejamento estratégico e suas análises mercadológicas, pois é a partir deles que são definidas as diretrizes gerais do empreendimento, capazes de realizar o

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dimensionamento de recursos, que é parte integrante e inseparável do mesmo.

A partir da estratégia geral, podese desenvolver a elaboração de cenários diversos, considerando diferentes condições de produção. Para tanto, é necessário ter um conhecimento amplo sobre as diferentes e complexas interações existentes entre o ambiente de produção e a cultura, sob diversos tipos e condições de manejo.

Desta forma, torna-se um prérequisito fundamental e inicial, o conhecimento detalhado dos ambientes de produção disponíveis. Essa caracterização deve contemplar todas as propriedades que influenciam a produtividade agrícola, de forma positiva ou não.

Assim, é preciso determinar o clima predominante, com seus índices pluviométricos, parâmetros de temperatura e radiação. Os diferentes tipos de solo também precisam ser caracterizados como ambientes de produção, especificando-se, primordialmente, algumas de suas propriedades físicas, como profundidade, textura, capacidade de armazenamento de água, declividade e topografia; e químicas, como fertilidade, teores de nutrientes, elementos tóxicos, salinidade, etc.

Essas características serão determinantes para a definição dos sistemas de produção a serem adotados e para as estimativas de produtividade e de custos, necessárias para alimentar as ferramentas de otimização de plantio e de colheita.

Essas ferramentas devem formar um sistema perfeitamente integrado com a indústria e a comercialização, tanto na base física, como na financeira. Precisa ainda da definição e alocação da infra-estrutura e da logística das operações agrícolas, pois a trafegabilidade, o sistema viário e os acidentes geográficos são capazes de alterar completamente cada cenário, influindo nas épocas e nos rendimentos das operações agrícolas, especialmente de corte, carregamento e transporte. A incorporação de sistemas de otimização, capazes de determinar o melhor caminhamento das frentes de trabalho, é essencial nesta etapa.

A partir do conhecimento das épocas e dos locais de cada frente de

trabalho, de cada operação agrícola, durante a safra, pode-se então propor a vocação técnica de cada área homogênea a ser cultivada com cana-deaçúcar. Vocação técnica é o sistema de produção próprio para cada condição, e inclui definições como quais características a variedade a ser plantada deve ter, como época de maturação, adaptabilidade, responsividade e rusticidade; qual o sistema de preparo do solo; tipos e doses dos insumos adequados; ciclos e épocas; etc.

Portanto, é importante que em qualquer forma de realizar o planejamento de plantio, ele deve sempre ter em vista o que se espera que ocorra na colheita. Isso reafirma a essencialidade da integração dentro dos setores agrícolas, e destes, com todos setores industriais.

Isso é importante, porque um bom planejamento da produção agrícola considera diversas análises de decisão, que vão envolver variáveis de manejo, produtividade, rendimentos, custos, margens de contribuição, taxa interna de retorno, etc, mas sempre fundamentadas no conhecimento utilizado na formação dos cenários.

Neste aspecto, a baixa confiabilidade de algumas estimativas, especialmente aquelas referentes ao processo de maturação das variedades sob manejo comercial, torna o processo crítico, pois é fundamental que se tenha exato conhecimento das limitações que cada estimativa pode ter. Conceitos de risco indicam que muitas das análises de decisão operacionais que compõem o planejamento dependem diretamente das estratégias adotadas pelo empreendedor, em sua análise inicial.

O planejamento só estará completo após o dimensionamento de todos os recursos necessários para a realização de todas as operações, na época em que foram determinados.

Esse dimensionamento envolve estudos sobre a estrutura organizacional da unidade de produção, o que pode gerar conflitos, caso não haja uma posição firme e decidida da direção, no sentido de profissionalizar a execução de todos os serviços previstos no planejamento da produção.

Finalmente, nenhum planejamento tem valor, caso não tenha um acompanhamento adequado, através, principalmente, de sistemas de controle eficientes, aliados a uma gestão com madura da distribuição de atribuições, com participação de todos os envolvidos diretamente ou não no sistema produtivo.

Bioenergia

Opiniões jul-set 08

Glaucia Mendes Souza

Coordenadora da Divisão de Biomassa do Programa de Bioenergia da Fapesp - Bioen

Glaucia Souza

Visão estratégica: a ciência da bioenergia Uma sociedade baseada no uso de biocombustíveis deve desenvolver uma base sólida de pesquisa na área de bioenergia, que permita a expansão do conhecimento básico e aplicado. Energia e ambiente são os grandes desafios da humanidade em um cenário de aquecimento global, que colocou em xeque os modelos de desenvolvimento, baseados no uso de combustíveis fósseis.

O Brasil destaca-se como líder no setor bioenergético, pela capacidade demonstrada em converter, com alta eficiência, biomassa de cana em etanol. Para se manter nesta posição, necessitamos de uma política de investimento em ciência nas universidades e institutos de pesquisa, que apóie a inovação no setor. Nos últimos anos, temos visto bilhões serem investidos pelos países desenvolvidos na pesquisa de produção de etanol a partir da celulose, contida em resíduos da agricultura, como o sabugo do milho, a palha do arroz, a casca das árvores, entre outros. A cana, além de celulose, tem 40% do seu peso seco em sacarose, um açúcar fermentável.

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Como maior produtor mundial de cana e como detentor de uma grande área agriculturável, o Brasil está, naturalmente, à frente. No entanto, precisamos compreender melhor a biologia e a bioquímica desta planta, para podermos melhorá-la ainda mais, utilizando ferramentas da biotecnologia. No Brasil, já contamos com massa crítica em várias áreas de pesquisa em cana, e é notável a capacidade dos pesquisadores brasileiros em trabalhar em redes de cooperação, o que aumenta muito a visibilidade e o impacto internacional da ciência do país. Na área de genômica, o Projeto Sucest, iniciado em 1999, contou com a participação de mais de 200 cientistas, gerou um banco de 43 mil genes de cana e colocou o Brasil entre os líderes de biotecnologia de plantas no setor bioenergético.

O Brasil destaca-se, também, pela pesquisa no melhoramento tradicional da cana, que tem aumentado a produtividade de cultivares, elevando o teor de açúcar, biomassa e resistência a estresses, pragas e doenças. A pesquisa do melhoramento é feita, principalmente, nas universidades da rede Ridesa ou em institutos de pesquisa como o IAC e o CTC. Para aproximarmos a genômica da biologia, melhoramento e processamento da cana, pesquisadores de SP, MG, AL, PE, RN, RS e DF uniram-se na rede de pesquisa do Programa de Bioenergia - BIOEN Fapesp. A rede é composta por mais de quarenta instituições, inclui grupos dos EUA, França, Reino Unido, Alemanha, Austrália e México e deve aumentar com a recente chamada pública de projetos. Os cientistas desenvolvem ferramentas da genética para a identificação de genes e marcadores moleculares associados a características agronômicas de interesse e produção de plantas transgênicas resistentes a insetos-praga, doenças, to-

lerância à seca e com necessidades nutricionais adequadas às áreas de expansão da agricultura em pastagens.

Os cultivares brasileiros estão tendo sua bioquímica, fisiologia, redes regulatórias e de sinalização estudadas, para compreendermos os mecanismos do acúmulo de açúcar e construção da parede celular, identificarmos estratégias para interferirmos no balanço energético das plantas e na sua adaptação aos estresses. Iremos avaliar o transcriptoma, proteoma e metaboloma da cana, e iremos sequenciar seu genoma, um desafio imenso para a bioinformática, já que ele é gigante e composto por muitas cópias. O Centro Avançado de Tecnologias Genômicas do IQ-USP abrigará o primeiro sequenciador 454 da América Latina, essencial para o projeto e que sequencia em 2 dias o que o Sucest sequenciou em 1 ano. Apesar da cana ser a principal biomassa energética do Brasil, estudos em outras plantas, como o eucalipto, estão sendo feitos, ampliando o leque de opções.

Projetos de bioprospecção de novos microrganismos que degradem a celulose, de enzimas e processos para a hidrólise da parede e transgênicos com o bagaço adequado para a produção de etanol celulósico e para a produção de energia por cogeração estão em desenvolvimento. Atualmente, 90% do bagaço é utilizado para a geração de energia elétrica, mas se pudesse ser aproveitado para a geração de etanol, a eficiência energética do processo aumentaria.

O Brasil necessita de um projeto integrado multidisciplinar, para uma abordagem sistêmica dos problemas.

O desafio é estabelecer um modelo de pesquisa, com impacto efetivo no melhoramento e aproveitamento das plantas, para a produção de energia. É propósito do BIOEN treinar pessoal qualificado para atuar na área. Neste ponto, é essencial uma contrapartida das universidades, com contratação de funcionários e infra-estrutura, para podermos atuar na pesquisa de ponta.

Há que se confiar no gênio criativo dos cientistas brasileiros, que já demonstraram excelência em pesquisa, dando-lhes o apoio necessário para administrar este desafio e o estímulo para que as próximas gerações juntem-se a estes. É importante lembrar que, neste setor altamente competitivo, as universidades deverão ter políticas de propriedade intelectual e inovação, dedicadas à questão de Bioenergia, para que o esforço da pesquisa básica converta-se em inovação efetiva.

Opiniões jul-set 08

Marcadores Moleculares

Luciana Rossini Pinto

Luciana Rossini

Pesquisadora do Instituto Agronômico de Campinas Marcadores moleculares A necessidade, no âmbito mundial, de se substituir a matriz energética derivada da queima de combustíveis fósseis, por formas alternativas de energia limpa e renováveis, tem destacado a cana-de-açúcar como uma das principais culturas energéticas do país, principalmente pela produção do etanol como combustível.

Para garantir a demanda nacional e internacional de etanol, novos desafios terão que ser enfrentados por toda a cadeia produtiva e, em especial, pelos programas de melhoramento, responsáveis pelos ganhos de produtividade, alcançados pela utilização de variedades mais produtivas, resistentes a pragas e a doenças e adaptadas às diferentes condições edafoclimáticas.

Diante deste cenário, a biotecnologia poderá exercer um papel importante no desenvolvimento de novas variedades, principalmente, em uma cultura com um genoma tão complexo como o da cana. Dentre as diferentes técnicas moleculares atualmente disponíveis, os chamados marcadores moleculares, cada vez mais, estão ganhando espaço nos programas de melhoramento, principalmente, por permitirem aos melhoristas acessar e selecionar a variabilidade, diretamente ao nível do DNA, ou seja, do genótipo. As estratégias de utilização dos marcadores moleculares em um programa de melhoramento requerem, além da interação entre melhoristas

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e biólogos moleculares, do conhecimento de como é conduzido o programa de melhoramento, para que se possam identificar em quais etapas os marcadores moleculares podem trazer uma melhor relação custo/benefício.

Os programas de melhoramento de cana caracterizam-se pela exploração da variabilidade genética, liberada já na primeira geração de cruzamento entre dois ou mais genitores, que podem ser variedades ou clones elites. A partir desta etapa, todas as demais fases do programa utilizam a propagação vegetativa, via toletes, dos clones que se destacam dentro das famílias, para multiplicá-los e avaliá-los em ensaios com repetições.

O interessante, no melhoramento da cana, é que o genótipo superior, que será lançado como variedade, já está disponível na primeira geração de cruzamento. Entretanto, é necessária a habilidade do melhorista, aliada à precisão dos ensaios experimentais, em diferentes locais e anos, para identificar o genótipo superior, antes de liberá-lo como nova variedade.

Todo este processo, desde o cruzamento até a nova variedade leva de 10 a 12 anos, o que significa que os cruzamentos realizados hoje irão liberar variedades que atenderão às demandas projetadas para o setor a daqui, pelo menos, 10 anos.

De imediato, os marcadores moleculares já estão sendo incorporados nos programas de melhoramento de cana, para auxiliar em algumas questões. A escolha dos genitores, por exemplo, é uma fase importante dos programas de melhoramento, que pode ser auxiliada por marcadores moleculares.

Alguns programas de melhoramento têm levado em conta a distância genética estimada através de marcadores moleculares dos genitores envolvidos nas campanhas de cruzamento, como informa-

ção adicional para definir os melhores cruzamentos. Marcadores moleculares também têm se mostrado muito eficientes no esclarecimento da origem paterna de clones oriundos de policruzamento (teste de paternidade). Além destas aplicações, marcadores moleculares estão sendo usados para monitorar a identidade dos clones ao longo das etapas do programa de melhoramento, e na obtenção de um perfil molecular (fingerprinting) característico de cada variedade, que possa ser utilizado como informação adicional aos descritores morfológicos mínimos, perante o Sistema Nacional de Proteção de Cultivares.

A grande contribuição esperada da tecnologia dos marcadores moleculares para os programas de melhoramento está na chamada seleção assistida por marcadores moleculares, que usam os marcadores para selecionar os clones com as características desejadas, ainda na fase juvenil (seedlings), e os parentais com maior concentração de alelos favoráveis, para a realização de cruzamentos. A seleção auxiliada por marcadores pode aumentar a eficiência e precisão na seleção dos genótipos superiores, possibilitando grande impacto nos casos em que a característica de interesse é de difícil avaliação e de alto custo.

