Activities Reports - INCT

 INCT DO CAFÉ- Processo CNPq Nº: 574009/2008-6
RELATÓRIO DE RESULTADOS PARCIAIS
PERÍODO: 2/3/2009 a 30/8/2010
Comitê Gestor
Mário Lúcio Vilela de Resende, UFLA (Coordenador)
Laércio Zambolim, UFV (Vice-coordenador)
Alan Carvalho Andrade, EMBRAPA (Membro)
Edila V. Resende Von Pinho, UFLA (Membro)
Sara Maria Chalfoun, EPAMIG (Membro)
Lavras – MG
Agosto de 2010
Sumário
RELATÓRIO DE RESULTADOS PARCIAIS RELATIVOS AO PERÍODO INDICADO
NO FORMULÁRIO DE ACOMPANHAMENTO E AVALIAÇÃO, EM PORTUGUÊS, DE
NO MÁXIMO 50 PÁGINAS, CONTENDO: ............................................................................... 1
a) Comitê Gestor – reuniões realizadas e decisões ..................................................................... 1
Comitê Gestor........................................................................................................................ 1
Reuniões realizadas e decisões .............................................................................................. 1
b) Atividades de cooperação entre os grupos de participantes do INCT .................................... 1
c) Atividades de cooperação entre INCT’s e com outras instituições (empresas, ongs,
instituições governamentais, etc)........................................................................................... 3
d) Principais resultados técnico-científicos ................................................................................ 4
Linha de Pesquisa 1 - Melhoramento genético visando resistência a fatores bióticos e
abióticos e a qualidade de frutos e bebida. ............................................................................ 5
Linha de Pesquisa 2 – Caracterização de genes induzidos durante a interação entre o
cafeeiro e Hemileia vastatrix. ................................................................................................ 7
Linha de Pesquisa 3 – Mapeamento físico e genético de marcas e localização de QTLs
que possam ser utilizados em atividades de seleção assistida e na clonagem posicional
de genes. .............................................................................................................................. 11
Linha de Pesquisa 4 – Caracterização da variabilidade fenotípica e molecular de
populações para fins de mapeamento e localização de QTLs para tolerância à seca e
qualidade de bebida. ............................................................................................................ 13
Linha de Pesquisa 5 – Avaliação genética da qualidade fisiológica de sementes de café. .. 15
Linha de Pesquisa 6 – Análises fonológicas, bioquímicas, metabolômicas e proteômicas
relacionados à qualidade da bebida do café......................................................................... 18
Linha de Pesquisa 7 – Criopreservação a partir de diferentes explantes de cultivares de
Coffea ssp. ........................................................................................................................... 19
Linha de Pesquisa 8 – Produção de mudas de café por embriogênese somática, visando
a multiplicação comercial de plantas matrizes de café arábica. .......................................... 20
Linha de Pesquisa 9 – Otimização de protocolos para transformação genética de Coffea
arabica................................................................................................................................. 23
Linha de Pesquisa 10 – Métodos alternativos na indução de resistência contra doenças,
qualidade do café e tratamento de águas residuárias. .......................................................... 30
Linha de Pesquisa 11 – Manejo integrado das principais pragas do cafeeiro visando a
preservação do meio ambiente. ........................................................................................... 34
Linha de Pesquisa 12 - Dinâmica e o destino de pesticidas e metais pesados, e a emissão
de CO2 e N2O em solos cultivados com café após a adição de lodo de esgoto. .................. 35
Linha de Pesquisa 13 - Propriedades físico-hídricas e químicas do solo e modelos de
capacidade de suporte de carga do solo sob sistemas de controle do mato em cafezais. .... 36
Linha de Pesquisa 14 - Manejo diferenciado do fósforo em lavouras cafeeiras.................. 38
Linha de Pesquisa 15 - Plataforma tecnológica para comercialização online de café
(eCAFEbr). .......................................................................................................................... 39
e) Eventos nacionais e internacionais: apresentação de trabalhos, organização de cursos,
seminários; palestras; mesas redondas ................................................................................ 45
f) Atividades de formação e capacitação de recursos humanos ................................................ 46
g) Perspectivas e futuros desdobramentos ................................................................................ 46 RELATÓRIO DE RESULTADOS PARCIAIS RELATIVOS AO PERÍODO INDICADO
NO FORMULÁRIO DE ACOMPANHAMENTO E AVALIAÇÃO, EM PORTUGUÊS,
DE NO MÁXIMO 50 PÁGINAS, CONTENDO:
a) Comitê Gestor – reuniões realizadas e decisões
Comitê Gestor
Mário Lúcio Vilela de Resende, UFLA (Coordenador)
Laércio Zambolim, UFV (Vice-coordenador)
Alan Carvalho Andrade, EMBRAPA (Membro)
Edila V. Resende Von Pinho, UFLA (Membro)
Sara Maria Chalfoun, EPAMIG (Membro)
Reuniões realizadas e decisões
- Reunião com todos os coordenadores de linhas de pesquisa para a implantação do projeto e
discussão sobre a distribuição dos recursos financeiros;
- Reunião com todos os coordenadores de linha de pesquisa para distribuição de bolsas e inclusão
de novos membros no projeto;
- Reunião com todos os coordenadores de linha de pesquisa para acompanhamento do projeto e
confecção de relatório parcial;
- Reunião do Comitê Gestor com a reitoria da Universidade Federal de Lavras (UFLA) para
solicitar a contratação de técnicos para operar equipamentos de última geração a serem
adquiridos para o INCT-Café;
- Reunião do Comitê Gestor com a diretoria do Pólo de Excelência em Café (Governo de MG),
para viabilizar a expansão da sede do INCT-Café no Setor de Cafeicultura da UFLA (recursos
conseguidos junto ao Governo do Estado de Minas Gerais);
- Reunião para decisão de compra e alocação de dois veículos adquiridos para o INCT-Café.
b) Atividades de cooperação entre os grupos de participantes do INCT
O INCT-Café possui quinze linhas de pesquisa com forte cooperação interdisciplinar e
inter-institucional. Esta parceria existe no que tange ao melhoramento genético do cafeeiro,
onde interagem pesquisadores da EPAMIG, UFV, UFLA, IAC e IAPAR, nas linhas de pesquisa
relacionadas ao manejo de pragas e doenças, onde interagem pesquisadores da EPAMIG,
EMBRAPA, UFV e UFLA, nas linhas de pesquisa relacionadas à cultura de tecidos,
criopreservação de explantes e clonagem, onde interagem EMBRAPA, UFLA, IAC e a
Fundação Pró-Café, de Varginha, MG. Nos estudos de biotecnologia do cafeeiro participam
principalmente o IAC, IAPAR, EMBRAPA, UFV, UFLA e INCAPER, e assim por diante,
1 conforme resumido nos Quadros 1 e 2. Recentemente pesquisadores da área de biologia
molecular tem se unido para se adotar protocolos comuns, a exemplo de esforços coletivos para
o sequenciamento de fragmentos de DNA do genoma do cafeeiro, por exemplo. Os interesses
por sequenciamento são relativamente diversos, a exemplo dos pesquisadores da UFV /UFLA
voltados para estudos de expressão gênica sob estresse biótico, dos pesquisadores do INCAPER
e UFLA/EMBRAPA nas questões de estresse abiótico (déficit hídrico) e o IAC/IAPAR
interessados em gerar SNPs para fins de mapeamento genético e seleção genômica (Quadro 2).
Quadro 1. Interação das estruturas em linha e matricial do Instituto Nacional e Ciência e
Tecnologia do Café.
2 Quadro 2. Interação entre os pesquisadores das instituições participantes do Instituto Nacional
de Ciência e Tecnologia do Café, nas 15 linhas de pesquisa acima designadas.
c) Atividades de cooperação entre INCT’s e com outras instituições (empresas, ongs,
instituições governamentais, etc)
Desde seu início, o INCT-Café tem desenvolvido atividades em cooperação com o Pólo
de Excelência do Café, envolvendo a participação em eventos técnico-científicos e exposições
para a divulgação do trabalho de ambos. O Pólo de Excelência do Café é uma agência do
Governo de Minas Gerais/ Secretaria de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior – SECTES, e
assim como o INCT-Café, está sediado no Setor de Cafeicultura da Universidade Federal de
Lavras, UFLA. Os representantes do Setor de Cafeicultura, juntamente com o Pólo de
Excelência do Café e o INCT-Café tem feito gestões junto à reitoria da UFLA, visando a
expansão da sede do INCT-Café, tendo sido já alocados recursos para a construção de um
3 laboratório central de biotecnologia do Café, que servirá de suporte para as atividades com
enfoque biotecnológico, predominantes dentro do INCT-Café.
Em se tratando de biotecnologia, cooperação recente está também sendo firmada com o
Laboratório de Genética e Expressão da UNICAMP, buscando suporte técnico em
bioinformática, para os trabalhos de biologia molecular realizados no âmbito do INCT-Café.
Parceria com outro INCT: INCT em Interação Planta-Praga: Estudantes de pósgraduação, bolsistas do INCT-Café/Capes tem interagido com pesquisadores do INCT-Interação
Planta-praga, para o desenvolvimento de pesquisas sobre a ferrugem do cafeeiro em Viçosa,
MG (sede do INCT em Interação Planta-Praga).
Outra parceria do INCT-Café foi firmada com a empresa Agrichem do Brasil Ltda.
Pesquisas conjuntas têm sido realizadas no que se refere à Linha de Pesquisa 10 (Indução de
resistência no controle de doenças do cafeeiro). A Agrichem tem disponibilizado ao INCT-Café,
alguns equipamentos de nanotecnologia em seu laboratório (Ribeirão Preto, SP), para a
realização de pré-testes de novas formulações à base de subprodutos da lavoura cafeeira e
micronutrientes, capazes de ativar o sistema de defesa de plantas à patógenos. Estas
formulações estão sendo processadas em uma das biofábricas pré-incubadas na UFLA.
Parcerias com Universidades no exterior: alunos/bolsistas do INCT-Café têm realizado
parte de seus trabalhos de tese, principalmente nos EUA (Texas Tech University) e na Hollanda
(Wageningen University). Atividades rotineiras de pirosequenciamento de DNA e formação de
contigs serão realizadas no âmbito da North Carolina State University, Raleigh, USA.
d) Principais resultados técnico-científicos
O INCT-Café tem como missão a geração de tecnologias apropriadas, competitivas e
sustentáveis, por meio da integração de competências institucionais, capacitação de recursos
humanos, estímulo à capacidade de inovação e geração de negócios de alto valor agregado na
cadeia produtiva do café. Neste contexto, a estratégia de ação do INCT-Café foi distribuída em
15 linhas de pesquisa, incluindo desde o melhoramento genético da lavoura, passando pela
otimização de sistemas de produção, até a pós-colheita (qualidade da bebida) e pela viabilização
do comércio online do café. Convém ressaltar que a maioria das linhas de pesquisa do INCTCafé possui enfoque biotecnológico, conforme discriminado no relatório por linha de pesquisa,
a seguir:
4 Linha de Pesquisa 1 - Melhoramento genético visando resistência a fatores bióticos e
abióticos e a qualidade de frutos e bebida.
Estão envolvidas nessa Linha de pesquisa a Empresa de Pesquisa Agropecuária de
Minas Gerais (EPAMIG), a UFLA, a Universidade Federal de Viçosa (UFV) e a Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA Café).
O objetivo desta Linha de pesquisa é caracterizar indivíduos em populações segregantes
de cafeeiros de forma a selecioná-los visando à obtenção de plantas com características
agronômicas desejáveis com ênfase para resistência a fatores bióticos (doenças) e abióticos e
para qualidade de frutos e bebida.
