Novas pesquisas no Irga para tolerância a estresses abióticos na cultura de arroz irrigado

 As cultivares de arroz irrigado mais utilizadas no estado do Rio Grande do Sul apresentam alto potencial de rendimento e boa qualidade de grãos, entretanto, são sensíveis aos estresses de temperaturas baixas e altas, respectivamente, principalmente nas fases de germinação e reprodutiva e a submersão prolongada das plantas na fase de implantação das lavouras.

O estresse causado pelas altas temperaturas na fase reprodutiva das plantas de arroz pode aumentar, significativamente, a esterilidade das espiguetas e diminuir a produtividade e a qualidade dos grãos. Temperaturas diurnas acima de 38ºC podem causar esterilidade total das espiguetas. Os estudos realizados no Irga comprovaram que uma cultivar sensível, como a Irga 428, alcançou 93,9% de esterilidade de espiguetas com 38ºC e 99,6% com 40ºC. Nessas mesmas condições de estresse a cultivar Irga 417 mostrou mais de 90% de esterilidade de espiguetas. Em condições normais de lavoura, essas cultivares apresentam de 10 a 20% de esterilidade.

Nas últimas três safras, o Irga vem desenvolvendo pesquisas com o objetivo de identificar e caracterizar o germoplasma mais tolerante aos extremos de temperatura, para fins de melhoramento genético e desenvolvimento de novas cultivares mais adaptadas às mudanças climáticas globais. Estes estudos estão sendo liderados pelos pesquisadores Liane Terezinha Dorneles, Mara Cristina Barbosa Lopes e Sérgio Iraçu Gindri Lopes. Algumas ações dessas pesquisas estão sendo realizadas em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul – Ufrgs, com financiamento do CNPq e Fapergs. No estudo inicial, foram avaliados 273 genótipos nas safras 2015/2016 e 2016/2017 com o cultivo do arroz em vasos, no telado da Estação Experimental do Arroz em Cachoeirinha (Figuras 1a, 1b e 1c). O estresse de temperatura alta foi de 40 e 38°C na fase de antese por cinco dias em câmara de crescimento. As plantas foram devidamente preparadas com a retirada do excesso de perfilhos e das espiguetas já fertilizadas (Figura 2).

Dos 273 genótipos testados foram selecionados 81 para o estudo realizado na safra 2017/2018 com estresse de 38ºC de temperatura na fase de antese. Também foram introduzidas nesse estudo as espécies de arroz selvagem, Oryza australiensis e Oryza meridionalis (Figura 3), as quais se encontram distribuídas na Austrália tropical e apresentam a característica de tolerância ao calor. Os resultados obtidos nesta safra mostraram que a espécie Oryza australiensis, apresentou maior tolerância entre todos os materiais testados, pois foi superior em produção de grãos formados, sendo uma fonte promissora para o desenvolvimento de cultivares tolerantes.
Outro fator climático importante são os períodos de chuvas intensas que podem causar enchentes nas áreas mais baixas de produção de arroz, como nas grandes planícies dos rios Jacuí, Ibicuí e Uruguai. As inundações das lavouras pelas enchentes, na fase vegetativa, têm efeitos devastadores até mesmo para o arroz, que é cultivado em condições de solo inundado.

A submersão total causa a redução na fotossíntese e na respiração, além do estiolamento das plantas, o qual leva à exaustão energética e ao acamamento das mesmas logo após a inundação cessar. Em casos mais prolongados de inundação ocorre a morte total das plantas.
As variedades de arroz irrigado atualmente utilizadas no RS não apresentam tolerância à submersão por períodos mais prolongados. As submersões por mais de uma semana, com água barrenta, são catastróficas para as lavouras que, normalmente, necessitam ser reimplantadas. No sentido de oferecer aos produtores uma ferramenta genética para amenizar os prejuízos com as enchentes nas fases iniciais de desenvolvimento da cultura, introduzimos, do Instituto Internacional de Pesquisa de Arroz (Irri), seis linhagens que contêm o gene Sub1, que confere tolerância de até 17 dias de submersão. Essas linhagens foram avaliadas em dois experimentos conduzidos no campo experimental para caracterização fenotípica e identificação do nível de tolerância. Nesses estudos foram incluídas como testemunhas locais as cultivares Irga 424 e Irga 430. Em um dos experimentos, as plantas foram submetidas ao estresse, na fase vegetativa, ficando submersas por um período de 14 dias (Figuras 4, 5 e 6a).

No outro experimento, após o início da irrigação, a lâmina de água foi mantida sempre em torno de 10 cm de altura até a maturação (Figura 5 e 6b). De forma geral a submersão afetou negativamente o desenvolvimento das plantas dos genótipos mais sensíveis, proporcionando o aumento da estatura e do ciclo, além da redução na massa seca e número de colmos formados. Entre os genótipos introduzidos do Irri, foram identificados dois como fontes promissoras para tolerância a submersão das plantas, pois praticamente não variam o rendimento de grãos, quando submetidas ao estresse (Figura 7).

Com os resultados obtidos até o momento, vislumbra-se a possibilidade do desenvolvimento de novas cultivares de arroz irrigado com genes que confiram uma melhor tolerância aos estresses causados pelas altas temperaturas e a submersão.

Figura 1. Vista geral do ensaio de calor no telado: a) na fase inicial de crescimento das plantas; b) na fase de emborrachamento; c) fase de maturação.

Figura 2. Detalhes da preparação das panículas na fase de antese para a aplicação do estresse de calor na câmara de crescimento.

Figura 3. Plantas das espécies de arroz selvagem (à esquerda), Oryza meridionalis e Oryza australiensis (à direita).

Figura 4. Vista geral do ensaio de submersão em dezembro de 2017, sendo que o bloco à esquerda corresponde às parcelas submersas e à direita às parcelas do tratamento controle, sem submersão.

Figura 5. Detalhe das parcelas inundadas e com as plantas crescendo rapidamente em estatura para tentar superar o estresse. Esse crescimento acelerado leva à exaustão energética e ao tombamento posterior.

Figura 6. Vista geral comparativa dos dois blocos aos19 dias após o início do estresse e quatro dias após a redução da lâmina de água do tratamento com submersão, onde: a) bloco com as parcelas que ficaram submersas; b) bloco com as parcelas que não ficaram submersas.

Figura 7. Rendimento de grãos de seis linhagens introduzidas do Irri que possuem o gene Sub1 e duas cultivares testemunhas com e sem o estresse de submersão por 14 dias na fase vegetativa.
Nota: no ensaio sem a submersão, foram perdidas todas as parcelas do cultivar Irga 430 devido à incidência de pássaros.

LIANE TEREZINHA DORNELES
MARA CRISTINA BARBOSA LOPES E
SÉRGIO IRAÇU GINDRI LOPES.
PESQUISADORES DO IRGA