Entretanto, o emprego de marcadores moleculares na seleção assistida requer a identificação de marcadores que estejam fortemente associados às características agronômicas de interesse para o melhorista. A identificação de tal associação tem sido feita através do mapeamento molecular, ou seja, na tarefa laboriosa de se “colocar marcas” ao longo do genoma da cana, para permitir a localização dos genes ou regiões que são responsáveis pelas características agronômicas mensuradas no campo.

Especialmente no caso da cana, o banco de dados de seqüências expressas, produzidas pelo Projeto Sucest/Fapesp, tem sido de grande contribuição para o desenvolvimento de marcadores moleculares mais eficientes ao mapeamento de genes de interesse agronômico. Isso porque as chamadas etiquetas de seqüências expressas, por representarem “pedaços de genes”, podem permitir o mapeamento direto de genes, pela estratégia de genes candidatos, em que marcadores são desenvolvidos para genes envolvidos em vias metabólicas, relacionadas com a expressão da característica a ser selecionada. Esses marcadores são apontados como ideais para a seleção assistida, uma vez que os mesmos podem ser os responsáveis pela característica em questão.

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Opiniões jul-set 08

Marcadores Moleculares

Walter Maccheroni

Gerente de Biotecnologia da CanaVialis

Walter Maccheroni

Desenvolvimento de uma nova planta, a cana-fibra, com biotecnologia de ponta O etanol tornou-se a bola da vez no mercado mundial de energias renováveis e evidenciou a cultura da cana-de-açúcar como a melhor opção para este fim. Entretanto, para se atingir as metas mundiais de redução de 50% das emissões de gases do efeito estufa até 2050, tendo como uma das estratégias principais a substituição dos combustíveis fósseis pelo bioetanol, serão necessárias não só tecnologias inovadoras, como a hidrólise enzimática, para converter biomassa em etanol, mas também de matériaprima adequada e suficiente. Para isso, o melhoramento genético e as novas ferramentas de biotecnologia que o acompanham serão fundamentais para criar, em tempo hábil, um portfólio de variedades de cana, com alta produção de biomassa e que sejam ricas em fibra, o que denominamos aqui de cana-fibra, e que se adaptem aos mais diversos ambientes de produção no Brasil e no mundo.

As variedades atuais de cana-deaçúcar são resultado de mais de um século de melhoramento genético.

Desde o início, os programas ao redor do mundo visaram ao aumento do ATR - Açúcar Total Recuperável, e, para isso, cruzaram uma cana doce (Saccharum officinarum) com uma cana rústica (Saccharum spontaneum) e obtiveram uma cultura híbrida muito produtiva e com alto teor de sacarose. Estima-se que, nos últimos 30 anos, a produtividade agrícola da cana-de-açúcar cresceu, em média, 2% ao ano, sendo que metade deste ganho deve-se, exclusivamente, ao melhoramento genético, e a outra metade, à evolução do manejo da cultura. Entretanto, todo o centenário melhoramento genético foi direcionado para criar variedades ricas em sacarose e que mantivessem a fibra em um nível mínimo necessário no processo. Na nova perspectiva de cana-fibra, a composição seria justamente o inverso, ou seja, a prioridade seria o máximo de fibra.

Para criar esta nova linha de variedades, orientadas à produção de fibra, a CanaVialis está voltando no tempo e iniciando um programa audacioso, que dará aproveitamento a plantas de outras espécies e gêneros, que se especializaram em produzir fibra e não sacarose. Assim, a empresa vem

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importando milhares de espécies selvagens de plantas ricas em fibra e que não foram utilizadas no melhoramento convencional da cana-de-açúcar, como é o caso de representantes do gênero Erianthus, Miscanthus, dentre outros, além de novas formas de S. spontaneum. Quanto mais amplo o número e tipos de espécies disponíveis, o que denominamos de banco de germoplasma, maiores serão as chances de sucesso do melhoramento da cana-fibra.

Outro ponto crítico, que determinará o sucesso do melhoramento da cana-fibra, é a redução do tempo de desenvolvimento destas novas variedades. Um ciclo de melhoramento, que envolve o cruzamento entre duas canas e a seleção das melhores filhas, leva, em média, de 12 a 15 anos. Para se criar variedades com um perfil tão distinto das atuais, serão necessários vários ciclos de recorrência, o que demandará tempo. Para a redução deste tempo de desenvolvimento, a CanaVialis vem adaptando para a cana uma tecnologia de ponta, denominada marcadores moleculares, que tem tido grande sucesso na medicina humana e no melhoramento genético de plantas, como milho e soja.

Marcadores moleculares são diferenças que existem entre os genomas dos organismos vivos e que podem sinalizar características específicas de um determinado indivíduo, como a maior propensão ao câncer em humanos ou resistência a estresses em plantas. Uma vez descobertos, estes marcadores são utilizados por médicos e melhoristas de plantas para a detecção antecipada dessas características. No melhoramento de plantas, estes marcadores podem predizer se uma planta terá, por exemplo, alto teor de fibras, sem a necessidade de ensaios de campo longos e custosos.

Resultados iniciais desta tecnologia em milho e soja mostram ganhos dobrados de produtividade, que vêm garantindo a liderança de mercado, para certas multinacionais produtoras de sementes. Já em humanos, as perspectivas são revolucionárias, não apenas na detecção e prevenção, mas principalmente na definição do modo de se tratar certas doenças, como a AIDS e o câncer.

O processo de utilização de marcadores moleculares no melhoramento genético começa com a sua descoberta. Para isso, a forma mais adequada é o seqüenciamento dos genomas das plantas envolvidas nos cruzamentos.

As seqüências de DNA produzidas são então analisadas por softwares de bioinformática, que identificam as diferenças existentes entre os genomas. Apenas por curiosidade, o Brasil, nos últimos 10 anos, tornouse um dos líderes mundiais desta tecnologia, tendo analisado, dentre outros, os genomas da cana-de-açúcar, do eucalipto e do café. As diferenças ou marcadores são então correlacionados com as características agronômicas importantes de cada planta, como, por exemplo, alto teor de fibra e resistência a doenças.

Uma vez que estas correlações estejam estabelecidas, estes marcadores podem ser utilizados, na forma de um teste bioquímico, feito em laboratório, para identificar no banco de germoplasma plantas com características que se complementam (melhoramento assistido por marcadores), por exemplo, uma planta com alto teor de fibra e outra resistente a doenças.

Estas plantas são então cruzadas e os marcadores são novamente utilizados para identificar, entre as filhas, aquelas que possuem a combinação ideal de características (seleção assistida por marcadores).

Esta tecnologia permitirá reduzir drasticamente os custos e o tempo dedicado ao melhoramento genético da cana-de-açúcar de uma maneira geral, garantindo ganhos ainda maiores de sacarose e elevando as probabilidades de sucesso de se obter um portfólio de variedades de cana-fibra, adaptadas aos mais diversos ambientes de produção.

Opiniões jul-set 08

Micropropagação e

Helaine Carrer

Chefe do Departamento de Ciências Biológicas da Esalq-USP

Helaine Carrer

Micropropagação e transformação genética Diante do cenário econômico atual, é grande a expectativa de crescimento da agroindústria para produção de alimento e, principalmente, biocombustível (etanol), a partir da cana-deaçúcar. Para se atingir esta demanda esperada, fica evidente a necessidade do desenvolvimento de variedades de cana-de-açúcar mais produtivas.

Para alcançar estas metas, uma abordagem mais integrada, combinando o melhoramento convencional, com estratégias moleculares e biotecnológicas, como, por exemplo, a transformação genética e a micropropagação de plantas, é o que permitirá que a agroindústria brasileira possa enfrentar estes desafios da crescente demanda por açúcar e álcool, nos próximos anos.

Micropropagação e Transformação genética são ferramentas biotecnológicas com enorme potencial para auxiliar no desenvolvimento de novas variedades de cana. Características de interesse agronômico, como tolerância a herbicidas, pragas e doenças, e características industriais, como maior teor de açúcar e fibras, podem ser introduzidas nas variedades já existentes, criando novas variedades.

Transformação envolve a inserção de um ou mais genes responsáveis por uma característica de interesse no ge-

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noma da planta que se quer modificar geneticamente. Todo o procedimento ocorre em uma ou poucas células, que se diferenciam em uma planta denominada de transgênica. A micropropagação ou propagação de plantas in vitro é uma das técnicas mais utilizadas para se obter grande número de plantas idênticas entre si e à planta original. Plantas micropropagadas são também denominadas de clones.

Folhas imaturas de cana-de-açúcar são colocadas em meio de cultura com nutrientes e reguladores de crescimento para indução de formação de células embriogênicas, que por regeneração dão origem a muitas plantas idênticas à planta original (clones).

Este processo é denominado de micropropagação. As células embriogênicas também são utilizadas para transformação genética.

Neste procedimento, um gene de interesse é inserido no genoma da planta por métodos como a biolística (gene recobre partículas de ouro, que são introduzidas em alta velocidade na célula vegetal por um aparelho) ou por Agrobacterium (bactérias que têm a capacidade de transferir parte do seu genoma contendo o gene de interesse inserido, para o genoma da planta). As plantas transgênicas e micropropagadas são aclimatizadas em casa-de-vegetação (estufa) e, posteriormente, são plantadas em campos experimentais para estudos, antes de serem liberadas para comercialização. É importante mencionar que todos os projetos de pesquisa e experimentos em estufas e campo, envolvendo plantas transgênicas, precisam ser aprovados pela CTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança, estabelecida pelo Minis-

tério de Ciência e Tecnologia. E somente as variedades transgênicas aprovadas por esta Comissão são liberadas para o plantio comercial.

Até o momento, todas as variedades de cana-de-açúcar existentes no Brasil foram obtidas por programas de melhoramento genético convencionais de cruzamentos entre genótipos superiores e seleção, para atender às exigências de produção comercial. Estes programas visaram, principalmente, resistência às principais doenças da cultura e abrangência do tempo de maturação da cana, para atender à demanda da indústria, durante todo o período de produção de açúcar e álcool.

Embora estes programas tenham trazido enorme avanços, a produção poderia ser ainda maior, se não fossem as dificuldades genéticas da cultura. Entre elas, estão a poliploidia e aneuploidia; a estreita base genética das variedades comerciais; as complexas interações com o meio ambiente, que resultam em um longo período (12 a 15 anos), para o lançamento de uma nova variedade.

Todo este panorama faz do melhoramento genético convencional uma alternativa laboriosa, árdua e que necessita de muitos recursos econômicos. Para enfrentar estes desafios, os avanços biotecnológicos, principalmente os referentes à biologia molecular, genômica e transformação genética, são essenciais para auxiliar o melhoramento tradicional da cana-de-açúcar.

A fonte de genes de interesse, sendo utilizada para obtenção das canas transgênicas, é o Projeto SucestFapesp, de sequenciamento de genes expressos da cana-de-açúcar, que disponibilizou um banco com mais de 30 mil genes. No Laboratório de Genômica e Biologia Molecular do Centro de Biotecnologia Agrícola Cebetec, da Esalq/USP, projetos de pesquisa em colaboração com outros grupos da USP, da Unicamp, da UFSCar, do IAC entre outros, estão sendo desenvolvidos, visando introduzir características economicamente importantes, dentro das cultivares comerciais de cana-de-açúcar.

Dentre estas características, pode-se mencionar a resistência à praga e doenças, tolerância a herbicidas, aumento da eficiência fotossintética, aumento do teor de sacarose, entre outras.

Transformação

Opiniões

jul-set 08

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Opiniões jul-set 08

Melhoramento Molecular Monalisa Sampaio Carneiro

Professora de Genética e Melhoramento da UFSCar

Monalisa Carneiro

Melhoramento Molecular

Os programas de melhoramento genético clássicos de cana-de-açúcar fundamentam-se no cruzamento de uma centena de genitores, através de cruzamentos biparentais, especiais ou múltiplos, visando obter milhões de novos genótipos, que após alguns anos de seleção geram poucas variedades. No ano de 2007, por exemplo, a Ridesa gerou cerca de 2,1 milhões de novas plântulas de cana. Nas primeiras fases de seleção, o número de clones é muito elevado, fazendo com que os melhoristas enfatizem a seleção em poucas características, como teor de sacarose, presença ou ausência de doença, ausência de florescimento, chochamento e número de colmos. Feita a seleção inicial, milhares de indivíduos serão avaliados nas fases seguintes para produtividade, performance em diferentes ambientes, colheitabilidade mecânica em experimentos com várias repetições e em diferentes locais. A experimentação agrícola em cana é extremamente laboriosa, sendo necessárias avaliações de vários anos de colheita (cana-planta, soca e ressoca), além da forte interação dos genótipos com os ambientes de produção. Desde a realização dos cruzamentos, até a liberação de variedade comercial, o tempo gasto é de cerca de 10 a 12 anos.