Dentre as doenças que acomentem o cafeeiro, a ferrugem causada por Hemileia
vastatrix Berk. & Br. é considerada a mais importante e encontra-se disseminada por todas as
regiões produtoras do país. No Brasil estima-se que as perdas devidas apenas a ferrugem sejam
da ordem de 30% da produção quando na ausência de medidas de controle, principalmente
devido à predominância de plantas de café (Coffea arabica L.) susceptíveis à maioria das raças
de H. vastatrix, incluindo a raça II, predominante no país. A severidade da ferrugem e os
prejuízos ocasionados na produção do cafeeiro, de modo geral, variam de região para região e
de ano para ano, em decorrência da carga pendente dos cafeeiros e das condições climáticas
prevalecentes. Os principais danos causados pela doença são ocasionados pela queda precoce
das folhas e seca dos ramos produtivos, que por consequência não produzem no ano seguinte,
diminuindo a produtividade e a longevidade das lavouras. A busca por cultivares resistentes sido
dificultada pelo aparecimento destas novas raças fisiológicas do patógeno, que levam a
“quebra” da resistência das cultivares melhoradas.
Nos experimentos de campo realizados em Machado e São Sebastião do Paraíso, MG,
entre as progênies F4 obtidas por cruzamentos da cultivar Icatu com cultivares elites Catuaí
Amarelo IAC 62, Catuaí Vermelho IAC 99, Topázio MG 1190 e Rubi MG 1192, destacaram-se
nas primeiras colheitas H 101-71-44-5 e H 101-71-44-15. Estas progênies apresentaram
potencial produtivo acima da média na região Sul de Minas Gerais.
Em outro experimento realizado nas regiões cafeeiras do Alto Paranaíba e Sul de Minas
Gerais, com genótipos de cafeeiro (C. arabica) resistentes à ferrugem (Hemileia vastatrix)
derivados de Catuaí com Icatu e Híbrido de Timor, observou-se grande variabilidade entre as
progênies estudadas, evidenciando a importância do estudo para o melhoramento genético do
cafeeiro. No entanto, as progênies H 516-2-1-1-18 MS cv. 02, H 516-2-1-1-18 MS cv. 03, H
516-2-1-1-18 MS cv. 05, H 419-3-4-5-2 MS cv. 02 e H 419-3-4-5-2 MS cv. 03 se destacaram
em relação às demais, devendo ser utilizadas como progenitoras e/ou lançadas como uma nova
cultivar em ações futuras. Contudo, o estudo orienta o planejamento e estratégias de
5 melhoramento, na recomendação de futuras cultivares, além de ser importante na questão da
determinação da estabilidade fenotípica dos genótipos, para as diferentes regiões.
Através dos dados obtidos no presente projeto de pesquisa, foi possível determinar o
potencial de cultivares do grupo Bourbon que melhor se adaptam às diferentes regiões
produtoras do Estado de Minas Gerais, em termos de produtividade e principalmente qualidade.
Esse destaque de algumas cultivares possibilita a produção sustentável de cafés de excelente
qualidade de bebida, evidenciando a capacidade competitiva de cultivares há muito tempo
taxadas como menos produtivas.
Para a região do Alto Paranaíba, MG, as cultivares que se destacaram em todos os
atributos avaliados e que devem ser indicadas para a produção de cafés especiais são as
cultivares de Bourbon Amarelo oriundas das seguintes fazendas: Fazenda Experimental da
EPAMIG de Machado, Toriba, Castro, Nogueira, Paixão, Samambaia e do Instituto
Agronômico de Campinas (IAC); além do Bourbon Amarelo LCJ 10, também oriundo do IAC.
Para a região do Sul de Minas, as cultivares indicadas para a obtenção de elevadas
produtividades que mantém as características de cafés especiais são: Bourbon Amarelo oriundas
das fazendas: Fazenda Experimental da EPAMIG de Machado, Boa Vista, Castro, Fundação
Procafé e do IAC; Bourbon Vermelho oriunda da Fazenda São João Batista.
Visando gerar produtos tecnológicos baseados nos diferentes ensaios, ressalta-se um
expressivo desenvolvimento inicial da progênie derivada da cultivar Topázio denominada de
Travessia (Figura 1). Essa nova cultivar apresentou desempenho semelhante ou até melhor que
as cultivares tradicionais, evidenciando a possibilidade de utilização da mesma em cultivo
comercial. Além da cultivar mencionada, duas progênies encontram-se em fase de registro como
cultivar, são elas: H 32-3-15-20, oriunda do cruzamento entre Icatu e Catimor, e a progênie H
1189-12-52-2, oriunda do cruzamento entre Catuaí e Mundo Novo. Essas progênies encontramse no campo na Fazenda Experimental da Epamig em Três Pontas, MG, com lançamento
programado para 2011.
O trabalho tem sido realizado com muito entusiasmo e dedicação o que tem refletido na
qualidade dos resultados até aqui alcançados. Os dados coletados na presente Linha de pesquisa
são relevantes para a cafeicultura, principalmente em Minas Gerais, principal estado produtor.
Acreditamos que com um maior período de avaliação a qualidade dos resultados será ainda
melhor.
Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que existe grande variabilidade entre
as progênies estudadas tanto nos ensaios em produção quanto nos ensaios recém-implantados,
evidenciando a possibilidade de seleção de progênies com características agronômicas
desejáveis, resistentes à ferrugem e adaptadas às diversas regiões cafeeiras.
6 Figura 1. Vista geral do talhão da cultivar Travessia.
A seleção de cultivares adaptadas aos diferentes ambientes permite aumentar a
produtividade de forma a garantir maior sustentabilidade à atividade cafeeira e
consequentemente do agronegócio café. Portanto, espera-se no final desse projeto a
possibilidade de indicação de cultivares resistentes e/ou tolerantes às pragas e doenças com
ampla adaptabilidade regional, desempenhando um papel importante na melhoria da qualidade,
no aumento da produtividade, diminuição de custos de produção e garantia de maior
sustentabilidade do sistema de produção.
Linha de Pesquisa 2 – Caracterização de genes induzidos durante a interação entre o
cafeeiro e Hemileia vastatrix.
Estão envolvidas nessa Linha de pesquisa a UFLA, UFV e a EMBRAPA.
A análise da expressão de genes envolvidos na interação planta-patógeno favorece o
entendimento das moléculas e rotas metabólicas associadas à resposta de suscetibilidade ou
defesa da planta ao patógeno, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de cultivares com
resistência duradoura. Assim, este Linha de pesquisa propõe a identificação, caracterização e
quantificação da expressão de genes induzidos na interação Hemileia vastatrix e cafeeiro. A
estratégia consistirá em: i) identificação e quantificação de genes diferencialmente expressos
por H. vastatrix ao longo do processo de infecção em hospedeiros susceptível e resistente; ii)
7 identificação de genes envolvidos na resistência do cafeeiro à ferrugem por meio de
metodologias de genômica e transcriptômica.
Após definição de dois genótipos de cafeeiro cultivar Oeiras, um resistente e outro
susceptível à raça II de H. vastatrix, e ambos susceptíveis à raça XXXIII, foram definidas duas
interações para a reação compatível (Oeiras ‘resistente’ versus raça XXXIII e Oeiras
‘susceptível’ versus raça II), e uma para a reação incompatível (Oeiras ‘resistente’ versus raça
II). Destas, foram selecionadas plantas com fenótipos de resistência/susceptibilidade mais
evidentes. Nas figuras 2, 3 e 4 são apresentadas diferenças histológicas (penetração e
colonização) de reações compatíveis e incompatíveis dos genótipos selecionados.
Figura 2. Análise histológica do processo de infecção de H. vastatrix em folhas de cafeeiro
‘Oeiras’, às 12, 24, 36 e 48 horas após inoculação. As estruturas do fungo são
apontadas pelas setas. A- Apressório. B- Hifa de penetração. C- Hifa de penetração e
haustório. D- Célula âncora.
8 Figura 3. Análise histológica da colonização intercelular de H. vastatrix em folhas de cafeeiro
‘Oeiras’ na reação incompatível (A e B) e compatível (C e D), aos 14 dias após
inoculação. As setas em A e B mostram a ausência de colonização intercelular, com
as estruturas do fungo (hifa de penetração, célula âncora e hifas) restritas ao ponto de
infecção. Em C e D são apontadas as hifas nos espaços intercelulares, crescendo em
direção ao parênquima paliçádico.
Figura 4. Análise histológica do processo de infecção de H. vastatrix em folhas de cafeeiro
‘Oeiras’ na reação compatível, aos 21 dias após inoculação, ilustrando a presença de
haustórios (apontados pelas setas).
Após uma extensiva busca na literatura e reuniões em relação às técnicas de
sequenciamento de nova geração, optou-se pelo uso do pirosequenciamento com a plataforma
454/Roche, como a técnica mais adequada para esse trabalho. No momento, estão sendo
definidos os protocolos de extração de RNA, síntese e normalização de biblioteca de cDNA e
estabilização do RNA para o envio das bibliotecas para a Roche.
9 Outra estratégia a ser utilizada na interação compatível para a construção de bibliotecas
de cDNA será a análise quantitativa de genes-alvo expressos pelo haustório a partir de folhas de
café inoculadas com ferrugem. Após o sequenciamento dos clones, serão selecionados os genes
para o estudo quantitativo da expressão, por meio de PCR em Tempo Real.
Para identificação de genes envolvidos na resistência do cafeeiro à ferrugem por meio
de metodologias de genômica e transcriptômica foram construídas bibliotecas subtrativas a
partir do mRNA extraído de folhas do cafeeiro Híbrido de Timor CIFC 832/2 (resistente a todas
as raças de Hemileia vastatrix identificadas até o momento) e da cultivar Catuaí Vermelho
UFV-2144 (susceptível a maioria das raças encontradas no Brasil) inoculadas com H. vastatrix
(raça II, isolado monopostular). Foram obtidas oito bibliotecas, constituídas de 684 clones. Parte
dos clones positivos (com inserto) foram sequenciados e comparados, por meio do programa
BLAST, com a base de dados NR do GenBank.
Das bibliotecas obtidas, foram identificados como produtos gênicos a catalase
(bibliotecas HT 12F, HT 24F e HT 24R), quitinase (bibliotecas HT 12F e HT 24F),
metalotioneína (biblioteca HT 12F), “germin-like” (biblioteca HT 12R), miraculina (biblioteca
HT 12R), entre outros.
Utilizando diferentes estratégias de mineração e as duas plataformas de bioinformática
do Projeto Brasileiro do Genoma Café foram identificadas 14.436 sequências potencialmente
envolvidas na resistência do cafeeiro a doenças. A partir dessas sequências, primers foram
desenhados e testados em genótipos resistentes e susceptíveis à H. vastatrix. Destes, 37 primers
amplificaram bandas bem definidas, sendo que 36 foram monomórficos tanto em gel de agarose
quanto em poliacrilamida. Estes estão sendo sequenciados, e em seguida, será realizada a
verificação para diferenças em nível de nucleotídeos entre os indivíduos resistentes e
susceptíveis a ferrugem, visando a identificação de marcadores do tipo SNPs.
Dos 37 primers que amplificaram bandas bem definidas apenas um (CARF 005)
resultou em fragmentos polimórficos detectáveis diretamente em gel de agarose, sendo possível
a diferenciação entre indivíduos resistentes e susceptíveis a ferrugem. O fragmento de 400 pb
gerado pela amplificação com o primer CARF 005 corresponde a uma porção do gene de
resistência com anotação “gi|24459841| emb|CAC82597.1| disease resistance-like protein” de C.
arabica (Alvarenga, 2007). O primer CARF 005 está sendo utilizado para realizar o screening
de uma biblioteca BAC de C. arabica Híbrido de Timor CIFC 832/2, com 56.832 clones, obtida
pelo Laboratório de Biotecnologia Vegetal do Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR).
Os 56.832 clones foram agrupados em 592 pools, onde cada pool é constituído de 96
clones. Até o momento o processo de screening permitiu reduzir o número de pools para 24,
onde cada pool contém 16 clones. Após a identificação do clone, será realizada a extração do
10 DNA plasmidial, que posteriormente será sequenciado. A sequência obtida será analisada e
caracterizada por programas de bioinformática.
Novas análises de bioinformática das ESTs mineradas do Projeto Brasileiro do Genoma
Café serão realizadas com o objetivo de identificar genes envolvidos com a resistência do
cafeeiro a H. vastatrix. Nessas análises serão investigados os produtos dos genes, seus
respectivos domínios conservados, os processos biológicos nos quais estão envolvidos, as
funções moleculares que desempenham e a sua provável localização celular. Análises de
bioiformática também serão realizadas nessas ESTs visando obter o perfil qualitativo de
expressão gênica in silico.
