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Cultura do milho: melhoramento genético supera os desafios da lavoura

A cultura do milho é uma das mais importantes do Brasil e do mundo. O cereal tem sua origem nas Américas, entre o sudoeste dos Estados Unidos e América Central, e é consumido em todas as regiões do mundo. Sua produção está estimada (safra 2019/2020) em 1,102 bilhão de toneladas.

A maior fatia de consumo do milho é para a alimentação dos animais, cerca de 70% de toda a produção mundial. No Brasil, essa porcentagem varia entre 60 e 80%, dependendo do ano. O restante é utilizado para a produção de alimentos humanos, bioenergia e exportação.

O Brasil é o terceiro maior produtor da cultura do milho no mundo, com produção de 101,9 milhões de toneladas estimada para 2019/2020,  nas suas três safras: 

Além da utilização como alimento, a cultura do milho tem sido impulsionada pelo setor de bioenergia. A produção de etanol de milho pode chegar a 1,4 bilhões de litros na safra 2019/2020 e se espera um aumento de 86% para a de 2020/2021. 

Importância da cultura do milho

A cultura do milho é o cereal mais produzida no mundo e sua importância já era reconhecida pelos primeiros povos que plantavam o grão há 7.300 anos. Os indígenas caribenhos denominavam o cereal como “sustento da vida”.

Atualmente, além de ser fonte de nutrição, a cultura do milho é fonte de matéria-prima na fabricação de subprodutos em grandes indústrias químicas, farmacêuticas, de bebidas e combustível. 

De forma geral, as indústrias de alimento (humano e animal) utilizam o grão seco do milho (maduro fisiologicamente) para a fabricação de diversos produtos. 

Os diferentes tipos de processamento da cultura do milho podem dar origem a:

Colhido em sua versão imatura (milho verde), ele é consumido em forma de espiga cozida e utilizado para o preparo de pratos, como a pamonha, curau, creme de milho e outros diversos produtos da culinária.  

A versão conhecida como “milho doce” é aquela consumida em conserva. Este milho tem a capacidade de produzir açúcar no lugar de amido (resultado de uma mutação genética). O “mini milho” faz parte dessa mesma variedade, mas é colhido precocemente.

O milho de pipoca e o de canjica (branco) possuem propriedades específicas e são classificados de acordo com as necessidades de cultivo e processamentos.

Independentemente da diversidade entre os tipos grãos,  da germinação à colheita, a cultura do milho é naturalmente submetida a estresses bióticos (fungos, bactérias, vírus, insetos, entre outros) e abióticos (temperatura, água, deficiências nutricionais, entre outros). Tais estresses podem afetar a fisiologia e a produtividade do alimento.. 

Estresse hídrico causa prejuízos na cultura do milho

Os estresses abióticos, principalmente a seca, podem causar grandes prejuízos no desenvolvimento da cultura do milho. No Rio Grande do Sul, por exemplo, a falta de chuvas poderá prejudicar o desempenho da cultura, reduzindo em 4,2% o rendimento médio das lavouras na safra 2019/2020.

O estresse hídrico pode reduzir a produtividade média anual em 15% nas regiões de clima temperado e 17% em clima tropical, podendo chegar em até 100% de perda em períodos prolongados.

Estresse hídrico e as fases de desenvolvimento do milho

A seca é um problema grave, pois a falta de água nos períodos iniciais da cultura do milho diminui a germinação das sementes, podendo até inviabilizar o plantio. Na fase vegetativa, reduz a absorção de nutrientes pela planta, aumentando a susceptibilidade às pragas e doenças. Fato este debilita a planta,  reduz seu potencial produtivo e a qualidade dos grãos.

Na fase reprodutiva, da floração até a formação e enchimento dos grãos, a seca pode provocar até 50% de redução na produtividade. O estresse hídrico diminui a viabilidade dos grãos de pólen (parte reprodutiva masculina) e a sincronia do florescimento (flores masculinas e femininas).

Melhoramento genético e mecanismos de tolerância à seca

Diante dos impactos do estresse hídrico nas diferentes fases da cultura do milho, a ciência tem investido muita energia no melhoramento genético de variedades do cereal. Para tal, foi preciso avançar no entendimento dos mecanismos de tolerância à falta de água. Com base nesse conhecimento, o melhoramento vem avançando. 

Vale citar que o melhoramento genético ressalta a importância da inclusão de características como controle de entrada e saída de água na célula (ajuste osmótico), prolongamento da fase vegetativa e produção de substâncias protetoras da célula.

Ao empregar ferramentas genômicas, se pode identificar quais genes são responsáveis por essas características e, com isso, identificar híbridos que possam ser tolerantes à seca. A caracterização de genótipos em bancos de germoplasma (coleções com diferentes tipos de plantas) é uma alternativa na identificação desses genes. 

Um estudo recente, conduzido por pesquisadores da Embrapa, avaliou 308 híbridos simples de milho durante dois anos, em duas regiões produtoras da cultivar no Brasil. A pesquisa identificou os genótipos que tinham em seu DNA genes relacionados à maior tolerância à seca. 

A análise de marcadores moleculares (que são pontos específicos identificados dentro de todo o genoma) permitiu estudar a variabilidade dos genótipos. Com isso, os pesquisadores selecionaram os mais interessantes e somente eles foram levados para novos estudos no campo.  Sem esse tipo de metodologia, seria preciso levar tudo para o campo e avaliar um a um, em mais de uma safra. Portanto, graças às ferramentas genômicas, estamos acelerando o melhoramento genético. 

Biotecnologia na cultura do milho

A ciência também tem acelerado o melhoramento genético da cultura do milho ao empregar as técnicas relacionadas ao desenvolvimento de plantas transgênicas. 

Desde 2008, o Brasil  adota no campo variedades transgênicas de milho. A combinação de características de resistência a insetos (RI) e tolerância a herbicidas (TH) é a mais abundante em termos de eventos de biotecnologia aprovados no País. No entanto, a CTNBio (Comissão Técnica Nacional de Biossegurança) já analisou e aprovou eventos de milho com tolerância ao calor e à seca.

A cultura do milho transgênico tolerante à seca foi desenvolvido a partir da introdução do gene CspB, que é derivado da bactéria Bacillus subtilis, naturalmente encontrada no solo. Com isso, numa situação de estresse hídrico, o gene protege o transporte de RNA mensageiro, necessário para a produção de proteínas e para o desenvolvimento da planta. Por isso, esse milho transgênico não sofre redução de produtividade em situações de falta de água.

Além de solucionar o problema do estresse hídrico na cultura do milho, a adoção de culturas transgênicas vai ao encontro dos objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS). Ou seja, é uma tecnologia que agrega maior sustentabilidade à produção.

Fontes

HAO, B., XUE, Q., MAREK, T.H. et al. Grain yield, evapotranspiration, and water-use efficiency of maize hybrids differing in drought tolerance. Irrig Sci. vol. 37. 2019.

PATERNIANI, M. E. A. G. Z. et al. Estratégias de melhoramento para tolerância à seca em germoplasma de milho tropical. Singular: Meio Ambiente e Agrárias. n. 1, v. 1. 2019.

DIAS, K. O. G. et al. Improving accuracies of genomic predictions for drought tolerance in maize by joint modeling of additive and dominance effects in multi-environment trials. Heredity. vol. 121 p. 24–37. 2018.

EDGE, M. et al. Water efficient maize for Africa: a public-private partnership in technology transfer to smallholder farmers in sub-Saharan Africa. In: Kalaitzandonakes N. et al. (eds) From Agriscience to Agribusiness. Innovation, Technology, and Knowledge Management. Springer, Cham. 2018