Nos últimos 40 anos, o melhoramento clássico tem sido responsável pelo aumento do teor de sacarose e do potencial produtivo das variedades modernas de cana. No entanto, o número de genes envolvidos na determinação de um caráter de herança complexa (e.g. tolerância à seca) sofre grande influência do ambiente,

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dificultando o trabalho dos melhoristas na seleção dos melhores clones.

Diante das dificuldades vivenciadas no melhoramento clássico, surgiu o melhoramento molecular, com um conjunto de abordagens que compreende a informação genética, em escala das moléculas (DNA, RNA e proteína), e suas interações, reunindo conhecimento para gerar novas variedades de cana, mais ricas e produtivas. O melhoramento molecular não substituirá o melhoramento genético convencional, muito pelo contrário, somente a ação conjunta destas estratégias alcançará elevados ganhos de produção. Para que o melhoramento molecular seja utilizado de forma rotineira nos programas de melhoramento clássico, ainda é necessário um contínuo desenvolvimento de pesquisa básica. No entanto, o Brasil tem destaque internacional na biotecnologia da cana. Parte desse cenário é resultado da iniciativa pioneira da Fapesp, no projeto Sucest, que permitiu isolar 33 mil genes de cana.

As principais atuações do melhoramento molecular em cana são os marcadores moleculares e a transgenia. Os marcadores moleculares são características de DNA (ou cDNA), que diferenciam dois ou mais indivíduos e são herdadas geneticamente.

Em outras palavras, esses marcadores são dispostos em todo o genoma da cana, funcionando como etiquetas que identificam regiões associadas a características de interesse (e.g. teor de sacarose, resistência a doenças).

Vamos imaginar que o genoma da cana seja uma megametrópole, e os marcadores moleculares sejam uma lista organizada de todas as casas existentes nesta cidade. Sendo assim, a tarefa para encontrar uma residência torna-se mais fácil e menos demorada. No caso da cana, os marcadores moleculares contribuirão na seleção de genótipos desejáveis, durante as fases de seleção, no programa de melhoramento clássico. Esse processo é denominado seleção assistida por marcadores, e consiste na seleção indireta e precoce de clones de cana.

Os marcadores moleculares são valiosa ferramenta na organização dos bancos de germoplama, na identificação varietal e na escolha de genitores, que propiciem a realização de cruzamentos dirigidos, com maior eficiência na obtenção de clones promissores.

No Brasil, um grande avanço nos marcadores moleculares em canade-açúcar foi o desenvolvimento dos marcadores microssatélites funcionais, por pesquisadores da Unicamp.

Atualmente, os programas de melhoramento genético do IAC, UFSCar/ Ridesa, CTC e CanaVialis vêm utilizando essa ferramenta para estudo da variabilidade genética presente no seu germoplasma e também para orientação dos seus cruzamentos.

No entanto, mais pesquisas deverão ser desenvolvidas, na busca de outras classes de marcadores, que ampliem a cobertura do genoma de cana, permitindo a total automatização do processo de genotipagem.

A transgenia possibilita que a constituição genética de uma variedade de cana seja alterada pela introdução controlada de um gene definido (genes de arroz, por exemplo), sem ocorrência de cruzamento. Em outras palavras, a transgenia pode ser comparada a uma “pequena cirurgia plástica”, onde desejamos modificar alguns traços indesejáveis, e não “consertar” o indivíduo como um todo. Eventos transgênicos de cana vêm sendo produzidos, visando ao aumento no teor de sacarose e à tolerância a estresses bióticos e abióticos (pragas e seca). No Brasil, nenhum evento transgênico de cana foi liberado comercialmente ao setor produtivo.

A adoção da tecnologia dos marcadores moleculares pelos programas de melhoramento de cana é fundamental para garantir ganhos genéticos paulatinos e constantes. Diferentemente, uma variedade transgênica provocará mudanças rápidas, mas é uma tecnologia que não produz um cultivar, apenas corrige defeitos daquelas que foram obtidas nos programas de melhoramento genético convencional. Finalmente, a utilização de estratégias moleculares nos programas de melhoramento genético de cana-de-açúcar terá forte impacto na geração de novas variedades.

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Cana Transgênica

Opiniões jul-set 08

Paulo Arruda

Diretor Científico da Alellyx

Paulo Arruda

Transgenia: solução para produtividade A produção de alimentos e energia, derivada das plantas, vem sendo praticada pelo homem, há milênios. O calor proporcionado pela queima de restos vegetais e a utilização do fogo para o cozimento dos alimentos trouxeram confortos, aos quais o homem adaptou-se rapidamente. Essas inovações foram produzidas de forma intuitiva, baseadas na curiosidade humana de observação dos fenômenos naturais.

O conhecimento dos fenômenos naturais tem progredido de forma contínua, e, como conseqüência, a sociedade desfruta, cada vez mais, de inovações desenvolvidas para tornar a vida mais confortável. Dentre as inovações que impactaram significativamente a humanidade estão aquelas derivadas do conhecimento da natureza genética dos seres vivos. Com a descoberta de Mendel, no princípio do século passado, dos mecanismos da herança genética, a sociedade tem desfrutado dos benefícios das inovações, com o aumento da produtividade das culturas, voltadas para a produção de alimentos. Dentre essas inovações, estão as técnicas desenvolvidas para o melhoramento genético, que possibilitaram a combinação de genes da mesma espécie ou de espécies diferentes, através do cruzamento sexual.

Assim, o homem passou a contar com variedades mais produtivas, que tiveram incorporados no seu genoma caracteres genéticos, que conferem resistência a pragas e doenças e tolerância a condições ambientais adversas. Provavelmente, sem o melhoramento genético das espécies cultivadas, a humanidade não seria a mesma que conhecemos hoje. Certamente, não haveria tanta disponibilidade de alimentos e a humanidade teria experimentado situações de extrema dificuldade para sua sobrevivência.

Mas, graças à curiosidade humana, o conhecimento e as inovações progridem de forma exponencial, em todas as áreas. Na genética, passamos a conhecer em maiores detalhes, a natureza molecular dos genes e a organização do genoma completo dos organismos. Esse conhecimento possibilitou o desenvolvimento de tecnologias mais refinadas, para obter variedades mais produtivas. Surgiu então a biotecnologia vegetal, que, a exemplo de suas irmãs na área farmacêutica e industrial, desenvolve técnicas e métodos para introduzir genes

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de qualquer organismo nas plantas, e assim obter variedades mais produtivas e resistentes aos estresses bióticos e abióticos. Essas inovações propiciaram o desenvolvimento das variedades transgênicas, incorporando características que dificilmente seriam obtidas através do processo de cruzamento sexual. Mais ainda, caracteres genéticos superiores puderam ser introduzidos em variedades que já são boas, tornando-as ainda melhores.

Mas, o crescimento populacional e as demandas da sociedade por uma vida mais confortável trouxeram desafios enormes, pois aquele conforto trazido pela descoberta do fogo e da produção de alimentos, agora traduzido nos novos conceitos de produção de alimentos e energia, passou a ser exercitado em escala global, por bilhões de seres humanos. Essa situação criou o aquecimento global, que traz consigo o desafio não só de produzir cada vez mais alimentos, mas também de produzir energia de forma sustentável, a partir de fontes renováveis. Como equacionar essas demandas? Através de crescimento populacional, produção de alimentos, produção de energia, preservação do meio ambiente e diminuição dos efeitos do aquecimento global?

Talvez hajam muitas alternativas para essa questão, mas a que se evidencia de imediato e chama a atenção do mundo é a conversão de biomassa vegetal em combustíveis e outras formas de energia, que venham a substituir, com vantagens inequívocas, o uso de combustíveis fósseis. Aqui, a primeira a ser chamada é a genética vegetal.

Qualquer tecnologia industrial existente ou a ser desenvolvida para geração de combustíveis a partir da biomassa vegetal passa por um significativo aumento da eficiência fotossintética, que se traduz em aumento de produtividade das espécies cultivadas, para a geração de energia, as chamadas energy crops.

Nós da Alellyx, acreditamos que a biotecnologia vege-

tal, sobretudo a transgenia, terá papel decisivo nesse esforço. Com foco no posicionamento da cana, como a mais importante energy crop, para as próximas décadas, nossa empresa, especializada em genômica, trabalha em transformação genética por agrobactéria, aspectos relacionados à regulamentação e propriedade intelectual e, sobretudo, processos para o desenvolvimento comercial de cana transgênica.

A cana, um autopoliplóide, é uma espécie com um dos mais complexos genomas que se tem conhecimento.

Produto de cruzamentos interespecíficos, as variedades modernas de cana possuem uma mistura de cromossomos oriundos, majoritariamente, de Saccharum officinarum e Saccharum spontaneum. Essa mistura genômica, ao mesmo tempo em que cria enorme variabilidade genética, cria dificuldades para o melhoramento, pois torna a obtenção de clones elite, com muitas características agronômicas reunidas em uma mesma planta, em eventos raros. A dificuldade em se utilizar técnicas avançadas de melhoramento, desenvolvidas para espécies diplóides, torna a transgenia uma ferramenta especialmente útil para o desenvolvimento de variedades de cana fotossinteticamente mais eficientes, focadas no desenvolvimento para uma maior produtividade de sacarose e resistente à seca. Possuímos um programa de testes de genes e de tecnologia de expressão gênica em cana com mais de uma centena de construções já testadas. Dessas, um grupo de genes estão em fase de experimentação de campo. Além disso, através de parcerias com outras empresas de biotecnologia, estamos desenvolvendo produtos de alto valor, um dos quais a cana RR/Bt, com previsão de lançamento em futuro próximo.

Metagenômica

Opiniões jul-set 08

Hugo Bruno Correa Molinari

Pesquisador da Embrapa Agroenergia

Metagenômica: uma nova ferramenta biotecnológica

Hugo Molinari

* Com colaboração de Betânia Ferraz Quirino

A crescente demanda por matérias-primas renováveis, alternativas aos combustíveis fósseis, gera, por razões políticas, econômicas e ambientais, um novo desafio à agricultura mundial e em especial à brasileira. Com clima favorável, dimensões continentais e extensas áreas agricultáveis, o Brasil, além de produtor de destaque de alimentos, agora tem por desafio consolidar-se como líder no mercado de agroenergia, como fornecedor de combustíveis renováveis e novas tecnologias nesta área.

Nesse cenário, a cultura da cana tem um papel fundamental para atender à demanda mundial por etanol.

O etanol é um produto que possui alta competitividade no mercado internacional. Nesse sentido, o Brasil tem realizado enormes esforços para fomentar a expansão da cultura de cana em outros países, de tal maneira que, com o aumento da produção mundial, o etanol venha a consolidar a sua condição de commodity. Apesar do sucesso do Brasil, em 2006, os EUA assumiram a liderança na produção de bioetanol. A retomada da liderança dependerá do desenvolvimento de novas tecnologias e avanços nas tecnologias já utilizadas.

Entretanto, ainda há espaço para melhorias nos processos industriais e fatores de produção. A descoberta de novas enzimas hidrolíticas pode contribuir, sobremaneira, para aprimorar os processos utilizados na indústria de produção de álcool.

Tradicionalmente, a produção de etanol é feita por leveduras capazes de realizar fermentação alcoólica.

Para isso, os açúcares solúveis no caldo da cana têm sido a principal matéria-prima utilizada pela indústria brasileira. Atualmente, novas alternativas de matérias-primas, como o amido e a celulose, têm sido buscadas para este fim. A fabricação de bioetanol a partir de amido tem sido criticada, pelo fato de competir com o mercado de produção de alimentos. Por outro lado, a celulose, por ser o carboidrato mais abundante na natureza, apresenta-se como candidato potencial para este fim, disponível tanto no bagaço da cana, quanto na forma de resíduos, como p.ex. os florestais. O processo de fabricação de bioetanol a partir da celulose precisa ainda ser otimizado, para que se torne economicamente viável. Atualmente, o processo cons-

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ta das seguintes etapas: 1. aumento da área de superfície do substrato; 2. pré-tratamento por processo físico ou químico, para reduzir ainda mais o tamanho das partículas; 3. hidrólise da celulose e hemicelulose, e 4. separação da lignina e fermentação das hexoses e pentoses fermentescíveis para produção de etanol.

A utilização de enzimas hidrolíticas durante a fase de pré-tratamento, bem como para a hidrólise de celulose, oferece vantagens econômicas, devido às condições amenas, onde as enzimas são capazes de atuar. Entretanto, catalizadores biológicos precisam ser melhorados, visando ao aumento da taxa de hidrólise e eliminação de inibições ocorridas pelas impurezas do material e produtos da reação. Genes que codifiquem enzimas com propriedades interessantes podem ser patenteados e incorporados às leveduras, por meio de transformação genética. Alternativamente, estes genes podem ser utilizados na produção de plantas transgênicas, que apresentem características facilitadoras de alguma etapa do processo de produção do bioetanol.