Os demais clones das bibliotecas subtrativas serão sequenciados e analisados. A
avaliação de redundância será realizada com base na comparação das bibliotecas Forward e
Reverse. As mesmas análises de bioinformática usadas nas ESTs do Projeto Brasileiro do
Genoma Café serão utilizadas nos clones diferencialmente expressos identificados nas
bibliotecas subtrativas.
Alguns genes potenciais identificados no banco de dados do Projeto Brasileiro do
Genoma Café, nas bibliotecas subtrativas e no pirosequenciamento serão validados por PCR em
tempo real. Para isso, cafeeiros submetidos às mesmas condições de cultivo, porém, que
apresentem resistência ou suscetibilidade a H. vastatrix, serão clonados por meio de estaquia e
conduzidos em casa de vegetação. Serão utilizados genótipos do programa de melhoramento da
UFV/EPAMIG. Os cafeeiros serão inoculados com diferentes raças de H. vastatrix, a fim de se
obter interação compatível e incompatível, e o RNA coletado em diferentes tempos após a
inoculação.
Todos os produtos de amplificação dos 36 primers monomórficos em eletroforese serão
sequenciados e os SNPs identificados por análise de bioinformática. Os SNPs serão validados
em outros genótipos do programa de melhoramento da UFV/EPAMIG.
Linha de Pesquisa 3 – Mapeamento físico e genético de marcas e localização de QTLs que
possam ser utilizados em atividades de seleção assistida e na clonagem posicional de genes.
Esta linha de pesquisa integra instituições relevantes de pesquisa com café, como o
IAC, IAPAR, EMBRAPA e UFV, com produção de resultados de grande aplicação tecnológica,
seja na forma de marcadores ligados a genes de qualidade de bebida ou no desenvolvimento de
cafés de bebida superior e, consequentemente, a geração de negócios de maior valor agregado, o
que representaria importante contribuição ao agronegócio do café.
Esta Linha de pesquisa tem por objetivo realizar o mapeamento físico e genético de
híbridos arabustas e de uma população de C. arabica procedentes da Etiópia, bem como o
mapeamento físico de C. arabica, com interesse em localizar marcas para características de
11 qualidade de bebida e localização de QTLs que possam ser utilizados em atividades de seleção
assistida e na clonagem posicional de genes de interesse dos programas de melhoramento do
cafeeiro.
A pesquisa está sendo desenvolvida em consonância entre IAPAR e IAC. Cada
instituição está focada numa população de mapeamento diferente, de onde são obtidos os dados
agromorfológicos que as caracterizam. As estratégias de mapeamento genético, bem como os
marcadores genéticos adotados para mapeamento são comuns e desenvolvidos por ambos os
grupos. O IAPAR desenvolve atividades de construção de bibliotecas de BAC para mapeamento
físico e de caracterização bioquímica das plantas e o IAC de caracterização citogenética dos
BACs e da população de arabustas.
Resultados relevantes (Linha de pesquisa 3)
As análises do perfil nutriômico de genótipos selvagens de C. arabica (coleção Etiópia)
realizada em folhas e frutos revelou diferença estatisticamente significativa para as médias das
concentrações de potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S) e boro (B) nas folhas.
Para os nutrientes nos frutos, houve diferença estatisticamente significativa para K, Ca, Mg, S,
Cu e Mn. Os estudos do nutrioma em plantas são geralmente conduzidos utilizando-se as folhas.
Porém, dentre os nutrientes nos frutos, observou-se uma correlação positiva de K e Mg com o
vigor e negativa de B, mostrando a importância da caracterização do nutrioma de frutos de café
em conjunto com a de folhas. Analisados em conjunto, os resultados demonstram que há um
grande potencial de utilização da análise do perfil de acumulação de nutrientes para
identificação de genótipos de café possivelmente mais eficientes no uso de nutrientes. Esses
grupos de genótipos de perfil nutriômico contrastante poderão servir como base para
identificação de genes envolvidos em diversos processos que governam a utilização de um
nutriente (absorção, translocação, assimilação, compartimentalização etc.) assim como apontar
quais seriam os nutrientes-alvos para melhoria da performance de cultivares de café em solos de
baixa fertilidade.
Em relação às atividades de genotipagem para fins de mapeamento genético, estamos
completando a seleção de mais 185 marcadores microssatélites através de uma estratégia de
pooling dos genótipos estudados, o que vem acelerando o processo de identificação dos
polimorfismos. A partir das marcas polimórficas será possivel dar início a estudos relacionados
à caracterização da diversidade genética e posteriormente estudos de mapeamento associativo
na coleção de C. arabica. Além dos marcadores microssatélites, foram desenvolvidas atividades
de obtenção de marcadores AFLP para fins de mapeamento da população F2 de arabusta. Vinte
e cinco combinações EcoRI+3 e MseI+3 produziram um total de 174 marcas em 90 indivíduos
F2 e seus genitores.
12 As atividades de mapeamento físico de seqüências gênicas relacionadas à qualidade de
bebida do café através de FISH de alta resolução encontram praticamente no início. Foram
realizadas diversas viagens para coleta de ramos florais em condições ideais de
desenvolvimento para preparações cromossômicas visando mapeamento com a técnica FISH de
alta resolução. Foram feitas cerca de 500 preparações citológicas que serão utilizadas
posteriormente na aplicação da técnica FISH. O prosseguimento das análises está na
dependência do recebimento, pelo IAC, de um microscópio de fluorescência com acessórios
apropriados para análise dos sinais de localização/mapeamento de seqüências com FISH (em
processo de importação no CNPq).
A caracterização fenotípica das populações F2 e RC1 de arabusta utilizadas para
mapeamento genético em relação a características agronômicas de interesse visando à
localização de QTLs voltados para a qualidade de bebida (ácidos clorogênicos, cafeínas, folato,
fitatos, açúcares, aromas, qualidade de xícara, etc) vem sendo realizada na Estação
Experimental de Mococa, SP, que consta com 1100 covas de plantas segregantes. Estas plantas
vêm sendo conduzidas com tratos culturais para sua manutenção, como pulverizações, capinas e
adubação. Uma avaliação fenotípica das plantas foi feita em março de 2010. Já a colheita do ano
agrícola 2009/2010 foi iniciada em maio deste ano, devendo prorrogar-se até o mês de agosto.
Uma grande variabilidade genética vem sendo observada para praticamente todos os descritores
agromorfológicos adotados para a caracterização das plantas, a exemplo dos dados de altura das
plantas, produção, vigor e maturação.
Os principais produtos a serem gerados são os mapas genéticos e físicos de café com
alta saturação para regiões relacionadas com características de qualidade de bebida e a
localização física de genes relacionados com qualidade de bebida nos cromossomos do genoma
de café. Esses resultados terão interesse imediato para obtenção de novas variedades produtoras
de cafés que poderão ser protegidas por lei e de boa qualidade de bebida com agregação de
valor às mesmas, bem como ao produto gerado.
Linha de Pesquisa 4 – Caracterização da variabilidade fenotípica e molecular de
populações para fins de mapeamento e localização de QTLs para tolerância à seca e
qualidade de bebida.
Nesta linha de pesquisa estão envolvidos EMBRAPA, IAC e o Instituto Capixaba de
Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural (INCAPER).
Os danos potenciais dos estresses abióticos tais como seca, salinidade e temperaturas
extremas, na produção agrícola mundial é alarmante, tendo em vista as constantes alterações
climáticas observadas nas últimas décadas, ao redor do globo. Desta forma, a ampliação do
conhecimento científico acerca dos fatores genéticos envolvidos na tolerância do cafeeiro a
13 esses estresses, com vistas a acelerar o melhoramento genético destas características é
prioritário. Os avanços recentes na genômica do cafeeiro tornam possível a realização desses
estudos e abrem novas perspectivas de métodos inovadores aplicados aos programas de
melhoramento.
O grupo de pesquisa envolvido é interdisciplinar, constando de melhoristas genéticos,
biologistas moleculares e fisiologistas vegetais e já vem atuando a alguns anos, na temática da
tolerância à seca em cafeeiro, contando inclusive com parcerias internacionais. Com o apoio e a
integração do INCT-Café , espera-se a consolidação deste grupo de pesquisa na temática de
tolerância à seca, além de propiciar as bases para o estabelecimento de um programa de
melhoramento genômico em cafeeiro, direcionado para outras características de interesse
agronômico. Diante do exposto e com vistas ao desenvolvimento sustentável da cafeicultura, os
trabalhos de pesquisa que visam estudar a variabilidade natural e os mecanismos biológicos
associados à tolerância à seca, são essenciais. Neste sentido, a presente linha de pesquisa tem
como objetivo caracterizar a variabilidade fenotípica e molecular de populações já disponíveis e
outras a serem geradas no INCAPER, para fins de mapeamento e localização de QTLs para
tolerância à seca e qualidade de bebida.
A equipe integrante já vem desenvolvendo pesquisas neste tema, inclusive com a
participação em projetos de cooperação internacional. Vale ressaltar o Projeto de Cooperação
Técnica iniciado em 2006, com a parceria do CIRAD (Coopération Internationale en Recherche
Agronomique pour le Développement - França) aprovado pela Agência Brasileira de
Cooperação, intitulado “Estudo dos Mecanismos de Tolerância à Seca no Cafeeiro”
(ABC/DCTEC/DE-I/DEMA/DIPI/053/ETEC-Bras-Fran). Além disto, a equipe executora atua
no projeto intitulado “Plasticidade Fenotípica das Plantas Perenes ao Estresse Hídrico em
Campo”, com financiamento francês (ATP Cirad/Ambassade de France au Brésil-DCSURBRE-4C5-008). Finalmente, a equipe ainda participa ativamente do “International Coffee
Genome Sequencing Consortium” (Brasil, França, Itália, USA, Canadá, Índia e Austrália),
atuando inclusive, na Coordenação do Consórcio Internacional.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 4)
A geração das populações segregantes e as caracterizações fisiológicas ainda estão em
andamento, tendo em vista que o café é uma planta perene e demanda tempo para o
estabelecimento das plantas em campo. Vários genes candidatos para a tolerância à seca em
cafeeiro já foram identificados e alguns mecanismos fisiológicos elucidados. Estudos de
polimorfismos desses genes candidatos em genótipos contrastantes para a tolerância à seca já
foram concluídos e análises da variabilidade natural desses genes encontram-se em andamento.
Mais importante, espera-se a conclusão do sequenciamento do genoma completo do cafeeiro até
14 meados de 2011, provendo a comunidade científica atuante no tema, seqüências de referência
para a realização de estudos avançados de melhoramento genômico.
Linha de Pesquisa 5 – Avaliação genética da qualidade fisiológica de sementes de café.
Nesta Linha de Pesquisa estão envolvidos a UFLA, EMBRAPA, INCAPER e IAC.
Em sementes de cafeeiro tem sido observado baixo potencial de armazenamento,
provavelmente em função da sensibilidade das sementes à dessecação. Em função deste baixo
potencial, objetivou-se nesta Linha ampliar o conhecimento sobre a expressão de genes durante
o florescimento e o desenvolvimento do fruto e da semente do cafeeiro, bem como avaliar as
mudanças ocorridas durante o processo de indução da tolerância à dessecação, secagem e
armazenamento, visando correlacioná-las com a qualidade da semente das duas principais
espécies de cafeeiro, C. arabica e C. canephora.
