Enviromics permite o processamento de dados em larga escala e uma análise mais profunda de como o ambiente influencia as culturas.
A pesquisa de melhoramento de plantas pode se beneficiar de um campo chamado ambiente.
Essa área do conhecimento vem ganhando relevância nas últimas duas décadas por permitir o processamento de dados em larga escala e aprofundar a análise sobre como o ambiente influencia as lavouras.
Estudo da Embrapa Arroz e Feijão (GO) com aplicação de ambiente aponta novos caminhos para o progresso genético do feijão, levando em consideração as condições climáticas específicas de uma determinada região do Brasil e épocas de cultivo.
O resultado desse tipo de pesquisa é o desenvolvimento de cultivares mais adaptadas aos locais de plantio da leguminosa no Brasil, o que pode facilitar a vida do agricultor brasileiro.
Em artigo publicado na revista científica Field Crops Research, os autores apontam limites de tolerância do feijoeiro ao estresse, para cada região do Brasil e época de cultivo.
Eles ainda sugerem situações específicas que podem orientar testes de adaptação e a geração de cultivares mais adequadas ou mesmo “personalizadas”.
Na pesquisa, foi realizado um estudo com a cultura do feijão (feijão carioca e preto) considerando diferentes safras e a utilização do banco de dados de registros históricos de lavouras de melhoramento da Embrapa e parceiros nas regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul, o que representa uma cobertura de 98% da área de produção de leguminosas no Brasil.
Ao todo, foram analisados 424 experimentos de campo, do programa de melhoramento do feijão, entre 2011 e 2018, 241 com o grão carioca e 183 com o grão preto, avaliando a produtividade das plantas sob o impacto de variáveis ambientais como temperatura e ar.
humidade, radiação solar e precipitação. Essas informações climáticas foram coletadas na plataforma de dados coordenada pelo Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet) e no banco de informações Nasa Power, da agência espacial norte-americana.
Um dos resultados deste trabalho indica, por exemplo, que na Região Centro-Oeste, para as três safras (verão, seca e inverno), as variáveis climáticas de maior impacto na produtividade do feijão são a radiação solar e as máximas e mínimas nas fases vegetativa e reprodutiva da cultura.
Comparativamente, na Região Sul, para as duas safras (verão e seca, pois não há plantio no inverno) as variáveis climáticas mais relevantes são a precipitação acumulada e as temperaturas máximas e mínimas nas mesmas fases.
Pesquisa estima valores ótimos por região
Além disso, foram previstos valores ótimos para essas variáveis climáticas que permitem o melhor desempenho da cultura e as faixas de estresse, por exemplo ao calor, que as plantas de feijão podem suportar em cada região sem causar danos ao rendimento médio da cultura.
Isso abre espaço para que os melhoristas de feijão possam estimar o potencial produtivo da variabilidade genética do feijão em situações favoráveis ou adversas.
O pesquisador da Embrapa Alexandre Bryan Heinemann é um dos autores desse estudo e comenta que esses resultados podem melhorar o melhoramento da leguminosa ao adequar novos materiais às características regionais.
“Um resultado desse trabalho é a possibilidade de melhoristas desenvolverem ideótipos (cultivares) adaptados a diferentes ambientes de produção de feijão.
Isso permitirá o desenvolvimento de cultivares que aproveitem ao máximo as condições climáticas locais. Assim, o material poderá expressar todo o seu potencial genético em termos de produtividade”, detalha Heinemann.
A pesquisadora aponta ainda outra contribuição do estudo para o melhoramento das plantas. “A ambiotipagem (aplicação de ferramentas ambientais) permite a criação do que podemos chamar de cultivares climaticamente inteligentes.
Por exemplo, para a Região Centro-Oeste, no cultivo da estação seca (entre janeiro e abril), o acúmulo de chuvas é um fator limitante, principalmente na fase reprodutiva da cultura.
Além disso, a partir do final de março, as temperaturas máximas e mínimas caem, o que alonga o ciclo da cultura.
Em nosso trabalho, essas variações climáticas e sua caracterização, com o estabelecimento de faixas limites de adaptação das plantas, podem servir de base para testar e selecionar genótipos com potencial para gerar uma cultivar focada em responder satisfatoriamente a essas condições”, acrescenta. Heinemann.
O pesquisador considera a ambiental uma promissora área de conhecimento em pleno desenvolvimento e que pode contribuir, principalmente, para o aprimoramento das decisões que são tomadas pelos geneticistas em programas de melhoramento para seleção de novas cultivares.
Conforme relata o cientista, “é uma área de trabalho que permite refinar dados para lançamento de cultivares voltados não apenas para macrorregiões, mas também para locais específicos, ambientes-alvo específicos, principalmente quando combinados com dados espaciais e de geoprocessamento para clima análise”.
Big data tornou os ambientes possíveis
A maioria das características agronômicas que os geneticistas procuram nas plantas (tolerância ao déficit hídrico, resistência a doenças, maior produtividade) vem da interação de múltiplos genes.
Essa interação é avaliada em laboratório com ferramentas da biotecnologia e por meio de análises realizadas por meio do estudo dos fenótipos, expressão dos genes das plantas resultantes dos ambientes de cultivo.
Uma nova forma de análise começou a ser agregada a esse trabalho de melhoramento da planta.
Com a evolução das ferramentas de monitoramento sensorial ambiental e a geração de séries históricas de dados, formaram-se repositórios de grandes conjuntos de informações ambientais.
Isso permitiu o surgimento de uma nova referência em pesquisa, que é a enviromics (tradução para o português da palavra inglesa enviromics) e que vem sendo associada às bases tradicionais do estudo do melhoramento vegetal.
A ambiência possibilita lidar de forma relacional e sobreposta com uma infinidade de informações estruturadas em big data, gerando novas análises sobre a adaptação das plantas aos ambientes de cultivo.
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