Tradicionalmente, os microrganismos são as fontes de enzimas utilizadas na indústria. Entretanto, com o advento de novas tecnologias moleculares, menos de 1% dos microrganismos foram cultivados em laboratório. O potencial dos outros 99% dos microrganismos permanece inexplorado. A metagenômica é uma abordagem que se utiliza da biologia molecular para acessar os genomas e, em conseqüencia, o potencial biotecnológico de microrganismos não cultivados. Para fazer isto, o DNA genômico da comunidade microbiana é extraído de uma amostra ambiental de interesse e este é clonado em vetores apropriados.

Após transformação dos vetores em célula hospedeira, geralmente Escherichia coli, os clones gerados são triados em relação à produção de atividades enzimáticas de interesse. A abordagem metagenômica tem tanto potencial que o

Dr. Craig Venter, mais conhecido pela sua participação no seqüenciamento do genoma humano, utilizou mais de US$ 100 milhões, de seu próprio bolso, para financiar um projeto de estudo da biodiversidade, no mar do Sargasso. Várias empresas privadas também têm investido na abordagem metagenômica, para exploração de comunidades de microrganismos.

Assim, a metagenômica é a mais avançada abordagem da microbiologia, para exploração biotecnológica de microrganismos. O Brasil apresenta enorme biodiversidade de sua flora, fauna e microbiota. Neste contexto, a busca de enzimas hidrolíticas de interesse da indústria sucroalcooleira, através de uma abordagem metagenômica é extremamente estratégica. Atualmente, a Embrapa Agroenergia está realizando projetos em rede, que prevêem a busca destas enzimas em solo da Amazônia e em rúmen de caprinos. Solos, devido à sua heterogeneidade de microambientes, possuem, tradicionalmente, grande biodiversidade de microrganismos.

O rúmen, por sua vez, é um ambiente microaerófilo ou anaeróbico, onde há degradação dos componentes da parede celular vegetal, proveniente da dieta do animal. São os microrganismos presentes no rúmen que possuem enzimas hidrolíticas, como celulases, hemicelulases, xilases, β-xilanases, arabinofuranosidases, glucanohidrolases, endoglucanases, lacases e peroxidases, capazes de decompor a parede celular. Microrganismos microaerófilos e anaeróbicos exigem técnicas especiais microbiológicas para sua manutenção e propagação e, por isto, são menos estudados que os aeróbicos. A metagenômica é uma estratégia inovadora na área de microbiologia da biomassa, que poderá gerar tecnologias de grande impacto econômico para o setor sucroalcooleiro.

Opiniões jul-set 08

Tecnologia SuperSAGE

Éderson Akio Kido

Coordenador do Laboratório de Genética Molecular da UF de Pernambuco

Éderson Kido

Identificação de potenciais alvos gênicos para o melhoramento genético Uma das grandes dificuldades no melhoramento genético é a identificação e avaliação, em escala molecular, de potenciais alvos. Como definir ou chegar até eles, é o início da existência ou não de variabilidade genética para o caráter, e na identificação dos materiais mais informativos, em bancos de germoplasma devidamente caracterizados.

Daí, a importância desses bancos para o futuro do melhoramento. Várias tecnologias estão disponíveis para estudos da expressão diferenciada de genes, das quais os microarranjos e seus famosos chips despertam as maiores atenções.

Não nos cabe aqui detalhar as metodologias, mas todas apresentam vantagens e limitações, sejam de natureza tecnológica, pessoal ou de custos. Uma que nos parece bastante promissora é a tecnologia SuperSAGE1, que é uma técnica aperfeiçoada da SAGE2 (Serial Analysis of Gene Expression ou Análise Serial da Expressão Gênica), que possibilita uma melhor anotação das seqüências obtidas (tags), em relação à técnica original, conservando o caráter quantitativo, pelas contagens das tags.

A melhor anotação tag - gene dáse em decorrência do maior tamanho das tags (26 contra 14 pares de bases), permitindo alinhamentos mais informativos, via bioinformática, ao comparar-se as tags com seqüências depositadas em bancos, como o Sucest (Genoma Expresso da Canade-açúcar) ou mesmo totalmente públicos, como o Genbank (NCBI; www.ncbi.nlm.nih.gov).

As tags expressas de modo diferencial, por exemplo, em genótipos tolerantes ou sensíveis para determinado estresse, seja físico (seca, salinidade, etc) ou biológico (doenças, pragas, etc), em condição de estresse, podem ser alvos potenciais para o melhoramento.

Mas, como identificar essa tag interessante para o melhoramento, em detrimento de milhares de outras geradas, a partir de uma mesma amostra? Isso é possível, observando-se as variações nas contagens dessa tag em diferentes amostras, que podem ser variedades contrastantes para o caráter, por exemplo. Se essa variação for estatisticamente significativa, a tag

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é diferencialmente expressa, ou seja, muito mais ou muito menos cópias (transcritos do gene) presentes em diferentes situações amostradas (diferentes indivíduos, tecidos, tempos sob estresse, etc).

Assim, mesmo transcritos raros podem ser identificados, o que constitui outra vantagem da técnica. Com a aplicação de metodologias apropriadas e disponíveis, seqüências completas, que contêm a tag em questão, podem ser determinadas nas diferentes amostras.

Se estas seqüências completas forem diferentes, podemos ter transcritos variantes, resultantes de processamentos alternativos, e sondas específicas poderiam ser desenhadas. Por exemplo, o grupo dos doutores Günter Kahl (Johann Wolfgang GoetheUniversität Frankfurt am Main) e Peter Winter (empresa GenXPro GmbH, em Frankfurt, Alemanha), codesenvolvedores da tecnologia SuperSAGE, com os quais o grupo da UF-PE mantém colaboração em cinco projetos, dentre eles estudos em cana, sob estresse hídrico e salino, desenvolveram sonda Taqman e primers específicos para PCR em tempo real, a partir de três variantes de processamento alternativo em grão-de-bico (comunicação pessoal).

Essas variantes foram mais expressas em material tolerante à seca, sob estresse hídrico, o que seria por si só interessante. As mesmas variantes foram também mais expressas em material tolerante à salinidade (NaCl), do que em sensível. Isto é, de certa forma, esperado, pois várias vias de respostas nas plantas são comuns aos dois estresses.

Mas, o mais interessante: os resultados obtidos foram os mesmos sob condições normais (sem aplicação do estresse estudado). Isso facilitará o uso de um futuro sistema a ser desenvolvido a partir desses resultados, para a seleção de genótipos tolerantes, pois não haverá necessidade dos indivíduos estarem sob estresse, dispensando a

instalação de mais um ensaio em condições controladas. Além disso, o uso dessas sondas seria mais acessível à maioria dos melhoristas e das condições reinantes em nossos laboratórios, do que a alternativa de desenvolvimento e uso de chips genéticos.

Em resumo, as variantes foram: 1. mais expressas em variedade tolerante à seca, sob condição de déficit hídrico; 2. mais expressas em variedade tolerante à salinidade e menos expressa em sensível à salinidade, ambas sob estresse salino, e 3. mais expressas em variedade tolerante à salinidade, em relação a sensível, em condições normais. Esses transcritos são, certamente, alvos para o melhoramento e exemplificam bem o tópico proposto.

Resultados como estes são esperados em nossos projetos com cana-deaçúcar, que conta também com parceiros do tipo CTC, Embrapa Agrobiologia, Sindalcool, entre outros.

No futuro, padrões de transcrição loco-específico de transcritos alvos em populações segregantes permitirão o mapeamento genético dos locos alvos, bem como o mapeamento de eQTLs (locos expressos associados a caracteres quantitativos), e a regulação gênica desses alvos permitirá, conforme o interesse, a over-expressão ou mesmo no silenciamento gênico dos alvos, em materiais elite do melhoramento. Deste modo, ferramentas biotecnológicas como estas poderão auxiliar o melhoramento genético, gerando materiais mais específicos para as necessidades dos produtores, e em menor tempo.

Opiniões jul-set 08

Resistência a Insetos

Maria Fatima Grossi de Sa

Pesquisadora do Laboratório de Interação Molecular Planta-Praga da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia

Transgenia de cana aplicada à resistência a insetos

Fatima Sa

* Com colaboração de Leonardo Lima Pepino de Macedo e Fernando Fonseca

A cana-de-açúcar é uma commodity de enorme importância mundial, pois além de ser utilizada para a fabricação de açúcar, é utilizada para a produção de etanol, aguardente e alimento para o gado. O Brasil é o país que apresenta maior produção mundial, com uma estimativa para a safra 2007/2008 de 473 milhões de toneladas. Para auxiliar a produção, toneladas de pesticidas são utilizados na agricultura, visando prevenir ou combater o ataque de plantas daninhas e insetos-praga. A utilização desses compostos, que apresentam alto custo financeiro, é ainda extremamente necessária, devido às drásticas perdas ocorridas durante o cultivo. Dependendo da sua persistência e volatilidade, alguns pesticidas dispersam-se globalmente, de forma que grandes quantidades de seus metabólitos são detectadas, contaminando solos, águas superficiais e subterrâneas, atmosfera, além de se acumularem nas cadeias alimentares.

Existem mais de 200 pragas que causam redução na produtividade das lavouras de cana-de-açúcar, em todo o mundo. Destas, 38 já foram observadas no Brasil, incluindo a cigarrinha-das-folhas (Mahanarva posticata), cigarrinha-das-raízes (Mahanarva fimbriolata), a broca-da-cana (Diatrea saccharalis), broca-gigante (Teichin licus), nematóides (Meloidogyne incognita), entre outras. A brocagigante é o principal inseto-praga que afeta as lavouras das regiões Norte e Nordeste do Brasil, chegando a contribuir com cerca de 10-20% das perdas. Recentemente, foram, também, encontradas áreas isoladas com essa lagarta na região Sudeste, indicando que essa praga pode se disseminar para regiões, onde anteriormente não era encontrada.

O uso de produtos químicos é ineficiente no seu controle, devido à larva encontrar-se protegida no interior da cana. Os métodos atuais de controle incluem, principalmente, a catação manual de larvas e adultos, sendo metodologias rudimentares e de efeito paliativo, tornando-se necessário o desenvolvimento de novas abordagens para o controle desta praga. A Embrapa fez um levantamento junto

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ao setor produtivo de cana-de-açúcar na região nordeste e a resistência à broca gigante foi apontada como uma das principais características a serem incorporadas nesta cultura, via engenharia genética.

O desenvolvimento de cultivares mais resistentes, através de cruzamentos entre espécies de cana, vem contribuindo para melhores características agronômicas da cultura. Mas, no aspecto resistência aos insetos-praga, o emprego do melhoramento clássico não tem sido promissor. A utilização de ferramentas biotecnológicas, aplicada à transformação genética de plantas, utilizadas desde a década de 80, surgiu como estratégia promissora para a geração de cultivares mais produtivas e resistentes aos insetospraga, contribuindo fortemente para a redução dos custos de produção.

Plantas geneticamente modificadas - GM, têm sido amplamente adotadas como uma estratégia eficiente de controle de insetos-praga, em países como EUA, Canadá, China e Índia, possibilitando a redução de cerca de 50 a 80% no uso de inseticidas.

As estratégias empregadas incluem, principalmente, o uso de toxinas de Bacillus thuringiensis (Cry, VIP, Cyt), de inibidores de proteinases e de proteínas do tipo-lectinas, que têm como alvo o epetélio intestinal e as enzimas digestivas do inseto.

Com relação à obtenção de plantas de cana-de-açúcar GM, resistentes à broca gigante, acreditamos que o uso de toxinas Cry é o que apresenta maior potencial de uso. Essas toxinas associam-se especificamente a receptores nas células intestinais do inseto, causando lise osmótica e, consequentemente, sua morte. Atualmente, técnicas modernas de evolução molecular in vitro têm permitido a geração de toxinas Cry mais específicas e eficazes no

controle de insetos. Outra estratégia bastante promissora é o uso de plantas GM, capazes de gerar silenciamento de proteínas essenciais para o desenvolvimento do inseto alvo, por meio da mecanismo do RNA interferente (RNAi). O RNA interferente na agricultura vem se mostrando uma ferramenta eficaz no auxílio ao controle de vírus, bactérias e nematóides. Seu mecanismo de ação baseiase, principalmente, na introdução de um RNA dupla fita em um organismo alvo, que então inicia um processo de silenciamento gênico pós-transcricional, através da degradação de RNAs mensageiros homólogos, causando uma diminuição na síntese da proteína correspondente, dificultando a sobrevivência ou até mesmo levando a praga à morte.

A especificidade do RNAi para fins inseticidas é uma consideração importante para o uso desta tecnologia em aplicações práticas, já que os efeitos sobre insetos não-alvo podem ser minimizados. Dentre outras vantagens, esta técnica permite o uso de apenas fragmentos de seqüências, tendo em vista que a tradução de uma proteína não é necessária, o que minimiza as preocupações com biossegurança e alergenicidade.