Sementes de frutos colhidos no estádio cereja foram submetidas a duas taxas de
secagem: rápida, em recipiente hermético contendo sílica gel, e lenta, em recipiente hermético
contendo soluções salinas até atingirem 5, 10, 15, 20, 25, 30 e 40% de teores de água e 50%
como controle não submetidas à secagem. Amostras de sementes, submetidas à diferentes taxas
de secagem, e em diferentes teores de água, foram armazenadas em câmara fria (10ºC) e freezer
(-20ºC). A qualidade fisiológica das sementes foi avaliada através da germinação e índice de
velocidade de germinação (IVG). Embriões de sementes foram imersas em solução fixativa para
avaliação ultra-estrutural em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Para os estudos
moleculares vinte genes associados com tolerância/sensibilidade à dessecação de sementes e
plantas, descrito em banco de dados foram utilizados para desenhar primers (Tabela 1). Estes
primers serão utilizados posteriormente em estudo da expressão gênica durante a secagem e
armazenamento das sementes de C. arabica e C. canephora.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 5)
A viabilidade de sementes de C. arabica e C. canephora é afetada negativamente por
secagem rápida ou lenta, sendo a lenta a menos prejudicial. Pelas imagens de MEV foram
observadas diferenças nas sementes com diferentes teores de água, como presença de espaços
intercelulares e diminuição da turgidez celular naquelas com baixos teores de água, e presença
de glândulas de óleo em sementes com altos teores de água. Após três e seis meses de
armazenamento foram observados valores de IVG e germinação superiores em sementes
submetidas à secagem rápida e lenta com teores de água entre 15% a 25% e armazenadas em
câmara fria para ambas as espécies estudadas. Com relação aos estudos moleculares o trabalho
encontra-se em andamento, sendo que os primers desenhados (Tabela 1) serão utilizados,
posteriormente, para o estudo da expressão gênica em sementes de C. arabica e C. canephora.
15 Tabela 1. Genes e primers forward e reverse utilizados para a confecção de primers.
17 Gene
ABI3
Ald. Dehyd.
BADH - betaine aldehyde dehydrogenase
CAT1 – catalase 1
CSD2 ELIP - thylakoid membrane associated early light induced protein
(Mn)SOD – F
PER1 – Peroxiredoxin
RD28 – Water channel
SC514 – Lipoxygenase
PM25 - Seed maturation protein
SPS1 - Sucrose phosphate syntase
Transketolase
ABI5
sHSP – Small heat shock protein
PKABA
Lec-1
EM6
ABI3 – 2
Prx – Peroxiredoxin
Forward
NYCTGCARAARGTGTTGAAGC
RTTYTGTTYGCTGCTGTTGG
TGGYTGYTTYTGGACAAATGG
YTGGCCTGARGAYATYTTGC
GGTCCWACAACWGTGAATGTTC
GGAAGRYTRGCYATGATTGG
GCAGAGCGCCATCAAGTTC
RASAAGMGAGGCGTGAAG
GTGGCATGATCTTCRTCCTTG
TTGAAYTAAGYYTGCCACATCC
GWVACAARCCGGTGGATC
GGAGCTTGGWCGKGATTCTG
ATYGGKCTTGGAGARGATGG
GAGSAITTYYTIGTIARRGCIGG
GAYTGGARRGARACICMIGARGC
GGNAGATTYAGYGARGAYGAGG
GCACCNRTDGAYACTMAGCC
CCNGGYGGNACBSGHGG
AAGAARMGVATGGCKARRC
CCHGGNGAYTTCACNCC
* Programa utilizado: GeneFisher (http://bibiserv.techfak.uni-bielefeld.de/genefisher2/submission.html).
Reverse
CTATGAAATCMCCYTCTTGGAGTC
ACATTCACAATRCCACARTCAC
MCCYTCACTCTTWGCHGTTG
GRTCAWACCTYGAAGGGAAG
TTGCCTCWGCYACTCCATC
RCATAGCAAWTCTYCCRTTCC
CCRAGCCACACCCATCC
CCTGMGGGAACATCTTCTTG
TGGTCCMACCCAGAADATCC
CCATCAACAGCATAWGGRTAGTC
RCCACYCCYTCVGCATC
AGTGCACCATCAACAAATTCAG
GYTTGTTGCCWGWAGAGTTG
GCIGCIGAYTCICKRTTYTTKATC
TRACMGWIARMACICCRTTYTCC
CCRCAWGACCAMACRTCDGC
AAMCCWATCCTYACCCACTC
CCDCCYTTNYKYCCCATYTS
YCTGCTYTTRTTRTTDGGCC
ACYTCVTCCATGTTHCKYCC
Produto
277
500
217
320
214
229
210
452
503
499
245
309
259
-
Linha de Pesquisa 6 – Análises fonológicas, bioquímicas, metabolômicas e proteômicas
relacionados à qualidade da bebida do café.
Estão envolvidos nessa Linha de pesquisa a UFLA, EMBRAPA, EPAMIG e IAC, além
de entidades do setor privado como a COCARIVE (Cooperativa Regional dos Cafeicultores do
Vale do Rio Verde LTDA.) e APROCAM (Associação dos Produtores de Café da Mantiqueira).
A biotecnologia aplicada à qualidade da bebida do café é uma proposta original e
inovadora. Em linhas gerais, a biotecnologia com ênfase no Metaboloma e Proteoma do café
objetiva descobrir o maior número possível de metabólitos e proteínas em um extrato, utilizando
diversas análises químicas de alta precisão para a obtenção de uma avaliação imparcial do
metabolismo e do perfil protéico de um sistema biológico, permitindo elucidar fenômenos
biológicos ainda não compreendidos bem como a encontrar novos bioindicadores para descrever
e controlar processos, além de novos descritores relacionados aos precursores do sabor e aroma
do café. Essas informações também poderão ser usadas na construção de uma base científica e
tecnológica para ser aplicada em programas de melhoramento tendo em vista a obtenção de
novos materiais com sabores diferenciados.
Assim, o objetivo desta linha de pesquisa é desenvolver uma base científica e
tecnológica fundamentada dos fenômenos fenológicos, bioquímicos, metabolômicos e
proteômicos relacionados à qualidade da bebida do café, considerando as interações do
genótipo, ambiente e processamento.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 6)
Durantes a primeira etapa do projeto foram realizadas a caracterização e mapeamento
do clima, do ambiente físico (solo, relevo, declividade, altitude, exoposição de vertentes) e o
uso/ocupação das terras na microrregião da Serra da Mantiqueira (MG e SP); aplicação de
questionários para o levantamento dos dados sócio-econômicos e dos sistemas de produção;
determinação da qualidade sensorial dos cafés da microrregião safra 2009; estratificação da
região em ambientes homogêneos para a definição do plano de amostras da safra 2010; e
definição do plano amostral e coleta das amostras na safra 2010.
As análises, metabolomicas, proteomicas, fisiológicas e bioquímicas estão previstas pra
realização partir de agosto de 2010.
Na segunda etapa, pretende-se criar mapas de florescimento e qualidade da serra da
Mantiqueira de Minas; identificar bioindicadores da qualidade e moléculas relacionadas aos
precursores de novos sabores e aroma; buscar ferramentas para a criação de políticas públicas
que darão suporte a projetos de produção de cafés com identificação geográfica e denominação
de origem.
18 Linha de Pesquisa 7 – Criopreservação a partir de diferentes explantes de cultivares de
Coffea ssp.
Nesta linha de pesquisa estão envolvidas a UFLA e a EMBRAPA Café.
Pesquisas na área de criobiologia estão sendo conduzidas com objetivo de compreender
os mecanismos biológicos envolvidos em todas as etapas da conservação de explantes de Coffea
obtidos in vitro. Do ponto de vista prático, maiores informações sobre os níveis mínimos
admissíveis de viabilidade são necessárias e precisam ser definidas para facilitar a aplicação
desta técnica, e nas projeções futuras para a implementação do criobanco de cultivares da
espécie.
No contexto tecnológico, a criopreservação é uma ferramenta promissora e atual para a
preservação da diversidade genética do cafeeiro agregando valor as variedades nacionais e
possibilitando o intercâmbio de germoplasma para cruzamentos genéticos.
Diante deste contexto e da diversidade de respostas em Coffea para o sucesso da
criopreservação, ou mesmo entre diferentes tecidos da mesma espécie, torna relevante o
desenvolvimento de pesquisas para o estabelecimento de protocolos de criopreservação,
direcionadas a conservação in vitro, limitada sobremaneira pela dificuldade de desenvolvimento
de um protocolo de caráter universal.
Tradicionalmente, as espécies de Coffea vêm sendo conservadas ex situ, como plantas
vivas mantidas em coleções de germoplasma a campo. A manutenção de germoplasma vegetal
em coleções no campo apresenta uma série de problemas tais como erosão genética das espécies
e variedades devido a pouca adaptação às condições ambientais de alguns locais, pragas e
doenças, além de envolverem um grande custo financeiro e de mão de obra. Assim, o
desenvolvimento de técnicas alternativas de conservação a longo prazo de recursos genéticos é
proposta desta linha de pesquisa levando em consideração a relevância na preservação de
cultivares de Coffea com qualidade de bebida.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 7)
Foram obtidas sementes de diferentes cultivares (Mundo Novo IAC 379/19, Rubi MG
1192, Topázio, Acaiá IAC 474-19, Catuaí Vermelho IAC 144, Catuaí Vermelho IAC 99, Catuaí
Amarelo IAC 62 e Acauã) no Setor de Sementes do Departamento de Agricultura da UFLA.
Foi estabelecido o protocolo mais viável para assepsia e germinação in vitro das
sementes. Para estabelecimento do material in vitro, sementes de todas as cultivares foram
cultivadas in vitro para posterior utilização no estabelecimento dos demais explantes.
Por meio da utilização de folhas cotiledonares de plantas estabelecidas in vitro foram
obtidos embriões somáticos diretos, utilizando diferentes reguladores de crescimento. Os
embriões somáticos obtidos através de embriogênese direta foram transferidos para meio de
19 germinação (Figura 5 e 6) com objetivo de analisar a taxa de formação de plântulas normais,
antes da aplicação das técnicas de criopreservação do material in vitro.
a Figura 5. Porcentagem de germinação dos embriões somáticos formados.
Figura 6. Formação dos embriões a partir de embriogênese direta (à esquerda) e germinação
destes (à direita).
Linha de Pesquisa 8 – Produção de mudas de café por embriogênese somática, visando a
multiplicação comercial de plantas matrizes de café arábica.
Estão envolvidos nesta Linha de Pesquisa a UFLA, a EMBRAPA e a Fundação ProCafé, de Varginha, MG.
O objetivo proposto nesta Linha foi desenvolver tecnologia para a produção em larga
escala de mudas de café por embriogênese somática, visando à multiplicação comercial de
plantas matrizes de café arábica.
A embriogênese somática permite também a multiplicação em larga escala de híbridos e
de genótipos superiores de café que ainda estão segregando para características de interesse.
20 Esta técnica, associada ao melhoramento genético, possibilita reduzir o tempo para lançamento
de novas cultivares de café, de aproximadamente 30 anos, para cerca de 10 anos.
Na primeira etapa do projeto foi possível a otimização dos protocolos de indução e
multiplicação de calos embriogênicos e regeneração de embriões globulares visando a produção
de mudas clonais em escala comercial (Figura 7). Vários ensaios estão em andamento para
otimizar o desenvolvimento e a maturação de embriões em biorreatores de imersão temporária e
a aclimatização de embriões pré-germinados. Os principais resultados desses ensaios são
apresentados abaixo.
Figura 7. Calos e plântulas de café obtidos por embriogênese somática. Varginha, MG, 2009.
Ensaio 1. Efeito do sistema de cultivo e do meio de cultura sobre o crescimento de calos
embriogênicos de cafeeiro.
A multiplicação de calos embriogênicos é uma etapa importante para a produção em
larga escala de mudas clonais de café por embriogênese somática, pois geralmente é necessário
aumentar a quantidade de calo disponível antes de se iniciar o processo de regeneração de
embriões. O crescimento dos calos pode ser realizado mediante dois sistemas de cultivo: meio
líquido ou meio gelificado.
Neste trabalho comparou-se a produção de calos embriogênicos em meio líquido com a
de meio gelificado usando-se dois meios de cultura recomendados para café arábica: CP (Van
Boxtel & Berthouly, 1996) e SM (Teixeira et al. 2004).
Calos embriogênicos foram obtidos a partir de explantes foliares de progênies de café
da população Siriema. Utilizaram-se 200 mg de calo por placa de Petri, com 9 cm de diâmetro e
35 mL de meio de cultura e 200 mg de calo/ erlenmeyer de 125 mL contendo 20 mL de meio.
As culturas foram mantidas no escuro e subcultivadas a cada 15 dias e a massa fresca de calos
foi determinada aos 51 dias após o início dos tratamentos. O meio líquido foi mantido sob
21 agitação de 110 rpm. O ensaio foi instalado em delineamento inteiramente casualizado com 10
repetições por tratamento.