Ambas as estratégias, evolução molecular in vitro e RNAi, vêm sendo pesquisadas e aplicadas no Brasil, em um projeto da Embrapa, associado a diferentes intituições brasileiras de pesquisa, visando à geração de eventos elite de cana-de-açúcar GM, resistentes a insetos-praga. Com a disponibilização do transcriptoma da broca gigante da cana, também em processo na Embrapa, será possível o avanço das pesquisas, utilizando a estratégia de silenciamento gênico, uma vez que permitirá a seleção de genes alvo de maior aplicabilidade.

Opiniões jul-set 08

Resistência a Insetos Daniel Scherer de Moura

Professor de Fisiologia Vegetal da Unifesp

Daniel Moura

Resistência a Insetos

Centenas de milhares de anos de convivência entre plantas e insetos, sem dúvida, levaram a que ambas as espécies adaptassem suas defesas e estratégias de ataque, buscando máxima eficiência. A atividade agrícola representa uma interferência positiva nessa batalha em favor das plantas.

Através da melhoria das condições de crescimento e desenvolvimento (práticas agrícolas, melhoramento genético e insumos), são oferecidas condições ótimas, para que as plantas obtenham eficiência máxima de produção. Porém, esse favorecimento às plantas não nos é possibilitado impunemente. Os insetos, no outro lado dessa batalha milenar, apesar de desfavorecidos pela tecnologia, retomam a liderança de tempos em tempos. Isso nos lembra que nossa interferência positiva não deve ter descanso, se quisermos manter o favoritismo das plantas em relação aos insetos. É nesse sentido que a biotecnologia vem atuando. Com as demandas crescentes, para aumento de produtividade e redução de perdas, o melhoramento genético busca auxílio, não somente em materiais exóticos de cana-de-açúcar, mas, principalmente, em outras espécies vegetais e ainda em organismos distantes, como as bactérias.

Com relação à resistência a insetos, uma opção para a principal praga da cana-de açúcar, Diatraea saccharalis, é a utilização de proteínas antinutricionais. Essas proteínas interferem na digestão do alimento ingerido pela lagarta e provocam um retardo no desenvolvimento das mesmas, reduzindo os danos produzidos pelo inseto. A biotecnologia, por intermédio

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da transgenia, pode introduzir genes que codificam proteínas antinutricionais, em variedades elite de cana-deaçúcar, fazendo com que as mesmas produzam essas proteínas nas folhas.

Ao serem ingeridas pelos insetospraga, essas proteínas atuam reduzindo o desenvolvimento e a fertilidade dos insetos. Esse mecanismo de resistência, por não provocar a morte do inseto, apresenta uma maior estabilidade no campo, sendo mais difícil o aparecimento de insensibilidade do inseto-praga à proteína antinutritiva (quebra de resistência).

Existe uma grande variedade de proteínas antinutritivas conhecidas e, no caso da broca da cana, existe uma grande variedade de inibidores de proteases, que atuam de forma antinutritiva, através da inibição da atividade de proteínas digestivas (proteases) dos insetos. Inúmeras são as espécies vegetais que podem ser utilizadas como fontes de inibidores.

A batata, por exemplo, possui mais de 10 inibidores diferentes. A soja, o tomate, o pimentão, o fumo e até mesmo o arroz e a cana-de-açúcar são outros exemplos. Os inibidores já foram introduzidos em várias espécies de importância econômica e comprovaram ser capazes de interferir no desenvolvimento de inúmeros insetos-praga.

Mas, por que até hoje essas variedades não deixaram os laboratórios acadêmicos e passaram a ser cultivadas? Uma das principais razões tem sua origem no que está escrito no parágrafo inicial. As centenas de milhares de anos de convivência fizeram com que alguns insetos, especialmente aqueles com uma dieta diversificada (muitos deles importantes pragas agrícolas), desenvolvessem uma capacidade de adaptação a essas proteínas antinutritivas encontradas naturalmente nas plantas de sua dieta. Essa adaptação pode ser baseada em um aumento das proteínas digestivas ou ainda na diversificação das mesmas. Em muitos casos, a adaptação ocorre na mesma geração, ou seja, não há necessidade de reprodução, porque os insetos já apresentam essa capacidade nos seus genes.

Uma outra dificuldade na utilização dessas proteínas antinutritivas diz respeito à falta de um controle da produção das mesmas nas plantas transgênicas. A situação ideal é que

as proteínas sejam produzidas e acumuladas quando - e somente quando - a planta está sofrendo o ataque do inseto alvo. Dessa forma, não há desperdício de energia, produzindo e acumulando desnecessariamente a proteína de defesa. Esse controle é feito através de transgenes regulados por promotores, induzidos pelo ataque dos insetos. Esses promotores são pedaços de DNA e também são objetos de estudo.

O que está sendo feito para não perdermos esse arsenal de defesas naturais em potencial? Já se sabe que o processo adaptativo dos insetos não funciona para todas as classes de inibidores, portanto a busca de novos inibidores em plantas é uma das estratégias. A geração de plantas transgênicas com mais de um transgene para produção de mais de um inibidor também é uma possibilidade. Uma das estratégias mais interessantes é aquela baseada no entendimento dos mecanismos de adaptação.

Sabendo-se qual o mecanismo de adaptação utilizado pelos insetos para sobreviverem à presença de proteínas antinutritivas em sua dieta, uma estratégia de desarme dessa reação pode ser montada, permitindo que as proteínas antinutritivas atuem de forma eficaz. Como fazer esse desarme?

Novamente através da transgenia, podemos modificar a dieta do inseto, fazendo com que o mesmo ingira, juntamente com as folhas que estão sendo atacadas, uma outra molécula, que irá interferir no mecanismo de adaptação. Essa molécula, chamada de RNA de interferência, irá justamente interferir na produção das proteínas responsáveis pelo mecanismo de adaptação.

Há no Brasil excelentes grupos de pesquisa, dedicando-se à implementação de estratégias de controle de insetos, através do uso de inibidores de proteinases. Os estudos incluem a descoberta e caracterização de novos inibidores, teste de inibidores conhecidos em plantas transgênicas, estudos dos mecanismos de adaptação e teste de novas estratégias, para a utilização dos mesmos. O investimento na geração de conhecimento dos diferentes sistemas de interação planta-inseto é, não só essencial para a geração de produtos de interesse comercial, mas também o primeiro passo dado nessa direção.

Opiniões jul-set 08

Organização Genômica Marie-Anne Van Sluys

Professora do Instituto de Biociências do Departamento de Botânica da USP

Marie-Anne Sluys

Desafios da genômica em cana-de-açúcar

A planta de cana, que conhecemos ao longo de nossas rodovias no Brasil afora, é produto do cruzamento e posterior seleção entre duas espécies vegetais. A espécie Saccharum officinarum é aquela que contribui com a informação genética/genômica, que resulta na produção de grande quantidade de açúcar. Saccharum spontaneum, a outra espécie parental, contribui com a informação genética/genômica presente em genes que conferem tolerância a estresses diversos e resistência a doenças. A cana, juntamente com trigo, cevada, arroz e outros grãos, acompanhou os seres humanos quando, progressivamente, deixaram de ser nômades, nos primórdios da agricultura. Acredita-se que a cana tenha tido origem na ilha Papua, Nova Guiné, por volta de 7.000 a.C. Posteriormente, entre 2.000 e 3.000 a.C., foi levada e domesticada para a China e a Índia.

As variedades de cana cultivadas no mundo, que são usadas para a produção de açúcar, etanol e destilados, são produtos de cruzamentos obtidos há aproximadamente 100 anos. Uma particularidade do plantio é que se parte de toletes, caracterizando uma propagação vegetativa, e não de sementes, como no caso de milho e soja. A princípio, este método de propagação implica que boa parte das variedades recentes teriam certa semelhança genética entre si.

No entanto, para aumentar a complexidade, além da planta de cana ser um híbrido resultante da mistura do genoma de duas espécies, a cana é também um organismo poliplóide.

Isto significa que no caso da cana, cada gene apresenta em torno de 10 versões (alelos) diferentes. A título de exemplo, o ser humano apresenta duas versões de cada gene, uma que vem do pai e a outra que vem da mãe.

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Como nós, seres humanos, o genoma híbrido das plantas de cana, como de todas as plantas e seres vivos que habitam a Terra, é constituído da molécula universal da vida, o DNA. A molécula de DNA é constituída por 4 letras, que se alternam em uma seqüência linear, formando, no seu conjunto, o genoma. Se todos os organismos compartilham da molécula de DNA, que armazena a informação genética de cada uma, como os seres humanos podem ser tão diferentes das plantas ou de uma bactéria?

A genômica é a área da ciência responsável por determinar o código genético de uma espécie, ou seja, a seqüência da molécula de DNA. Um projeto genoma pode determinar as partes que representam apenas os genes expressos ou então o genoma por inteiro de um organismo. A diferença entre uma e outra abordagem está em que o primeiro gera uma lista de genes presentes no organismo, e o segundo permite identificar as regiões do genoma que determinam quando e onde o gene identificado será expresso. Com o desenvolvimento da genômica, é possível estimar o número dos genes e predizer que funções estes determinam. Parte das diferenças entre os seres vivos reside no número de genes, tipo de função e o modo como essa informação é controlada, harmonizando o crescimento e o desenvolvimento de um ser vivo.

Uma comparação interessante a ser feita refere-se ao tamanho dos genomas entre nós, seres humanos, plantas de milho, plantas de cana e bactérias, por exemplo, a Xylella fastidiosa, que causa o amarelinho nos pomares de laranja. As diferenças genéticas/genômicas entre estes organismos estão, entre outras, contidas no tamanho do genoma de cada espécie, em número de bases que constituem a molécula de DNA. Por exemplo, o genoma do ser humano é constituído por 3.000 milhões de pares bases (3.000 Mb), enquanto o milho apresenta 2.500 milhões de pares de base (2.500 Mb). O arroz tem 430 Mb, enquanto a cana apresenta 10.000 Mb. Existiria uma correlação entre tamanho do genoma e complexidade do organismo? A resposta imediata é não, quando somos colocados na comparação.

Nesse contexto, de que modo então sequenciar partes do genoma de cana e como esta informação poderia

contribuir com o melhoramento genético e com a produção agrícola, assim como auxiliar no ganho de eficiência que possa indiretamente beneficiar o meio ambiente? O Brasil tem seu papel reconhecido como contribuidor para o incremento do conhecimento na área.

Em particular, com relação à cana, o programa Sucest (ONSA-Fapesp) permitiu a identificação de 43.141 genes potenciais. Desse conjunto de genes, verificou-se que cerca de 80% são compartilhados com arroz e outros 13,5% apresentam função desconhecida.

Agora, o desafio é entender como a cana, com tantos genes compartilhados com arroz, acumula açúcar no colmo, enquanto o arroz produz amido que acumula no grão. O projeto do sequenciamento, que se iniciará no próximo semestre, pretende determinar a seqüência da molécula de DNA de 1.000 regiões escolhidas a dedo, por conterem genes de interesse agronômico ou fundamentais para a biologia e adaptação da planta. Isto permitirá que seja estabelecida uma plataforma de análise, para posterior sequenciamento quase completo de uma variedade modelo e de variedades de interesse nacional ou regional. Será possível, a partir do sequenciamento destas regiões, ampliar a base de conhecimento das regiões regulatórias dos genes que determinam que o açúcar acumulese no colmo ou que as folhas de cana apresentem quantidades variáveis de fibras. No genoma de cana há porções de DNA repetidas, sem função aparente. Diversas dessas regiões foram denominadas inicialmente de DNA lixo e atualmente algumas delas estão sendo reconhecidas como os locais que determinam variações evolutivas importantes entre espécies, inclusive por determinarem padrões específicos de expressão, em redes regulatórias. Uma analogia bastante simplificada seria o controle do tráfico em um cruzamento, onde cada carro seria um gene, cuja expressão dependeria da abertura do semáforo, para permitir sua passagem. Cada cruzamento terá um tempo, um fluxo e um conjunto de carros específicos. A combinatória de todos determinaria o perfil do trânsito a cada momento do dia, ao longo do ano. Nossa expectativa é definir as redes regulatórias, o conjunto dos genes e os agentes repetitivos que determinam o que nós conhecemos como cana-de-açúcar.

Etanol Celulósico

Opiniões jul-set 08

Marcelo Ehlers Loureiro

Professor de Fisiologia Molecular de Plantas da Universidade Federal de Viçosa

Marcelo Loureiro

Etanol celulósico: desenvolvimento tecnológico dependente de uma abordagem multidisciplinar e interinstitucional Quimicamente, o bagaço é muito interessante para a produção de bioetanol, uma vez que possui alto teor de celulose (50%), a qual pode ser convertida em glicose e fermentada quase que completamente. Adicionalmente, ainda possui pentosanas (25%), lignina (23%) e cinzas (2,4%). Entre as características da fibra do colmo da cana-de-açúcar, a lignina representa um dos principais entraves à produção do álcool celulósico, a partir de biomassa vegetal.

A lignina dificulta o acesso de enzimas aos carboidratos fermentáveis, acarretando perdas, uma vez que a enzima é consumida no decorrer do processo.

Adicionalmente, dependendo da sua composição, os produtos de sua hidrólise podem resultar em alto nível de inibição das celulases e inibir a fermentação, e sua baixa polaridade pode promover a adsorção destas mesmas enzimas e reduzir sua atividade. Em resumo, a lignina aumenta o custo de produção, reduzindo a eficiência da degradação da celulose e da fermentação.

O programa de melhoramento da cana, conduzido pela UFV-Ridesa, vem observando, há vários anos, as correlações entre teor de fibra e teor de sacarose, e a variação no teor de lignina em vários genótipos, cultivados em diferentes ambientes. Inesperadamente, observamos que há grande variabilidade no teor de lignina (5%-26% do peso seco do colmo).

Adicionalmente, após mais de 5 mil determinações conjuntas do teor de fibra e sacarose, também, surpreendentemente, não observamos uma correlação negativa substancial (-0,04 a -0,14) entre o teor de açúcar e o nível de fibra de uma mesma planta.

Esta correlação baixa pode indicar a possibilidade de que novos genótipos poderiam ser selecionados, de forma a se obter um grande aumento na produção de álcool por unidade de área, o qual poderia ser associado a uma pequena redução no teor de açúcar em uma planta, concomitante com um grande aumento em seu teor de fibra, resultando em maior produção de álcool por hectare. Estes resultados alertaram-nos de que um novo

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processo de seleção genética deve ser conduzido, de forma a produzir um cultivar de cana mais adequada para a produção de álcool celulósico. Baseados nestes estudos, uma equipe multidisciplinar, coordenada pelo Dr. Márcio Henrique Pereira Barbosa, da UFV/Ridesa, composta por um grupo de pesquisadores da UFV e da USP, recentemente apoiado financeiramente pelo CNPq, montou um programa interinstitucional de pesquisa, envolvendo desde a caracterização do teor e composição de fibra de genótipos, até o desenvolvimento de uma nova tecnologia de sacarificação e fermentação da cana, a ser testada com genótipos selecionados, contrastantes para algumas características importantes. O objetivo deste projeto é a obtenção de informações que permitam orientar um programa de seleção de material genético mais adequado para a produção de etanol celulósico.

Praticamente, nada se sabe sobre a parede celular da cana. Embora mais de 400 genes que contribuem para esta característica tenham sido identificados no banco de genes Sucest, suas funções são totalmente desconhecidas. Conhecer a variabilidade na composição da parede celular da cana é o nosso principal objetivo no momento. Estes estudos bioquímicos e moleculares permitirão obter marcadores, que serão essenciais na seleção genética. A seleção recorrente, utilizada no melhoramento da cana, baseia-se na avaliação de milhares de plantas anualmente, e analisar a parede celular nesta enorme população é inviável. Absorvendo a experiência obtida no Departamento de Química da UFV, na utilização da pirólise para analisar a composição da madeira, tentaremos reduzir a duração de uma análise de dias, para alguns minutos.

Com apoio da Finep, estamos adicionando a este estudo a utilização de um GC-TOF, com pirólise automática, um espectrômetro MALDI-TOF-TOF e um micro-HPLC-Q-TOF. A multidisciplinaridade deste nosso projeto

inclui também descobrir os genes envolvidos no controle do teor e composição da lignina, incluindo, inclusive, outros genes ainda não descobertos em outras espécies, onde este assunto está mais bem estudado.

Para isto, utilizaremos a tecnologia de análise do transcriptoma, bem como a caracterização de sua função.

Criaremos também uma biblioteca de clones de DNA, cópia com seqüência completa, que auxiliará na caracterização dos genes da cana e seqüenciamento do seu genoma.

Adicionalmente, já possuímos clonados alguns genes completos de algumas enzimas importantes da síntese de lignina, e estamos transformando cultivares da Ridesa, objetivando a redução múltipla e simultânea de alguns destes genes, para obter plantas de cana, com menor teor de lignina no colmo, projeto em parceria com pesquisadores da Esalq, USP e Syngenta. Este esforço é uma primeira tentativa de descobrir os limites da manipulação do teor de lignina e seu efeito na fisiologia da planta, sua resposta a estresses bióticos e seu rendimento na produção de etanol.

Fomos líderes da tecnologia do álcool a partir da sacarose da cana e seu uso como combustível, mas estamos atrasados no processo de desenvolvimento de uma tecnologia de produção do álcool celulósico. A parceria da iniciativa privada é fundamental para que este processo esteja o mais rapidamente disponível em nossas destilarias.

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Fisiologia

Opiniões jul-set 08

Marcos Silveira Buckeridge

Professor de Fisiologia e Bioquímica de Plantas do Instituto de Biociências da USP

Marcos Buckeridge

Rotas para o etanol celulósico em um cenário de mudanças climáticas Em um cenário de mudanças climáticas, o Brasil encontra-se em uma situação peculiar. Apesar de ser considerado um devastador de florestas, é também o país que apresenta um dos melhores níveis de sustentabilidade energética no mundo. Em grande parte, isto se dá graças ao etanol de cana.

Mas, será que o Brasil continuará a ser um líder mundial na área de biocombustíveis, em especial o bioetanol?

Fizemos experimentos com plantas de cana, crescendo durante 1 ano, em alto CO2 (720 ppm, esperado para meados do século), e descobrimos que nestas condições a cana produziu 60% a mais de biomassa no colmo, armazenou 29% a mais de açúcar e 20% a mais de fibras. Descobrimos que há quatro genes relacionados à captação de luz na fotossíntese, que aumentam nestas condições. Manipulando estes genes podemos tentar aumentar o acúmulo de biomassa, sem ter que depender de aumentar o CO2, transformando as respostas fisiológicas da cana em biotecnologia, para produzir ainda mais bioetanol.

Para aumentar ainda mais a produção de bioetanol, outra rota possível é a utilização dos açúcares da parede celular. A parede ocorre em todas as células vegetais de todas as plantas e é composta de polissacarídeos. Estes são formados de açúcares mais simples, os monossacarídeos, que se ligam entre si, através do que chamamos de ligações glicosídica, as quais têm grande quantidade de energia e podem ser quebradas, com relativa facilidade, por enzimas de plantas e microrganismos. Ao hidrolisar os polissacarídeos e produzir monossacarídeos utilizando enzimas de microrganismos ou as próprias enzimas da cana, a eficiência é muito maior do que queimar o material vegetal ou tratá-lo com ácidos, pois há menos perda de calor e formação de compostos intermediários, que podem ser tóxicos para as leveduras e/ ou produzir efluentes poluidores.

A busca pela eficiência de hidrólise passa pelo uso de enzimas que são catalisadores específicos, que quebram apenas as ligações químicas desejadas. É como desmontar um equipamento complexo, usando todas as ferramentas corretas. A des-

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montagem é rápida e eficiente, não exigindo grandes gastos por parte do desmontador. Se não tivermos as ferramentas apropriadas, a desmontagem torna-se ineficiente. O problema não é tão simples como parece, pois além de possuir ligações químicas diferentes, os polímeros da parede celular interconectam-se de forma ainda desconhecida e isto dificulta muito o acesso às ligações glicosídicas. Portanto, é necessário, primeiro quebrar as interações de pontes de hidrogênio entre os polímeros e introduzir água entre eles. A hidratação dos açúcares tornamos mais acessíveis às enzimas, uma vez que para fazer a hidrólise, como o nome diz, é necessário haver água.

Há vários tipos de parede celular em plantas e estes representam combinações de diferentes polímeros.

Ao contrário do que se acredita, em geral, as paredes celulares não são formadas apenas de celulose e lignina, mas de uma mistura de celulose (~30%), hemicelulose (~30%), pectinas (~30%), alguma lignina (~3%) e proteínas (~7%). Na cana, que é uma gramínea, já sabemos que as paredes são do tipo II, compostas por pouca pectina e com um complexo celulose-hemiceluloses, cujas últimas são uma mistura de arabinoxilanos>betaglucanos>mananos. A celulose é sintetizada na membrana das células e é complexada com as hemiceluloses, que são feitas no Complexo de Golgi, no citoplasma. As hemiceluloses

são secretadas para o espaço intercelular e os betaglucanos e os mananos servem de andaimes para montar um complexo entre arabinoxilanos e celulose, travando o sistema em uma malha complexa, com vários tipos de ligações entre as moléculas. Já deve ter ficado claro para o leitor que desmontar este complexo não é tarefa simples. Será necessário conhecer cada tipo de ligação e a forma de agregação entre os polímeros, o que, em biologia celular, chamamos de “arquitetura” da parede celular. Para desmontar esta malha de polímeros, será necessário usar um conjunto de enzimas (de microrganismos e/ou da própria cana), que desmonte tudo e produza monossacarídeos que sejam fermentáveis.

Em 2001, usando o banco de dados do genoma da cana (SucestFapesp), identificamos 469 genes ligados ao metabolismo da parede celular. Descobrimos que a cana está constantemente sintetizando polissacarídeos de parede, mas que o sistema de hidrólise das principais hemiceluloses está praticamente desligado, conforme ilustra a figura.

Mais recentemente, determinamos a estrutura química dos polímeros de parede celular da cana e temos agora um mapa das ligações químicas a serem quebradas. Temos, assim, as chaves e as fechaduras dentro da própria cana. As perguntas que temos que responder agora são: como controlar o balanço entre os sistemas de biossíntese e degradação de parede? Quais os genes que controlam esta divisão de trabalho?

Podemos alterar este padrão na planta, de forma a fazer com que ela torne suas paredes mais acessíveis às enzimas de fungos, para que obtenhamos açúcares livres a partir das hemiceluloses e celulose, de forma eficiente?

Fisiologia

Opiniões jul-set 08

Várias plantas, ou partes delas, como os frutos e sementes, fazem isto de forma bastante eficiente. Por exemplo, descobrimos que ao terminar o desenvolvimento e tornar-se pronto para iniciar o amadurecimento, um fruto de mamão modifica suas hemiceluloses e degrada boa parte de sua celulose, amolecendo o tecido e permitindo a extração de açúcares e tornando o fruto mais doce.

O que temos que fazer é aprender com este e outros sistemas, como as plantas executam processos como este, em escala celular. Temos que saber quais genes estão por trás do controle de outros genes, que degradam ou constroem a parede celular.

Esta é uma das justificativas mais importantes para que sequenciemos o genoma completo da cana. Sem ele, não teremos acesso aos genes controladores dos processos fisiológicos e bioquímicos, que nos levarão à eficiência máxima na produção do etanol lignocelulósico.

Ao alcançarmos esta meta, não só abriremos novos mercados para o bioetanol brasileiro e todas as tecnologias a ele associadas, mas também auxiliaremos na diminuição do efeito das emissões de CO2 e nas mudanças climáticas associadas.

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Na rota para o etanol lignocelulósico, seria mais produtivo obter a cana-energia, uma cana que tem a biossíntese de parede celular ainda mais intensa e que armazena polissacarídeos na parede, ao invés de sacarose, nos vacúolos das células do colmo. Com um sistema de ativação dos genes de degradação durante a maturação da cana, poder-se-ia

produzir alterações, que preparem o bagaço para ser hidrolisado mais eficientemente pelas hidrolases fúngicas. O sequenciamento completo do genoma, aliado a estudos de proteômica e variabilidade genética relacionada à parede, serão aliados importantes. O círculo branco e verde representa a parede celular.

B=biossíntese e D=degradação.

Fisiologia

Opiniões jul-set 08

Lauricio Endres

Professor de Fisiologia da UF de Alagoas

Lauricio Endres

Aplicação da fisiologia vegetal no melhoramento e manejo da cana-de-açúcar A produtividade da cana-deaçúcar tem aumentado ao longo dos anos, devido ao melhoramento genético, baseado, principalmente, em características morfológicas, sendo, as principais ferramentas de medição, a balança e a régua. Cada vez mais, é necessário o uso de ferramentas mais avançadas, como inserção da biotecnologia. Além disso, a cana está se espalhando por regiões cada vez mais inóspitas para o seu cultivo. Portanto, o melhoramento genético deve selecionar genótipos mais específicos para cada região de cultivo.

A cana está se espalhando para o Cerrado e até para a Caatinga Nordestina (sob irrigação), em condições ambientais totalmente diferentes em que a maioria dos programas de melhoramento têm seus campos experimentais. A fisiologia vegetal vai ao encontro do melhoramento, no sentido de caracterizar a resposta das plantas ao ambiente. Como cada genótipo reage às condições climáticas e ao estresse abiótico, somente pode ser respondido por medidas fisiológicas mais detalhadas. A cana, por ter um ciclo de, no mínimo, de 12 meses, tem no déficit hídrico, sem dúvida, um dos principais fatores climáticos que afeta a produtividade e restringe a ampliação dos canaviais para lugares mais áridos ou onde as chuvas não são bem distribuídas ao longo do ano, como é o caso do Cerrado.