Verificou-se que o crescimento em massa fresca de calos foi estatisticamente o mesmo
para os meios T3 e SM, tanto no sistema líquido, quanto no gelificado. Todavia, a massa fresca
de calos produzida no meio líquido foi significativamente maior que no meio gelificado, com
um aumento de massa de calo de 6,7 vezes no meio líquido e, de cerca de 3,0, no meio
gelificado.
Ensaio 2. Efeito do período de subcultivo sobre a indução de calos embriogênicos em explantes
foliares de cafeeiro.
A primeira etapa do processo de embriogênese somática é a indução de calos
embriogênicos. Em geral, a indução de calos embriogênicos é feita a partir de explantes foliares
por um período de quatro a seis meses, utilizando-se dois meios de cultura: um primeiro meio,
denominado de “meio de condicionamento”, em geral, por 20 a 30 dias, e um segundo, o “meio
de indução de calos embriogênicos friáveis”, por quatro a cinco meses. Nesse segundo meio a
concentração de 2,4-D pode aumentar (van Boxtel & Berthouly, 1996), diminuir (Teixeira et al.
2004) ou permanecer constante (Rezende, 2008).
Neste ensaio avaliou-se o efeito do subcultivo sobre a indução de calos embriogênicos
friáveis a partir de explantes foliares de plantas matrizes de café arábica com resistência à
ferrugem e ao bicho-mineiro.
A indução de calos embriogênicos foi realizada em placas de Petri, contendo nove
explantes foliares com cerca de 1 cm2 , usando-se um único meio com 20uM de 2,4-D e 20 uM
de 2-iP para a produção de calos (Rezende et al. 2008). Foram avaliados três tratamentos: 1)
Sem subcultivo, ou seja, os explantes foliares foram plaqueados e mantidos sem subcultivo por
seis meses; 2) subcultivo 30 dias após o plaqueamento dos explantes e, 3) subcultivo dos
explantes a cada 30 dias. Aos 180 dias após o início dos tratamentos foi avaliada a percentagem
de explantes com calos embriogênicos e o peso dos calos, usando-se plantas da população
Siriema para a coleta dos explantes. Utilizou-se delineamento experimental inteiramente
casualizado, com parcelas constituídas por uma placa de Petri e 40 repetições.
Não houve diferença significativa para a percentagem de explantes com calo
embriogênico, a qual variou de 47,0 a 66,6%, e nem para peso de calo por explante, variando de
35,7 a 46,5%. Esses resultados indicam que nos primeiros seis meses não há necessidade de
fazer subcultivo para a indução de calos embriogênicos a partir de explantes foliares de cafeeiro
arábica.
22 Ensaio 3. Reguladores de crescimento no desenvolvimento de embriões somáticos de Coffea
arabica.
Na cultura de tecidos, a adição de reguladores de crescimento ao meio nutritivo é de
suma importância. Objetivando avaliar o efeito de IBA e de BAP na fase final de
desenvolvimento de embriões somáticos de Coffea arabica, foi conduzido um experimento no
Laboratório de Cultura de Tecidos da Fundação Procafé, em Varginha, MG. Os tratamentos
constituíram-se de variações no meio de crescimento (PRM) de Teixeira et al. (2004) descritos a
seguir: meio PRM (tratamento 1), meio PRM sem BAP (tratamento 2), meio PRM acrescido de
1,47µM de IBA (tratamento 3) e meio PRM sem BAP acrescido de 1,47µM de IBA (tratamento
4). Para as análises estatísticas, foi isolado o efeito do BAP e do IBA e os tratamentos foram
arranjados em um esquema fatorial 2 x 2 (presença e ausência de BAP, presença e ausência de
IBA). Utilizou-se delineamento experimental inteiramente casualizado, com 20 repetições. Os
frascos foram mantidos em sala de crescimento com irradiância, temperatura de 25°C ± 2°C e
fotoperíodo de 16 horas. A avaliação do experimento foi realizada três meses após a instalação,
por meio do comprimento da parte aérea, porcentagem de plântulas normais e porcentagem de
plântulas com raízes. Verificou-se que, no protocolo empregado, não há necessidade da adição
de IBA e BAP para a conversão de embriões somáticos em estádio cotiledonar para plântulas de
Coffea arabica.
Foi avaliada a percentagem de indução de calos embriogênicos em explantes foliares de
12 plantas matrizes a partir de uma coleta de explantes realizada em dezembro de 2009. A
percentagem de explantes com calos embriogênicos em cada planta matriz foi a seguinte: planta
5/14 (43,2%), 10/6 (44,3%), 19/3 (0,0%), 19/7 (0,0%), 14/32 (1,1%), 8/10 (6,5%), 6/38 (2,6%),
10/1 (57,1%), 11/13 (20,0%), 7/14 33,3%), 13/36/ (2,7%) e 12/6 5,4%). Dois novos ensaios
estão em andamento com coletas realizadas em fevereiro e maio de 2010.
Em 2009 foi instalado um ensaio em Varginha, MG, para avaliação de comportamento
dos clones 03, 05, 14 e 18 e, em fevereiro de 2010 outro ensaio foi instalado em Coromandel,
MG, região do Cerrado mineiro com clones das plantas matrizes 3, 10/6, 13/36 e 842.
Atualmente estão sendo produzidos calos embriogênicos e embriões somáticos a partir de outras
nove plantas matrizes visando o plantio dos ensaios restantes.
Linha de Pesquisa 9 – Otimização de protocolos para transformação genética de Coffea
arabica.
Nesta Linha de Pesquisa estão envolvidos a UFLA, EMBRAPA-Recursos Genéticos e
Biotecnologia, IAC e IAPAR.
A propagação de espécies arbóreas como o café requer a formação de mudas de boa
qualidade a partir de linhagens produtivas, bem adaptadas, sadias e vigorosas. Atualmente, o
23 uso de técnicas de cultura de tecidos tem se apresentado como alternativa para obtenção de
mudas de cafeeiros, possibilitando a multiplicação de grande número de plantas, com
uniformidade genética, em curto espaço de tempo e em qualquer época do ano. Além disso, o
estabelecimento de protocolos eficientes de cultura de tecidos in vitro permite a implementação
dos procedimentos de transformação genética, que visam à obtenção de plantas mais resistentes
a pragas e doenças, bem como mais produtivas e com melhor qualidade de bebida.
Dentre as técnicas de cultura de tecidos, a micropropagação via embriogênese somática
tem apresentado excelentes resultados para inúmeras espécies. No entanto, essa técnica é
cultivar dependente, o que a torna dispendiosa. Muitos fatores são limitantes na cultura in vitro
do cafeeiro, entres eles, luminosidade, umidade do ar, temperatura, equilíbrio hormonal,
aclimatização, etc.
Os trabalhos pioneiros com cultura de tecidos de café foram publicados por Staristsky,
em 1970, que teve êxito na indução de calos e na obtenção de embriões a partir de explantes
foliares de C. canephora e por Herman e Hass, em 1975, a partir de explantes de C. arabica.
Depois disso, muitos trabalhos foram realizados, entre os quais, o desenvolvimento de
protocolos eficientes por Bertholy e Etienne (2000) e Teixeira et al (2004), os quais também
possibilitaram o início da transformação genética da espécie. Entretanto, apesar dos
significantes avanços nos últimos 15 anos, a transformação do café é ainda muito trabalhosa, e
por conta disso, somente alguns genes foram transferidos para genótipos de café. E com o
desenvolvimento recente da análise genômica do cafeeiro, numerosos genes envolvidos em
processos biológicos agronomicamente importantes, serão identificados e poderão ser utilizados
nos processos de transformação (Lashermes et al., 2008).
Diante do exposto, o objetivo desta Linha de Pesquisa é desenvolver protocolos de
cultura de tecidos para a obtenção de cultivares geneticamente modificados com genes
prospectados do banco de dados do genoma Café (GenoCafé) e de outras espécies.
Neste primeiro momento, os objetivos dos trabalhos desenvolvidos no Laboratório
Central de Biologia Molecular (LCBM) da UFLA foram testar e modificar protocolos de
regeneração in vitro em quatros cultivares de C. arabica, via embriogênese somática e a
obtenção e multiplicação de células em suspensão desses cultivares.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 9)
a) Obtenção de calos embriogênicos
Diversos experimentos para a obtenção de calos embriogênicos foram e estão sendo
conduzidos com o intuito de se avaliar qual dos protocolos melhor se adapta às cultivares e
condições in vitro.
24 Dois experimentos, em andamento, têm o objetivo de avaliar a formação de calos
embriogênicos a partir de folhas provenientes de plantas in vitro e do viveiro. Por avaliação
quantitativa e qualitativa dos calos será possível preconizar as melhores condições de obtenção
e desenvolvimento de calos embriogênicos para as cultivares Catiguá e Bourbon.
Na Figura 8 é possível observar como os calos vêm sendo classificados quanto ao seu
tamanho. Foram estabelecidas diferentes porcentagem de ocupação dos calos na superfície da
folha: 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 90% e 95%. Dessa forma, a cada 30 dias os calos são
classificados e descritos quanto ao seu aspecto. No primeiro mês de desenvolvimento,
visualmente, é possível notar a diferença morfológica dos calos provenientes dos diferentes
explantes. Calos originados em folhas vindas de plantas estabelecidas em viveiro são maiores,
esbranquiçados e com aspecto aquoso (Figura 9 – à esquerda), os calos das plantas in vitro são
menores, mais compactos e com tonalidade marrom (Figura 9 – à direita).
Figura 8. Calos avaliados de acordo com o tamanho de desenvolvimento.
Figura 9. Explante foliar com calo de aspecto aquoso branco (à esquerda) e calo compacto e
marrom (à direita).
25 Levando-se em conta que as condições para obtenção de calos embriogênicos descritas
na literatura são diversas, outra avaliação que está em andamento é a do desenvolvimento de
calos embriogênicos em meio MS sem suplementação hormonal após a indução primária, como
descrita nos protocolos testados. Esse trabalho tem como hipótese que a ausência de hormônios
vegetais também pode favorecer o desenvolvimento de calos embriogênicos por estresse. Cada
explante foliar está sendo avaliado quanto ao aspecto e tamanho (porcentagem / Score). Na
Figura 10, pode-se notar a presença de calos com os mais diferentes aspectos, desde os mais
desenvolvidos de tonalidade branca e aquosos (seta verde) aos menores de cor marrom e
compactos (seta amarela).
Figura 10. Explantes foliares com calos de diferentes aspectos; seta amarela: calo marrom
compacto e seta verde: calo branco aquoso.
b) Obtenção de células em suspensão
Calos embriogênicos obtidos a partir de folhas das quatro cultivares foram inoculados
em meio de multiplicação líquido descrito nos protocolos. Inicialmente, setores embriogênicos
(região dos calos que apresentam cor amarela e são friáveis) foram separados e colocados em
frascos erlenmeyer de 10 mL contendo 3 mL de meio. Ao longo de uma semana, todos os dias,
foram analisados e células mortas ou outras suspensões não desejáveis foram retiradas. Após
esse período, o meio com as células em suspensão foi renovado a cada sete dias e repicado
eventualmente para dar início a uma nova suspensão. Até o momento já foram obtidas células
em suspensão de todas as cultivares de interesse, Catiguá, Catuaí, Catucaí e Bourbon (Figura
11).
Em seguida o objetivo passou a ser estabelecer a regeneração de plantas in vitro de C.
arabica cv. Catiguá a partir de diferentes concentrações de células em suspensão em dois
26 diferentes meios de cultura (MS suplementado com BAP e ANA+BAP). Avaliou-se nesse
trabalho o número de embriões com presença/ausência de radícula.
A
B
C
D
Figura 11. Células em suspensão. A) Catuaí, B) Catucaí, C) Catiguá e D) Bourbon.