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Em estudos realizados recentemente por nosso grupo de pesquisa, foi observado que variedades bastante resistentes ao déficit hídrico têm mecanismos diferentes de resistência. Essas variedades têm mecanismos para evitar o estresse pelo fechamento dos estômatos e enrolamento de folhas ou pelo enfrentamento ao estresse pelo aumento do sistema radicular e ajuste osmótico.

Esses últimos mecanismos são bastante interessantes, porque possibilitam uma maior absorção de água pela planta em solo seco, com isso a planta não fecha tanto os estômatos e a fotossíntese não é tão prejudicada, ou seja, a planta continua crescendo.

Portanto, os programas de melhoramento devem privilegiar genótipos com sistemas radiculares mais profundos para plantio no cerrado, por causa do ar seco e solo com suprimento de água nas camadas mais profundas. Já na caatinga, a cana sob irrigação não precisa de um sistema radicular tão profundo.

A saída para superar o déficit hídrico é a irrigação. A maioria das usinas investe em irrigação para aumentar a produtividade. Essa técnica aumenta bastante o custo de produção. Por isso, vários estudos têm sido feitos para melhorar a eficiência da irrigação. A seleção de variedades específicas para a irrigação tem sido feita em alguns programas de melhoramento. Fisiologicamente, essas variedades não necessitam proteger-se do déficit hídrico. No entanto, como cada variedade responde diferente ao déficit hídrico, o turno de regra tem que ser definido para cada variedade, baseado em parâmetros fisiológicos e não somente em variáveis meteorológicas.

Outro enfoque buscado pelo melhoramento genético é o aumento de produtividade. A cana é uma planta com metabolismo fotossintético C4, que significa dizer que está entre as espécies mais eficientes em acúmulo de matéria seca. Nessa, a sacarose é a principal matéria orgânica de interesse econômico da cana. Portanto, a maior partição de matéria seca em colmos e o aumento da concentração de sacarose nos colmos são sempre buscados pelos melhoristas.

No entanto, existe um problema, a sacarose é osmoticamente ativa, o que

significa que o aumento de sacarose leva ao aumento de água no colmo.

Além disso, a sacarose funciona como um regulador, em que o aumento de sua concentração inibe a fotossíntese. Para “enganar” a planta, já existem espécies transgênicas de cana em que parte da sacarose é transformada em isomaltulose, com isso a cana transgênica acumula o dobro de açúcar, em relação às variedades mais produtivas, pelo aumento da atividade fotossintética, mas ainda faltam muitos estudos para essa cana transgênica virar uma variedade comercial.

Por outro lado, os estudos de digestão de fibras para a fabricação de açúcar, mais simples, que podem ser utilizados para produção de álcool, estão avançando, o chamado etanol celulósico.

Com isso, o melhoramento, visando selecionar genótipos com mais fibra, seria bastante interessante, porque pode se aumentar a produção de matéria seca, sem aumentar o peso final da cana, ou seja, poderia se produzir uma cana com menos água no colmo e energeticamente mais eficiente (mais calorias, por tonelada de cana).

A indústria de defensivos agrícolas tem despertado grande interesse sobre a cana. A ação dos herbicidas sobre as principais plantas daninhas é bem conhecida. Por outro lado, os herbicidas e maturadores também têm grande influência sobre a fisiologia da cana, que varia muito entre as variedades comerciais. A seletividade de um herbicida depende muito da fisiologia da planta, por isso estudos de fitotoxidade têm que ser feitos mais detalhadamente, além dos sintomas visuais, geralmente utilizados.

Maturados, por sua vez, são potenciais herbicidas utilizados em doses menores. Geralmente, bloqueiam uma rota bioquímica específica, que inibe o crescimento, mas não a fotossíntese, aumentando, dessa forma, a concentração de sacarose no colmo.

Os maturadores têm ação sistêmica, por isso podem acumular de uma safra para outra na soca, quando não metabolizados, prejudicando o desenvolvimento do próximo ciclo. Por isso, maturadores devem ser utilizados com muito cuidado, para não haver danos irreversíveis ao canavial.

De um modo geral, o melhoramento genético convencional ou por engenharia genética, além de práticas de manejo (fitotecnia) tem que, cada vez mais, ser baseado em conhecimentos fisiológicos da planta, para que a cana cresça sob o mínimo de estresse, levando ao máximo de produtividade agrícola e industrial.

Opiniões jul-set 08

Propriedade Intelectual

Marcelo Menossi Teixeira

Marcelo Menossi

Coordenador do Laboratório de Genoma Funcional do Departamento de Genética e Evolução da Unicamp Propriedade intelectual na biotecnologia da cana-de-açúcar Os altos níveis de produtividade da cana-de-açúcar têm seus fundamentos na ampla troca de variedades de cana entre os cientistas que há séculos realizam os programas de melhoramento genético clássicos, majoritariamente no setor público. Esse sistema aberto de troca de materiais foi substancialmente alterado, com a possibilidade da proteção das novas variedades de planta, quer pelo sistemas de patentes em vigor em diversos países, como os EUA, ou pela proteção sui generis, em vigor no Brasil.

A produção de plantas geneticamente modificadas fez com que a importância da propriedade intelectual assumisse um novo patamar. Isso se deve ao fato de que essas tecnologias são desenvolvidas graças a um grande número de elementos passíveis de proteção, tais como seqüências de DNA que regulam a transcrição, que codificam proteínas de interesse agronômico, vetores para transformação das células, bem como métodos que permitem a transferência dos novos genes para o genoma da célula receptora.

Com o número de tecnologias protegidas crescendo numa velocidade exponencial, inovar é uma atividade cada vez mais complexa em todas as áreas, sendo que na biotecnologia isso é particularmente sensível. Mais e mais as inovações dependem de um conjunto maior de tecnologias pré-existentes.

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Para se ter uma idéia, recentemente foi produzida uma planta de arroz, que acumula pró-vitamina A nos grãos, graças à ação de três genes distintos. Para se chegar a essa planta, foram usadas 72 tecnologias patenteadas, pertencentes a 40 entidades distintas. Os autores desta invenção puderam patenteá-la, pois ninguém havia unido as peças de DNA, da forma que eles vislumbraram. No entanto, para comercializar esse arroz, foi necessário um gigantesco esforço junto às entidades detentoras das 72 patentes, já que os autores não haviam obtido uma autorização prévia para o uso comercial. Esse é o chamado cipoal de patentes (patent thicket), que tem atraído a atenção de diversos setores do governo e da indústria ao redor do mundo, uma vez que pode ser um entrave à inovação. Esse caso emblemático do arroz dourado, infelizmente, é um panorama bem atual da forma como os laboratórios públicos de pesquisa e diversas empresas privadas no Brasil vêm desenvolvendo suas pesquisas, que visam aplicação comercial. É muito comum, entre os pesquisadores, o uso de seqüências de DNA que são obtidas de colegas no exterior, perante as assinaturas dos chamados “termos de transferência de material”, que invariavelmente dão autorização apenas para pesquisa. Usualmente, o pesquisador só se preocupará com a obtenção de uma licença para uso comercial em uma eventualidade em que o experimento é bem-sucedido. Sem dúvida, essa é a pior hora para se negociar o preço de uma tecnologia, pois uma falta de acordo implicaria na impossibilidade de comercialização.

Neste cenário, no setor sucroalcooleiro, duas ações estratégicas são urgentes, para que se tenha a liberdade para operar (freedom to operate), sem infringir patentes de terceiros.

Por um lado, deve-se considerar que, aproximadamente, metade das variedades comerciais de cana são produzidas no âmbito da Ridesa, rede formada por universidades públicas, e que a maior parte das pesquisas com biotecnologia são feitas em universidades, com o qual há um enorme peso do setor acadêmico na biotecnologia de cana. Assim, é fundamental que seja reforçada a disseminação da

cultura de propriedade intelectual no ambiente acadêmico, que forma os futuros integrantes das empresas públicas e privadas. Em um horizonte de curtíssimo prazo, o desconhecimento ou a protelação de medidas nesse sentido tem um enorme potencial daninho para qualquer tipo de entidade envolvida na produção de plantas de cana geneticamente modificadas.

O maior conhecimento a este respeito deve repercutir também na tomada de decisão sobre qual tipo de estratégia experimental deve ser adotada, de forma a se evitar a infração de patentes. Existem diversas tecnologias que não estão patenteadas no Brasil e cuja proteção nos grandes mercados consumidores (EUA, Europa e Japão) não é suficiente para criar barreiras de importação. Da mesma forma, algumas tecnologias já têm mais de 20 anos, com o qual são de domínio público em todo o mundo, enquanto outras estarão em domínio público, quando a planta estiver pronta para comercialização.

Uma segunda estratégia, talvez até mais complexa, envolve o desenvolvimento de tecnologias, que servirão de plataforma para o desenvolvimento da biotecnologia de cana.

Isso implica na identificação de todo um conjunto de seqüências de DNA citados anteriormente, bem como métodos de produção e seleção das plantas transgênicas. Sem essa plataforma, corre-se o risco de sermos eternos reféns de tecnologias importadas. Um horizonte possível para se desenvolver essas plataformas será, por volta, de 10 a 15 anos. É importante destacar que existem alternativas, a curto prazo, para se contornar o problema do uso de tecnologias protegidas. Uma possibilidade seria a articulação de um pool entre as entidades interessadas na aplicação da biotecnologia da cana.

Esse pool negociaria, junto às empresas detentoras das diversas patentes, a permissão de uso das tecnologias essenciais para o processo de produção de plantas transgênicas. Esta negociação em bloco tem o potencial de obter custos bem reduzidos, uma vez que seria feita já na etapa inicial do projeto de desenvolvimento.

Concluindo, a complexidade do tema da propriedade intelectal é proporcional à sua relevância para o setor de biotecnologia. Os desafios são grandes e somente um planejamento adequado – e urgente – permitirá a manutenção da nossa competitividade, em um horizonte a médio prazo.

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Opiniões jul-set 08

Modelos Matemáticos

Marcos Silveira Bernades

Professor de Produção Vegetal da Esalq-USP

Marcos Bernades

Ideótipo de cana: romantismo, idealização ou tomada de rumo É unanimidade que a cana-deaçúcar deve elevar o patamar de produtividade no campo e na indústria, apesar do setor já ter um histórico de contínua e positiva melhoria. A quantidade de cana que é colhida no campo e o seu conteúdo de açúcar aumenta, pelo menos, em 1% ao ano. A eficiência de transformação na indústria também tem crescido continuamente e vez ou outra dá um salto, como no caso da capacidade de cogeração.

Entretanto, o estoque de novidades está terminando. Atualmente, a geração de conhecimento pela pesquisa e a inovação tecnológica são os principais limitantes, uma vez que o país não investiu o suficiente nas últimas duas décadas. Fomos especialmente mesquinhos na alocação de recursos para pesquisar a planta de cana e seu funcionamento. Para cobrir essa lacuna, necessita-se de grande alocação de recursos, combinada com aplicação eficaz e retornos rápidos.

Assim, em termos práticos, restam as dúvidas: Qual o objetivo a ser almejado? Quais os caminhos a seguir? Nesse contexto, insere-se o uso de modelos matemáticos de simulação, que têm sido usados pela humanidade para, antes de tudo, gerar objetivos idealizados e pesquisar formas de atingi-lo. Eles permitem que o processo cíclico de “tentativa - erro - adequação - nova tentativa...”, inerente à pesquisa, ocorra com maior eficácia. O primeiro passo é descrevermos o ideótipo de cana.

Esse termo, proposto por Donald, na década de

70

60, em analogia aos termos genótipo e fenótipo, descreve o modelo biológico idealizado, que age e comporta-se de forma previsível num dado ambiente, do qual se espera que resista aos estresses bióticos e abióticos e tenha máxima produtividade, tanto em quantidade, quanto em qualidade.

A cana ideal. Sabemos, pelo menos grosseiramente, que a cana-planta, em condições brasileiras, com irrigação suplementar, tem que produzir algo entre 350 e 420 toneladas de colmos industrializáveis por hectare, com 160 kg de sacarose por tonelada, com ciclo de 12 a 22 meses.

Para chegarmos ao ideótipo da cana, quais os processos fisiológicos atualmente mais limitantes? Também parece unanimidade que pouco se estudou quanto à eficiência da interceptação, absorção e assimilação da radiação luminosa, refletindo em mais fotossíntese e produtividade. Por outro lado, vários estudos mostram pequena correlação entre o aumento da fotossíntese e a produtividade das culturas. Por quê?