Outro trabalho concluído estabeleceu a melhor condição para multiplicação de células
em suspensão (CS) de C. arabica cv. Catiguá. Neste experimento, diferentes densidades iniciais
de CS, 1g/L, 4g/L, 8g/L e 12g/L, foram inoculadas em dois diferentes meios MS/2 líquido
suplementado com: BAP (meio MT3) e 2,4-D, IBA e 2-iP (meio MM). Para tanto, foram
utilizados frascos de erlenmeyer 125 mL com 50 mL de meio, incubado a temperatura ambiente
em agitador orbital (100 rpm), no escuro. A multiplicação celular foi avaliada por medição do
volume das CS utilizando-se tubos graduados estéreis ao final de 30 e 45 dias de cultivo. O
meio MM apresentou multiplicação de células em suspensão cerca de duas vezes maior que o
meio MT3 em todas as densidades inicias, exceto 1g/L. Aos 30 dias de cultivo, as CS
apresentaram maior multiplicação nas densidades de 8g/L e 12g/L em ambos os meios. A maior
multiplicação ocorreu na densidade inicial de 4g/L em meio MM, aos 45 dias após a inoculação.
Células em suspensão com mais de seis meses de inoculação (Figura 12 – à esquerda) e
que não vinham tendo seu meio renovado foram inoculadas em meio de regeneração a fim de se
analisar seu potencial embriogênico. Ao final de dois meses, como preconizado pelos protocolos
seguidos, não foi visualizado nenhuma formação de embriões (Figura 12 – à direita).
Figura 12. Células em suspensão inoculadas e sem renovação de meio há mais de 6 meses (à
esquerda) e células em suspensão em meio de regeneração após dois meses de
inoculação. Nota-se a ausência de embriões (à direita).
27 Diante desse resultado, foi montado um experimento que visa à renovação do potencial
embriogênico dessas células a partir da renovação periódica do meio líquido e os resultados
serão analisados com sucessivas inoculações de células em meio de regeneração, análise da
expressão do gene SERK e análise morfológica das mesmas.
c) Regeneração in vitro de plantas
Com o intuito de se conhecer qual a melhor condição para se obter embriões, calos
embriogênicos das cultivares Catuaí, Catucaí e Catiguá foram submetidos aos dois diferentes
protocolos, em meio líquido (Figura 13 – à esquerda) e sólido (Figura 13 – à direita). Esse
experimento encontra-se em andamento, e ao final do segundo mês de regeneração os embriões
serão contados, qualificados quanto ao seu aspecto de desenvolvimento em globular, coração e
torpedo. Além disso, alguns embriões, em diferentes estágios de desenvolvimento, serão
analisados histologicamente. Em seguida, os demais embriões serão colocados nos respectivos
meios de maturação e germinação a fim de se verificar o número e a qualidade das plântulas
formadas.
Figura 13. Calos embriogênicos em meio de regeneração líquido (à esquerda) e sólido (à
direita). As setas mostram a formação de alguns embriões após 30 dias de
inoculação.
d) Crescimento e desenvolvimento de plantas
Até o presente momento, foram obtidas plantas, via embriogênese somática indireta, das
cultivares Catiguá (Figura 14 A), Bourbon (Figura 14 B) e Catucaí (Figura 14 C), as quais são
mantidas em frascos do tipo majenta contendo meio MS suplementado com BAP/ANA ou
ANA. As plantas são repicadas constantemente e transferidas a cada 21 dias para meio novo.
Trabalhos que avaliaram a influência do balanço hormonal sobre o crescimento
enraizamento das plantas cv Catiguá foram conduzidos e estão em fase final de avaliação. Neste
experimento, três meios foram testados, dois MS e um DKW, constituídos por diferentes
28 concentrações de hormônios vegetais. Como o balanço hormonal influencia no enraizamento,
plantas de C. arabica cv. Catiguá foram inoculadas sem raiz em diferentes meios com
concentrações variáveis de auxina e citocinina, com o objetivo de avaliar qual combinação
favorece o enraizamento.
A
B
C
Figura 14. Plantas in vitro de C. arabica cv. Catiguá (A), C. arabica cv. Bourbon (B) e C.
arabica cv. Catiguá (C).
e) Análise morfológica dos calos obtidos
Calos provenientes de explantes foliares de C. arabica (cv. Catiguá) foram analisados
quanto à viabilidade e o potencial embriogênico. Para estudo da viabilidade celular e do
potencial embriogênico empregou-se os testes do cloreto de 2,3,5 trifeniltetrazólio (CTT) e de
dupla coloração com carmim-acético e azul-de-Evans, respectivamente. Estudos da morfologia
celular foram realizados através de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Foram
obtidos tipicamente dois tipos de calos morfologicamente distintos: calo amarelo e friável e calo
transparente e aquoso. O calo amarelo e friável apresentou maior viabilidade celular e maior
potencial embriogênico (Figura 15).
A
B
C
D
Figura 15. (A) e (B) Massas celulares do calo amarelo e friável corados com carmim-acético e
azul-de-Evans; (C) e (D) Massas celulares do calo transparente e aquoso coradas
com os referidos corantes.
29 Através de microscopia eletrônica de varredura foi possível observar características
embriogênicas nas células do calo amarelo friável, que se apresentaram pequenas e
isodiamétricas, enquanto que no calo transparente e aquoso verificou-se a presença de células
alongadas (Figura 16).
A
B
C
D
Figura 16. Eletromicrografia de varredura de células obtidas de calos. (A) Calo amarelo e
friável dispostos em cachos. (B) Calo amarelo e friável com formato arredondado.
(C) e (D) Calo transparente e aquoso com formato alongado.
Linha de Pesquisa 10 – Métodos alternativos na indução de resistência contra doenças,
qualidade do café e tratamento de águas residuárias.
Nesta Linha de pesquisa estão envolvidos a UFLA e a EPAMIG. No desenvolvimento
da pesquisa tem participado pesquisadores e professores, sendo que no caso dos professores da
UFLA, o projeto tem contado com contribuição de representantes de vários Departamentos
entre eles Fitopatologia, Ciência dos Alimentos e Microbiologia.
Com o objetivo de avaliar bioindutores de resistência, caracterizar os mecanismos
bioquímicos e moleculares de defesa ativados em plantas de cafeeiro contra patógenos como H.
vastatrix, agente causal da ferrugem do cafeeiro, foram desenvolvidas pesquisas para a
determinação de formulações, concentração, aditivos e estabilidade destes produtos. Nesta
primeira etapa do projeto, duas biofábricas foram pré-incubadas no Sistema de Incubadoras da
UFLA, através do Programa de Incentivo à Inovação, P.I.I., buscam desenvolver soluções
tecnológicas que possibilitem a inserção desses produtos no mercado.
A primeira tecnologia consistiu na produção de diferentes formulações a base de
extratos de folhas e cascas de frutos de café, capazes de induzir resistência em plantas. Estas
formulações estimulam o sistema de defesa de vários cultivos e contra vários patógenos. Após
vários experimentos no Brasil e no exterior, a eficácia destas formulações foi comprovada
contra doenças fúngicas e bacterianas em vários cultivos, conforme detalhado nas Figuras 17,
18 e 19.
30 A segunda tecnologia em desenvolvimento no INCT do Café, refere-se a formulações
produzidas a partir do fungo Cladosporium cladosporioides, as quais melhoram a qualidade da
bebida do café (Figura 20). Microrganismos têm sido selecionados com potencial para
bioproteção da qualidade, produtores de enzimas que aceleram a degradação da mucilagem,
microrganismos que adsorvem metais reduzindo o impacto da larga utilização de fungicidas à
base de cobre na cafeicultura e microrganismos com potencial para a solubilização de fosfatos.
É importante esclarecer que a mesma estrutura será utilizada para a continuidade de
pesquisas em andamento visando o desenvolvimento de biofiltros para tratamento de água
residuárias resultantes do processamento do café e uma formulação de agente biológico capaz
de solubilizar fosfato com base em microrganismos já selecionados para tais finalidades.
31 Figura 17. Controle da ferrugem do cafeeiro (Hemileia vastatrix). Vista das parcelas
pulverizadas com fungicida triazol (A), cúprico (B) e com a formulação baseada
em extrato de folhas de café (C). 1 – após a colheita 2009 e 2 – antes da colheita
2010. Lavras, MG, 2010.
32 Figura 18. Controle do oídio (Oidium sp.) em eucalipto. Plantas pulverizadas com formulação
baseada em extrato de folhas de café (1) e testemunha pulverizada com água (2).
Campo Belo, MG, 2009.
Figura 19. Controle da mancha bacteriana em tomateiro (Xanthomonas vesicatoria). Plantas
pulverizadas com formulação baseada em extrato de folhas de café (A), comparado
com acibenzolar-S-metil (Bion®) (B) e testemunha (C). Resultados obtidos no Brasil
e na Texas Tech University, EUA, 2009.
33 Figura 20. Frutos de café pré-colonizados pelo agente de controle biológico Cladosporium
cladosporioides. Lavras, MG, 2010.
Linha de Pesquisa 11 – Manejo integrado das principais pragas do cafeeiro visando a
preservação do meio ambiente.
Integram esta Linha de Pesquisa pesquisadores da EPAMIG e da EMBRAPA Café.
A linha de pesquisa 11 tem como objetivo o estudo de métodos e associações de
métodos de controle das principais pragas do cafeeiro, tendo em vista a eficiência, a economia e
a preservação do meio ambiente.
Dentre as pragas do cafeeiro, as mais limitantes são: a broca-do-café (Hypothenemus
hampei), prejudicial em todos estádios do fruto; o bicho-mineiro (Leucoptera coffeella), que
causa drásticas desfolhas em viveiro de mudas e nas lavouras em produção; a cigarra-docafeeiro (Quesada gigas), que suga a seiva das plantas através das raízes; as cochonilhas da raíz
e das folhas que também sugam a seiva das plantas, depalperando-as; e os ácaros-praga, que se
alimentam da seiva da planta e podem também transmitir viroses. De modo geral, todas as
referidas pragas causam grandes prejuízos diretos ou indiretos à cultura do cafeeiro se não
controladas de forma eficiente.
Neste primeiro ano do projeto foram realizados experimentos com o intuito de avaliar a
influência de quebra-ventos e da cobertura vegetal na incidência de pragas e seus inimigos
naturais, avaliar a influência da diversidade de ácaros entre fragmentos florestais de vegetação
nativa adjacentes as lavouras cafeeiras, e avaliar a eficiência de produtos fitossanitários e
extratos vegetais no controle das pragas do cafeeiro.
Alguns destes experimentos ainda estão sendo conduzidos e/ou estão na fase de
identificação e quantificação dos insetos. No entanto, são apresentados os resultados parciais.
Resultados relevantes (Linha de Pesquisa 11)
Em experimento realizado na Fazenda Experimental da EPAMIG em São Sebastião do
Paraíso, MG, ainda em andamento, foi avaliada a influência de quebra-ventos sobre a incidência
34 de pragas e seus inimigos naturais. Neste, observou-se que aléias de leguminosas arbóreas
favorecem a população de ácaros predadores de ácaros-praga nos cafeeiros. As coletas já foram
finalizadas, mas a identificação e quantificação dos ácaros estão em andamento.
Outros experimentos foram conduzidos no município de Coqueiral e Alfenas, MG. Os
trabalhos com controle químico da broca-do-café (H. hampei) mostraram que o produto
cyantraniliprole, do grupo das diamidas antranílicas, é altamente eficiente, igualando-se ao
padrão de controle endosulfan (hoje com restrições de uso), sendo, portanto, um candidato com
potencial para substituição do endosulfan, o que há muito tempo tem sido pesquisado sem
sucesso. O mesmo produto, pesquisado sob o ponto de vista de seletividade a ácaros predadores
(Phytoseiidae), mostrou apresentar seletividade fisiológica, e que, portanto, sendo utilizado não
causará desequilíbrio biológico. Já inseticidas do grupo dos neonicotinóides, com seletividade
ecológica, ou seja, aplicados no solo sem afetar outros organismos benéficos existentes na parte
aérea, apresentaram sucesso no controle da cigarra-do-cafeeiro (Q. gigas) e bicho-mineiro (L.
coffeella).
Outros resultados relevantes foram obtidos com o estudo de inseticidas e acaricidas
botânicos, ou seja, extrato de plantas, que podem ser preparados por pequenos produtores,
reduzindo o custo de controle de pragas. Para a obtenção destes resultados, três experimentos
foram realizados. No primeiro, o óleo de Azadirachta indica L. e os extratos de folhas de
Annona squamosa L., Capsicum baccatum e Agave Americana L. (concentração de 4,0%
peso/volume) apresentaram seletividade ao ácaro predador Amblyseius herbicolus, o que
possibilita a implementação destes em programas de MIP em plantações de café, controlando a
praga e preservando os inimigos naturais. No segundo experimento verificou-se que onze
extratos aquosos mostraram eficiência acima de 60% no controle do ácaro-praga O. ilicis, são
eles: Albezia polycephala (100%), Mentha sativa (94%), Aloe vera (88%), Helianthus annus
(88%), Thymus vulgares (88%), Pneumus boldus (81%), Persea americana (81%), Ruta
graveolens (69%), Ricinus communis (63%), Dieffenbachia picta (63%). No terceiro
experimento avaliou-se a eficiência do extrato de nim (A. indica) e enxofre no controle do
ácaro-praga O. ilicis. Neste, verificou-se que o óleo de nim mais enxofre e enxofre mostraram
100% de eficiência, seguidos do óleo de nim (92%) e dos extratos de folhas de nim na
concentração de 2, 4 e 6% mais enxofre apresentaram 92%, 100% e 97% de eficiência,
respectivamente. Os extratos de folhas de nim na concentração de 2, 4 e 6% apresentaram
eficiências de 32%, 57% e 73%, respectivamente.
Linha de Pesquisa 12 - Dinâmica e o destino de pesticidas e metais pesados, e a emissão de
CO2 e N2O em solos cultivados com café após a adição de lodo de esgoto.
Participam desta linha de pesquisa a UFLA e a EPAMIG.
35 O objetivo desta Linha de Pesquisa foi avaliar a dinâmica e o destino de pesticidas e
metais pesados, bem como a emissão de CO2 e N2O em solos cultivados com café após a adição
de lodo de esgoto, visto que a aplicação de lodo de esgoto promove considerável incremento de
matéria orgânica ao solo, sendo que uma fração dessa matéria orgânica é solúvel e se
movimenta juntamente com a água de percolação.
O destino de herbicidas e inseticidas aplicados ao solo, após o efeito desejado no
controle de plantas daninhas ou pragas, tem sido amplamente estudado para diferentes culturas.
Neste contexto, destaque tem sido dado ao potencial de contaminação de camadas mais
profundas do solo e do lençol freático por esses produtos. Da mesma forma, grande enfoque tem
sido dado à aplicação de lodo de esgoto no solo e à preocupação com o movimento de metais
pesados, geralmente associados à matéria orgânica dissolvida proveniente desse material. No
Brasil, alguns relatos apontam o potencial de contaminação de solo e água pelo inseticida
tiametoxam, o efeito residual e contaminação pelo herbicida fomesafen e a contaminação por
constituintes de lodo de esgoto.
O uso de pesticidas na cultura do café, em muitas situações, pode estar contribuindo
significativamente para contaminar o solo e a água. Com relação ao lodo de esgoto, a lavoura
teria o benefício do aporte de nitrogênio e outros nutrientes, mas, por outro lado, pode ser fonte
de poluição pelos metais que normalmente estão presentes no lodo. Análises iniciais têm
apontado o risco de contaminação por cromo. Dessa forma, sorção, dessorção e deslocamento
miscível de pesticidas utilizados na lavoura cafeeira e dos metais chumbo, cádmio, zinco, cromo
e cobre presentes no lodo contribuirão para o ganho de conhecimento e eventual recomendação
de uso, de forma a minimizar os impactos no ambiente.
Pelas atividades realizadas até o momento, verificou-se que a aplicação de lodo de
esgoto na cultura do café não teve influência no crescimento em altura e diâmetro de mudas até
o momento. As análises iniciais realizadas na água percolada detectaram a presença de cromo.
Já as análises da concentração de tiametoxam na água percolada estão em andamento. Amostras
do efluente das colunas estão armazenadas em câmara fria, aguardando as análises de teores de
cátions, ânions e material orgânico dissolvido no lixiviado das colunas. Esses resultados são
preliminares. Portanto, nenhuma conclusão poderá ser tirada dos mesmos antes de se analisar o
restante das análises químicas e físicas do solo.
Linha de Pesquisa 13 - Propriedades físico-hídricas e químicas do solo e modelos de
capacidade de suporte de carga do solo sob sistemas de controle do mato em cafezais.
Nesta linha de pesquisa estão envolvidas a EPAMIG e a UFLA.
O controle de plantas invasoras é uma das práticas de manejo mais intensivas na
condução de lavouras cafeeiras, podendo causar impacto no ambiente. Alterações estruturais,
36 causadas pelo manejo inadequado de plantas invasoras, tornam o cafeeiro mais suscetível aos
veranicos, por alterarem o fluxo de água, promovendo inadequada aeração e deficiência
nutricional, causando redução do crescimento radicular e potencializando a erosão do solo.
Vários estudos sobre degradação da estrutura dos solos, do ponto de vista de física do
solo, utilizam principalmente as seguintes propriedades físicas: densidade do solo, porosidade
total, resistência mecânica e condutividade como indicadoras de degradação da estrutura do
solo. Apesar dos avanços obtidos nestes estudos, Dias Junior (1995) mostrou que nem toda
variação na densidade do solo e, por conseguinte na porosidade total, poderiam ser consideradas
como degradação da estrutura do solo, visto que quando estas deformações ocorrem na curva de
compressão secundária, elas são elásticas e recuperáveis não sendo, portanto qualquer variação
destas propriedades adequadas para caracterizar a degradação da estrutura do solo. Assim sendo,
a degradação da estrutura do solo só passaria a acontecer quando as variações destas
propriedades ocorressem na região de deformações plásticas e não recuperáveis.
A partir de 1995, principalmente no Brasil, estudos sobre compactação do solo, que é a
forma mais degenerativa da estrutura do solo, passaram a considerar a pressão de
preconsolidação para separar as deformações recuperáveis das não recuperáveis e, portanto
delimitar o ponto onde a estrutura do solo passa a sofrer degradação não recuperável.
Considerando que a degradação da estrutura do solo pode ocorrer em qualquer condição de
umidade e que a pressão de preconsolidação é função da variação da umidade do solo (Modelos
de Capacidade de Suporte de Carga) ficou evidente então, que estudos de monitoramento da
degradação física da estrutura do solo precisavam de uma propriedade que considerasse estas
deformações. Assim sendo, vislumbrou-se a possibilidade do uso destes modelos em estudos de
monitoramento da degradação estrutural devido aos diferentes sistemas de controle de plantas
invasoras na cultura do cafeeiro.
Neste contexto, este estudo foi realizado com os objetivos de: i) avaliar como diferentes
manejos de plantas invasoras em uma lavoura cafeeira influenciam a capacidade de suporte de
carga do solo em relação ao solo sob mata nativa; ii) desenvolver modelos de capacidade de
suporte de carga para um Latossolo Vermelho distroférrico sob mata nativa e cultivado com
cafeeiros, submetido a diferentes sistemas de manejo de plantas invasoras, na entrelinha ; iii)
determinar a tensão máxima aplicada ao solo pelo trator cafeeiro Valmet® 68.
A tensão máxima exercida pelo trator cafeeiro Valmet® 68 foi de 220 kPa, para o pneu
dianteiro 6-16, na pressão de inflação de 172 kPa e de 120 a 140 kPa para o pneu traseiro 12.4 –
R28 na pressão de inflação de 124 kPa. As tensões exercidas por este trator podem causar
compactação severa do solo até as profundidades de 15-16 cm para os manejos sem
revolvimento do solo sem capina, herbicida de pós-emergência, roçadeira e herbicida de préemergência e até as profundidades de 16-21 cm, para os manejos com revolvimento do solo
37 capina manual, enxada rotativa e grade de discos. O solo sob mata apresentou menor capacidade
de suporte de carga nas três profundidades em relação ao solo cultivado com cafeeiros. No
centro das entrelinhas dos cafeeiros, os manejos grade de discos e herbicida de pré-emergência
proporcionam elevados valores de capacidade de suporte de carga, na profundidade de 0-3 cm,
indicando degradação da estrutura do solo nesta profundidade.
Linha de Pesquisa 14 - Manejo diferenciado do fósforo em lavouras cafeeiras.
Participam desta linha de pesquisa a UFLA e a EPAMIG.
O objetivo desta Linha de Pesquisa foi investigar os efeitos do manejo diferenciado do
fósforo em lavouras cafeeiras visando proporcionar um melhor desenvolvimento, enchimento
dos grãos, crescimento de novos ramos e internódios para a próxima safra e redução da
bienalidade da planta.
Através de viagens a Luis Eduardo Magalhães-BA, Planaltina-DF e Cabo Verde-MG
foram realizados levantamentos do histórico das áreas escolhidas para o estudo, anotando-se os
tratos culturais, adubações anteriores, idade das plantas, espaçamentos, cultivares, dados
climáticos, produções anteriores, etc. Posteriormente foram feitas amostragens de solo e
material vegetal (folhas e grãos de café) para serem realizadas análises diversas em laboratório
com a finalidade de investigar o comportamento da dinâmica do nutriente fósforo no sistema
solo-planta. Além de um experimento com doses de fósforo na Embrapa Cerrados (PlanaltinaDF) num Latossolo Vermelho muito argiloso foram escolhidas duas áreas sob manejo irrigado
num Latossolo Vemelho-Amarelo textura média em Luis Eduardo Magalhães-BA, noroeste
baiano e duas áreas sob sequeiro num Argissolo Vermelho argiloso em Cabo Verde-MG, sul de
Minas, sendo que todas as áreas vêm recebendo adubações fosfatadas pesadas a mais de três
anos consecutivos.
Até o presente momento foram feitas amostragens de solo nos anos de 2009 e 2010
antes da adubação fosfatada para o próximo ciclo de cultivo. Também foram realizadas
amostragens de material vegetal em dois períodos, no momento da colheita e no estádio de
enchimento de grãos (folhas), no ano de 2009 e na colheita do ano de 2010 (folhas e grãos de
café). Todas as amostras estão devidamente acondicionadas nos laboratórios do Departamento
de Ciências do Solo da UFLA para posterior análise.
Perspectivas e futuros desdobramentos- Linha de Pesquisa 14
Um melhor conhecimento dos compartimentos de fósforo, bem como sua dinâmica,
aliado à determinação de alguns atributos do solo em áreas de cafeicultura já implantadas e a
sua interação avaliada por diferentes extratores poderiam auxiliar o entendimento dos processos
38 envolvidos na dinâmica do nutriente. Esses conhecimentos auxiliariam na tomada de decisão
quanto ao melhor manejo da adubação fosfatada para a cultura do cafeeiro.
Após serem realizadas todas as análises de laboratório e tabulados os dados espera-se
esclarecer o comportamento do fósforo no sistema agrícola após a aplicação de doses elevadas
do nutriente, permitindo inferir sua permanência no solo em formas mais ou menos lábeis, bem
como sua absorção e exportação pelo cafeeiro.
Dessa maneira espera-se obter informações, a curto prazo, dos efeitos da aplicação de
doses elevadas de fósforo tanto em relação aos atributos do solo quanto em relação à
produtividade e bienalidade de cafeeiros e também aprimorar as recomendações de doses de
fósforo para a cultura do cafeeiro com o objetivo de se obter maiores produtividades e
minimizar a bienalidade da cultura.
Linha de Pesquisa 15 - Plataforma tecnológica para comercialização online de café
(eCAFEbr).
Participam desta linha de pesquisa os pesquisadores da UFLA, que têm como objetivo
desenvolver uma plataforma tecnológica para viabilizar o comércio online de café, através de
um plano de negócios vislumbrando uma estrutura de certificação de produto que gere
credibilidade ao sistema.
A comercialização do café, a última operação da produção para o cafeicultor, é uma
operação arriscada, dada a sua complexidade em termos da incompreensão do sistema de preços
na hora da venda, e dos vários atores envolvidos neste processo. Devido a esta complexidade do
mercado de café, é importante que se crie um mecanismo ou um ambiente de negociação que
possa trazer transparência, confiabilidade e visibilidade para ambas as pontas deste processo: o
comprador e o vendedor.