Vários pesquisadores, atualmente, tentam buscar maior eficiência do aproveitamento da luz, criando variedades de cana com folhas mais eretas, baseadas em estudos teóricos e práticos com outras culturas. As folhas eretas permitem boa distribuição de luz por toda a copa das plantas, mesmo com grande área foliar. Para a cana, isso funciona dentro de condições específicas. Para uma grande área foliar, expressa como Índice de Área Foliar - IAF, de 6,5, na parte da frente no gráfico, feito através de modelo matemático clássico, verifica-se que a fração de luz perdida com folhas eretas, em comparação com folhas planas, fica na faixa de 0,1, com pequena mudança, mantendo-se a vantagem de excelente distribuição de luz pela copa das folhas eretas.

Entretanto, quando a cana reduz sua área foliar, reação natural diante de estresse hídrico, outro tema de grande relevância na cultura, a fração de luz perdida com folhas eretas fica na faixa de 0,5 e é muito maior do que a de folhas planas, na faixa de 0,1 (ver parte do fundo do gráfico). Essa perda de luz pelas folhas eretas

é superior ao que pode ser compensado com sua boa distribuição de luz na copa, reduzindo, assim, a fotossíntese. Já no extremo, em condições de estresse hídrico muito acentuado, a reação da cana é de enrolar as folhas para minimizar interceptação de luz, uma vez que essa última é um dos principais fatores para perda de água. Nessa situação, a própria cana mostra-nos que a estratégia de folhas eretas pode atenuar os efeitos do estresse hídrico acentuado, ao contrário do que acontece com estresses intermediários.

Disso, podemos inferir duas proposições. Primeiro, que os modelos matemáticos e teóricos são úteis para traçar cenários, identificar temas de pesquisa, gerar hipóteses, avaliar cenários de difícil replicação ou de custo experimental empírico elevado, para direcionar prioridades, mas não suprimem as pesquisas aplicadas e envolvem análise conjunta de dados, no longo prazo. Segundo, que a busca por soluções agronômicas em fatores individuais e isolados, como em muitos casos da transformação genética da planta, com manipulação de poucos genes, pode resultar em absoluto fracasso, como já foi a busca por resistência às doenças, com base em caráter de controle oligo ou monogênico.

A busca do ideótipo de cana-deaçúcar numa visão estratégica apregoa a integração de pesquisa e tecnologia nas diferentes áreas de conhecimento, estimuladas igualmente, sempre avaliadas e testadas, em condições de campo. Se gasta muito dinheiro, porém, não há outra forma de evoluir. Os Estados Unidos da América investem mais em pesquisa para viabilizar a produção de etanol de celulose de madeiras retiradas de árvores nunca antes exploradas comercialmente, do que o Brasil com a cultura da cana, sendo o maior produtor do mundo e com 500 anos de história.

Informe Publicitário

SEW-EURODRIVE: Pioneirismo e inovação no setor sucroalcooleiro A SEW–EURODRIVE, empresa familiar de origem alemã e pioneira na aplicação de redutores planetários em moendas no Brasil, oferece soluções em acionamentos para todas as aplicações da usina, da recepção e preparo da cana-de-açúcar à expedição, passando pela moagem.

A partir deste ano, os redutores planetários e de grande porte da SEW-EURODRIVE já tem fabricação nacional. Para ampliar a capacidade de produção, uma nova fábrica em Indaiatuba (SP) está sendo construída, num terreno de 300 mil m².

A 1º fase da construção entrará em funcionamento no 1º trimestre de 2009 e atenderá à crescente demanda do setor de açúcar e álcool. A SEW ainda conta com uma equipe técnica especializada, formada por 400 profissionais, que abrange todo o território nacional e é responsável pelo atendimento, consultoria pré e pósvenda, acompanhamento e start up dos equipamentos. Estes produtos já se encontram homologados junto ao BNDES para possibilitar aos clientes a efetuação de processo FINAME.

Atualmente, a SEW-EURODRIVE tem mais de 400 redutores planetários vendidos para aplicação em moendas no Brasil e no exterior e só no ano passado (período de março de 2007 a fevereiro de 2008) atingiu crescimento de 28% em vendas em comparação ao período anterior (março de 2006 a fevereiro de 2007).

Segundo Alexandre Reis, diretor de Marketing e Vendas da SEW-EURODRIVE, o retorno das usinas é extremamente positivo, tanto que a utilização dos equipamentos se tornou uma tendência, que cresce a cada safra. “A SEW, como pioneira no uso de planetários para moendas, é a empresa com maior experiência no assunto. Estamos acompanhando o funcionamento de planetários SEW em moendas que entrarão na oitava safra

em 2008 e somos o único fabricante de redutores que possui este histórico. Os planetários que hoje disponibilizamos ao setor sucroalcooleiro são continuamente desenvolvidos e aperfeiçoados para esta finalidade específica com base na experiência que estamos acumulando nesta aplicação”, destaca o executivo.

Além da utilização dos redutores industriais SEW em ternos de moenda, os produtos podem ser empregados nas correias transportadoras, descarregadores/guinchos tipo hyllo, mesas alimentadoras, esteiras de cana, esteiras para distribuição de bagaço, cristalizadores e difusores.

As operações brasileiras estão centralizadas em Guarulhos, em uma área de 175 mil m², onde, além da fábrica e da montadora, a empresa mantém o SEW-SERVICE, complexo de atendimento 24 horas que oferece serviços de manutenção integrados e consultoria técnica pré e pós-venda.

A Empresa conta ainda com a montadora de Joinville/SC e de Rio Claro/SP, 13 filiais regionais de vendas, 12 centros de serviços e uma rede de representantes que cobre todo o país.

No total, a subsidiária brasileira emprega cerca de mil funcionários.

Lançamentos – Redutor Planetário série XP e linha de redutores de grande porte série X. A utilização de redutores planetários - Série XP (uma evolução da Série Q, lançada na década de 90) - para o acionamento elétrico de ternos de moendas já é tendência no setor sucroalcooleiro.

O acionamento individual dos rolos do terno, possível com este tipo de redutor, permite experiências com parâmetros de extração que não podem ser realizadas com os acionamentos convencionais, permite ainda entrada do setor em projetos de cogeração de energia elétrica, passando por repotenciamento de moendas para atingir maior produtividade sem a substituição dos redutores originais a custos competitivos. O equipamento possui como principais características: alto torque de saída de até 3000 kNm, montagem com pés ou braço de torque, eixo de baixa rotação oco ou sólido, flange para motor ou eixo cardan, sistema de lubrificação forçada.

O maior diferencial da Série XP é a utilização

de quatro engrenagens satélites no último trem planetário, permitindo melhor distribuição do torque ao eixo de baixa rotação e melhor absorção de eventuais choques provenientes dos rolos da moenda, sem comprometimento dos demais componentes do redutor; além de proporcionar redutores de menor massa e menores dimensões físicas. Os eixos e engrenagens e carcaças são produzidos em ligas de aço especiais.

Outro lançamento da SEW é a nova linha de redutores industriais Série X. A novidade apresenta graduações finas de torque, de 58 até 175 kNm. O grande número de acessórios prédefinidos oferece alto nível de flexibilidade para a aplicação específica, com um mínimo de componentes. A ampla faixa de reduções para redutores de engrenagens helicoidais e de engrenagens cônicas - de 6 – 400 - demonstra que a Série X é a mais completa e abrangente.

Pode ainda ser aplicada em diferentes posições de montagem com eixo oco ou maciço. A segurança operacional e a facilidade de manutenção também foram levadas em conta, especialmente no projeto da carcaça robusta, baixo nível de ruído e sistemas de refrigeração. A SEW-EURODRIVE possibilita ainda customizar o redutor industrial Série X especificamente para aplicação do cliente.

Opiniões

Legislação

Alexandre Lima Nepomuceno

na produção de agrotóxicos, a conservação de combustíveis utilizados para produzir, distribuir e aplicar tais agrotóxicos, e favorece ainda a redução do uso e, conseqüentemente, a necessidade de descarte de embalagens de agrotóxicos.

Cabe ressaltar, ainda, que as mudanças climáticas previstas para as próximas décadas poderão reduzir as áreas agricultáveis no planeta. Assim, tecnologias sendo desenvolvidas nesse momento, como a de PGM tolerantes à seca e/ou a temperaturas extremas, e/ou capazes de produzir em solos degradados, serão imprescindíveis no futuro próximo.

Acredito que nenhuma empresa pública ou privada, nenhum cientista, deliberadamente, colocaria em risco a saúde humana, animal ou o meio ambiente, sabendo das implicações legais, econômicas, sociais e morais que os acidentes poderiam causar. É de se esperar que as tecnologias propostas para o agronegócio brasileiro tragam benefícios à sociedade, sem causar danos graves à saúde humana, animal ou ao meio ambiente.

Entretanto, o risco da não adoção da tecnologia tem sido pouco discutido, principalmente no Brasil. Quais os riscos para a preservação do meio ambiente, saúde humana e animal, para a economia e para a nossa capacidade competitiva na agricultura, nas próximas décadas, caso continuemos dificultando o uso de PGM no Brasil?

Felizmente, apesar do atraso dos últimos anos, o uso da biotecnologia e da biossegurança na agropecuária nacional está avançando, no sentido do crescimento, do uso seguro e da inovação na solução de problemas e agregação de valor ao produto agrícola.

jul-set 08

Membro da CTNBio

Alexandre Nepomuceno

A lei de biossegurança e a evolução tecnológica da agroindústria sucroalcooleira É inegável o potencial da biotecnologia na agropecuária como auxiliar na solução de problemas e na agregação de valor aos produtos agrícolas.

O Brasil, segundo maior produtor agrícola do mundo, tem condições de se tornar o maior fornecedor de alimentos, de matérias-primas para indústria e de combustíveis renováveis para o mundo, e não pode prescindir dessa tecnologia. A produção de cana-de-açúcar no Brasil enfrenta dificuldades que afetam a produtividade, ou impedem seu aumento para patamares além dos limites hoje alcançados.

Adversidades climáticas, como seca e altas temperaturas, ataque de pragas e doenças, deficiência nutricional do solo, entre outros fatores, poderão ter seus efeitos sobre a produtividade minimizados ou eliminados, com o uso de ferramentas como a engenharia genética, desenvolvendo Plantas Geneticamente Modificadas - PGM. Em 2005, foi sancionada a nova Lei de Biossegurança, Lei 11.105, encerrando o conflito entre a lei que dispõe sobre a política nacional do meio ambiente e a antiga lei de biossegurança. Na nova lei, ficou clara a competência técnica e legal da CTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança, em decidir, em última instância, sobre a segurança biológica do uso em pesquisa ou comercial de Organismos GM no Brasil.

Entre 1998 e 2004, o conflito entre a lei ambiental e a de biossegurança causou atraso considerável no desenvolvimento e na aplicação da biotecnologia na agricultura nacional. Na época, a CTNBio viu barrada em tribunais sua decisão, que considerava a Soja GM para resistência ao herbicida glifosato segura para o meio ambiente, para a saúde humana e animal. Mesmo antes da sanção da nova lei de biossegurança, em 2004, foi retomada a competência legal da CTNBio para emitir autorizações em processos referentes à liberação comercial, após decisão do TRF da 1ª Região, que instituiu e reconheceu como prerrogativa constitucional a atuação da CTNBio. As implicações da polêmica sobre a Soja GM no Brasil refletiram também na pesquisa e no desenvolvimento de outras culturas, uma vez que autorizações para pesquisa foram dificultadas, causando atrasos e mesmo reduzindo o incentivo de se investir em pesquisa na área.

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O reflexo pode ser visto, hoje, no número de instituições públicas e privadas nacionais que pesquisam e desenvolvem OGM para uso comercial no Brasil. Agora, sob o escopo da nova lei de biossegurança, uma das mais rigorosas no mundo, a CTNBio vem retomando sua função de analisar tecnicamente a biossegurança dos OGM no Brasil. Todo o ferramental tecnológico e conhecimentos disponíveis na atualidade, além da atenção ao “Princípio da Precaução”, têm sido utilizados para identificar possíveis riscos e impactos do uso de OGM na agropecuária nacional.

Várias instituições têm conseguido avançar na pesquisa e no desenvolvimento de PGM. Mais de 80 experimentos com cana-de-açúcar GM já foram concluídos ou encontram-se em andamento. Envolvem várias estratégias de engenharia genética, como características de interesse agronômico e industrial, a exemplo da tolerância à seca, da resistência a insetos e da maior produção de sacarose.

Hoje, já na segunda década de plantios comerciais de PGM, vinte e três países utilizam esta tecnologia em diversas culturas. A área global das lavouras GM continua a crescer pelo décimo quarto ano consecutivo, alcançando um total mundial aproximado de mais de 110 milhões de hectares.

A importância do uso da biotecnologia na produção sucroalcooleira pode ser medida, por exemplo, no que vem ocorrendo em outras culturas, nestes mais de 14 anos de plantio comercial de PGM, com resistência a insetos. Na cultura do algodão na China e na África do Sul, as aplicações de inseticidas foram reduzidas, em média, mais de 65%.

O uso de tecnologias que reduzem a aplicação de defensivos agrícolas pode impactar positivamente, não somente os custos de produção ou a saúde dos trabalhadores rurais, mas também favorece a redução de uso de matérias-primas