Neste relatório é apresentada a Plataforma de Comercialização Online de Café - eCafé
Brasil (Figura 21). Trata-se de uma iniciativa ousada de incorporar os avanços da tecnologia da
informação em um setor tradicional, onde as questões de confiança mútua entre os compradores
e vendedores já imperam desde longa data.
A lógica desta arquitetura está pautada na inovação de valores. Inovação, por se tratar
do uso de ferramentas da tecnologia da informação num setor de uma forma que ainda não
existe; e criação de valores, pois a idéia não é replicar um valor já existente, mas sim criar uma
proposição de valor totalmente nova, o que irá conferir ao processo de comercialização de café
uma maior rapidez, liquidez, visibilidade e capilaridade de mercado, além de todo o conjunto de
informações disponíveis por meio do ambiente web.
39 Figura 21. Plataforma de Comercialização Online de Café - eCafé Brasil.
A principal produção desta linha de pesquisa é a criação de uma plataforma de comércio
eletrônico de café – eCafé Brasil, sistema computacional desenvolvido em Web 2.0 que será
utilizado para gerenciar a rede de comercialização física dos cafés do Brasil (Coffee Trading
Network) (Figura 22). O sistema esta em processo de registro no INPI.
Como impacto tecnológico o sistema viabilizará a inserção dos cafés brasileiros no
mercado mundial via rede web. Dessa forma, como resultado a tecnologia será utilizada para
ampliar os mercados para o produto brasileiro. Do lado econômico, a contribuição é centrada no
aumento de competitividade dos produtores brasileiros, que poderão mostrar os seus cafés para
potenciais compradores do mundo inteiro. Dessa forma, os ganhos estão associados à melhoria
na logística e à redução dos custos de transação, uma vez que o número de intermediários pode
ser reduzido; e também na obtenção de melhores preços na venda. Deve-se ressaltar que o
sistema irá contribuir sobremaneira com a ampliação dos mercados para os cafés diferenciados
(certificados, especiais) que atualmente sofrem com a falta de visibilidade e consequentemente
não são valorizados como deveriam.
40 Figura 22. Rede de comercialização física dos cafés do Brasil (Coffee Trading Network).
Organização estrutural e lógica da arquitetura da plataforma
Carta convite para o cadastramento no eCafé Brasil
O cadastro é a porta de entrada para o uso da plataforma. O mesmo ocorrerá mediante
uma carta convite enviada ao endereço de e-mail, visando, em primeira instância dar
credibilidade ao sistema, adotando-se como seus usuários iniciais aqueles já atuantes na cadeia
agroindustrial do café (Figura 23).
Objetiva-se com isto, não meramente adotar uma medida de seleção dos novos entrantes
na plataforma, mas sim evitar que a plataforma seja povoada por usuários “aventureiros” sem
experiência neste mercado, tanto na ponta compradora como na ponta vendedora da plataforma.
Os administradores do sistema são responsáveis por verificar a manutenção de novos
entrantes através do procedimento de convites. Assim, o procedimento de convites seguirá a
seguinte lógica:
Categorias de cadastro dos usuários na eCafé Brasil
Há três categorias de cadastro para possíveis usuários na eCafé Brasil:
1 - Categoria Negociador (“Vendedores/Compradores”) de café: estes usuários serão a base de
entrada e saída dos produtos na plataforma. Estes usuários podem ser classificados como
sendo os Produtores Rurais, as Cooperativas, as Corretoras, os Exportadores, as Indústrias de
transformação do café e demais agentes de transação.
41 2 - O laboratório de análise de qualidade: os laboratórios de análise de qualidade do café terão
acesso à plataforma através de um cadastro diferenciado para postar o resultado da análise
das amostras.
3 - As transportadoras: as transportadoras fornecerão serviços de transporte às negociações de
café que já foram devidamente encerradas na plataforma. As transportadoras terão outro
cadastrado diferenciado das demais bases de entrada, sendo também convidadas a princípio,
pelos próprios usuários através de um e-mail em nome da plataforma. Uma vez inseridas no
sistema, as transportadoras ficarão disponíveis aos negociadores que, através do acesso à
transportadora, poderão entrar em contato e solicitar o serviço.
4 - Administrador do sistema: o administrador terá acesso a todos os módulos do sistema,
permitindo que, a qualquer momento, possa avaliar o andamento das transações, gerar
relatórios diversos e levantar a estatística da utilização da plataforma como lhe convier.
Figura 23. Carta convite para o cadastramento no eCafé Brasil (superior) e categorias de
cadastro dos usuários (inferior).
42 Estas 4 categorias formarão a base da plataforma. As categorias negociador e
transportadora são definidas no momento do envio do convite (Figura 23).
O cadastro dos usuários Negociadores -“Vendedores/Compradores”
Uma vez enviada a carta-convite por meio de e-mails, o cadastro consistirá no
preenchimento de alguns campos com informações simples. O usuário poderá se cadastrar como
pessoa física ou pessoa jurídica (Figura 24).
Figura 24. Cadastro dos usuários Negociadores -“Vendedores/Compradores”.
O cadastro dos usuários “Laboratório”
Os laboratórios terão acesso à plataforma através de uma carta convite emitida pela
administração. Os laboratórios são pré-cadastrados pelos administradores, de forma que serão
enviados apenas o login (que poderá ser modificado posteriormente) e a senha provisória. Os
administradores da plataforma deverão preencher o formulário para cadastrar um laboratório
(Figura 25).
Um responsável técnico do laboratório também tem seus dados cadastrados e se torna
encarregado do acesso à plataforma.
43 Figura 25. Cadastro dos usuários “Laboratório”.
O cadastro dos usuários “Transportadoras”
A visualização de transportadoras será um módulo de suporte agregado ao eCafé Brasil
e consistirá numa listagem de serviços de transporte de cargas para auxiliar os compradores de
café no contato com as transportadoras potencias, após a efetivação do negócio. As
transportadoras poderão ser cadastradas por meio de convites enviados pelos usuários ou pela
administração da plataforma.
O cadastramento das transportadoras consistirá no preenchimento de alguns campos
com informações simples.
A página de escolha de “Transportadoras” pelo negociador.
Após a conclusão da transação de compra e venda de café, o negociador (comprador
e/ou vendedor) poderá acessar o módulo de transportadoras para buscar possíveis
transportadoras que ofereçam serviços em sua região (Figura 26).
44 O usuário poderá listar todas transportadoras em ordem alfabética ou fazer uma busca
considerando estados e cidades de origem e destino. Além disso, é possível acessar diretamente
todas as rotas de atendimento cadastradas por uma transportadora.
Figura 26. Página de escolha de “Transportadoras” pelo negociador.
e) Eventos nacionais e internacionais: apresentação de trabalhos, organização de cursos,
seminários; palestras; mesas redondas
O INCT - Café esteve presente em Vitória, ES, em junho de 2009, durante a realização
do VI Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil, onde inclusive foi realizada uma reunião do
Comitê Gêstor com os coordenadores das linhas de pesquisa. Neste evento foram apresentados
trabalhos realizados no contexto do INCT-Café e divulgado o Instituto aos demais
pesquisadores e instituições de pesquisa.
O INCT – Café também esteve presente durante a realização da Expocafé 2009 e 2010,
realizadas nos meses de junho na cidade de Três Pontas, MG. Durante as exposições, foi
realizada a divulgação do Instituto e dos produtos desenvolvidos nas biofábricas situadas junto
ao INCT – Café, aos produtores e empresas atuantes na cafeeicultura.
45 Os resultados de pesquisa obtidos durante a execução do projeto foram apresentados em
congressos, simpósios e dias de campo, realizados nos anos de 2009 e 2010, conforme citados a
seguir:
- VI Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil, Vitória, ES, junho de 2009
- 35º Congresso Brasileiro de Pesquisas Cafeeiras, realizado em Araxá-MG, em outubro de
2009;
- Dia de campo realizado em Patrocínio, São Sebastião do Paraíso e Machado;
- III Semana Acadêmica da Universidade Federal de Lavras – UFLA, realizado em Lavras-MG,
em maio de 2009;
- V Semana Tecnológica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – IFET,
Campus de Machado, realizado em Machado-MG, em maio de 2009;
- XXXII Congresso Brasileiro de Ciência do Solo, realizado em Fortaleza-CE, em agosto de
2009;
- XVIII Congresso de Pós-Graduação da UFLA, realizado em Lavras-MG, em outubro de 2009.
f) Atividades de formação e capacitação de recursos humanos
Durante a execução do projeto INCT-Café foram trinados sete bolsistas DTI-nível 1
(CNPq), três bolsistas DTI-nível 2 (CNPq), três bolsistas DTI-nível 3 (CNPq), 12 bolsistas de
mestrado (CAPES), um bolsista de doutorado (CAPES) e 11 bolsistas IC (CNPq).
Três bolsistas DTI-nível 1 são egressos, pois conseguiram empregos permanentes. São
eles:
a) Edvaldo Aparecido Amaral da Silva - nomeado como Professor em concurso público na
UNESP, Botucatu-SP;
b) Fernanda Carvalho Lopes de Medeiros - contratada pela Syngenta Proteção de Cultivos
LTDA, para o setor de suporte técnico;
c) Tatiana Tozzi Martins Souza Rodrigues - nomeada como Professora em concurso
público no IFET-Januária-MG.
g) Perspectivas e futuros desdobramentos
O INCT Café tem como missão a geração de tecnologias apropriadas, competitivas e
sustentáveis, por meio da integração de competências institucionais, capacitação de recursos
humanos, estímulo à capacidade de inovação e geração de negócios de alto valor agregado na
cadeia produtiva do café. Neste contexto e até então, três produtos estão sendo pesquisados e
desenvolvidos, os quais certamente agregarão valor ao agronegócio do café. O primeiro refere46 se à produção de plântulas por embriogênese somática, considerada a alternativa mais adequada
para a multiplicação em larga escala, de plantas híbridas superiores (vide Linha de Pesquisa 8).
Mudas obtidas a partir de plantas com características de grande interesse, como resistência ao
bicho mineiro e ferrugem, boa qualidade da bebida e alta produtividade estarão disponíveis
comercialmente no curto prazo. A segunda tecnologia consiste na produção de diferentes
formulações a base de extratos de folhas e cascas de frutos de café, capazes de induzir
resistência em plantas. Estas formulações estimulam o sistema de defesa de vários cultivos e
contra vários patógenos. Após vários experimentos no Brasil e no exterior, a eficácia destas
formulações foi comprovada contra doenças fúngicas e bacterianas em vários cultivos,
conforme detalhado na Linha de Pesquisa 10. A terceira tecnologia em desenvolvimento no
INCT do Café, refere-se a formulações produzidas a partir do fungo Cladosporium
cladosporioides, as quais preservam ou melhoram a qualidade da bebida do café (vide Linha de
Pesquisa 10).
Outro produto desenvolvido dentro do INCT é a Plataforma Tecnológica para
Comercialização Online de Café (eCAFEbr), que viabilizará o comércio online de café, através
de um plano de negócios vislumbrando uma estrutura de certificação de produto que gere
credibilidade ao sistema (vide Linha de Pesquisa 15).
Pesquisas básicas também têm sido conduzidas no INCT do Café, buscando-se
caracterizar e selecionar, fenotipicamente e molecularmente, populações de cafeeiros com
características agronômicas desejáveis com ênfase à resistência a fatores abióticos, bióticos e à
qualidade da bebida, além de otimizar o manejo integrado de doenças e pragas importantes na
cultura do café.
Recentemente foi aprovado junto ao Governo do Estado de Minas Gerais, um projeto de
construção da Agência de Referência do Café (Figura 27), fruto de uma parceria do INCT-Café,
do Polo de Excelência do Café, do Centro de Inteligência do Café (CIM) e da Universidade
Federal de Lavras. O novo prédio terá amplas instalações (inclusive laboratoriais) e será
construído no Campus da UFLA, onde sediará o INCT-Café, o Polo de Excelência do Café e o
CIM.
47 Figura 27. Planta da Agência de Referência do Café, a ser construída na Universidade Federal
de Lavras – UFLA, onde será instalada a nova sede do INCT-Café.
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